Biodiesel z alg z wykorzystaniem sonikacji

Olej z alg jest interesującym, zrównoważonym surowcem do produkcji biodiesla. Stanowi alternatywę dla popularnych surowców, takich jak soja, rzepak typu canola i palma olejowa. Sonikacja poprawia ekstrakcję oleju z komórek alg oraz jego konwersję do biodiesla.

Przy łączeniu obróbki enzymatycznej z sonikacją można zaobserwować silne efekty synergiczne. W porównaniu z tradycyjnymi roślinami oleistymi algi dają znacznie więcej oleju z akra. Podczas gdy soja zazwyczaj daje mniej niż 50 galonów oleju z akra, a rzepak mniej niż 130 galonów z akra, algi mogą dawać nawet 10 000 galonów z akra. Szczególnie okrzemki i zielenice są dobrymi surowcami do produkcji biodiesla.

Podobnie jak inne rośliny, algi magazynują energię w postaci lipidów. Istnieją różne metody ekstrakcji olejów, takie jak tłoczenie, wymywanie heksanem jako rozpuszczalnikiem oraz ekstrakcja ultradźwiękowa.

Ultradźwiękowa ekstrakcja oleju z alg

Intensywna sonikacja cieczy generuje fale dźwiękowe, które rozchodzą się w ośrodku ciekłym, powodując naprzemienne cykle wysokiego i niskiego ciśnienia. Podczas cyklu niskiego ciśnienia w cieczy powstają małe pęcherzyki próżniowe o dużej intensywności. Gdy pęcherzyki osiągną określoną wielkość, gwałtownie zapadają się podczas cyklu wysokiego ciśnienia. Zjawisko to nazywa się kawitacją. Podczas implozji lokalnie powstają bardzo wysokie ciśnienia i strumienie cieczy o dużej prędkości. Powstające siły ścinające mechanicznie rozbijają strukturę komórkową i poprawiają transport materii. Efekt ten wspomaga ekstrakcję lipidów z alg.

3x UIP1000hdT – sonikatory do wysoce wydajnej transestryfikacji w produkcji biodiesla z wykorzystaniem oleju z alg

Mieszanie ultradźwiękowe poprawia stopień konwersji do biodiesla, zwiększa uzysk i ogranicza zużycie nadmiarowego metanolu oraz katalizatora. Zdjęcie przedstawia instalację 3x UIP1000hdT (każdy o mocy 1kW) w zakładzie produkcji biodiesla.

Ultradźwiękowa ekstrakcja surowców roślinnych – partia 30 litrów – UIP2000hdT

W tym filmie instruktażowym przedstawiamy naukowe podstawy działania ultradźwiękowych reaktorów do biodiesla i wyjaśniamy, jak znacząco usprawniają jego produkcję. Ultradźwiękowe reaktory Hielscher do biodiesla są sprawdzonym, skutecznym narzędziem usprawniającym proces produkcji biodiesla. W tym materiale omawiamy zasadę ich działania i przedstawiamy różne konfiguracje urządzeń ultradźwiękowych dostosowane do każdej skali produkcji. Mogą Państwo zwiększyć wydajność i opłacalność produkcji biodiesla oraz uzyskać więcej biodiesla wysokiej jakości dzięki szybkiej konwersji. Jednocześnie ultradźwiękowe reaktory do biodiesla umożliwiają wykorzystanie olejów niskiej jakości, takich jak odpadowe oleje roślinne lub zużyte tłuszcze kuchenne, oraz pomagają ograniczyć zużycie metanolu i katalizatora, przyczyniając się do przyjaznej środowisku i zrównoważonej produkcji biodiesla.

Poniższa tabela przedstawia typowe zapotrzebowanie na moc dla różnych objętościowych natężeń przepływu. System ultradźwiękowy jest zazwyczaj zintegrowany z linią procesową. Reaktor do sonikacji można łatwo zamontować w istniejących instalacjach, poprawiając ekstrakcję z alg.

Natężenie przepływu	Moc
20 – 100L/hr	1kW
80 – 400L/hr	4x1kW
0,3 – 1,5m³/hr	4x4kW
2 – 10m³/hr	6x16kW
20 – 100m³/hr	62x16kW

Ultradźwiękowe przygotowanie do tłoczenia oleju z alg na zimno

Zwłaszcza w przypadku tłoczenia konieczna jest dobra kontrola rozbijania komórek, aby uniknąć niekontrolowanego uwalniania wszystkich produktów wewnątrzkomórkowych, w tym fragmentów komórek, lub denaturacji produktu. Rozbicie struktury komórkowej pozwala uwolnić więcej lipidów magazynowanych wewnątrz komórek poprzez zastosowanie ciśnienia zewnętrznego.

Ultradźwiękowa ekstrakcja rozpuszczalnikowa oleju z alg

Cykle wysokiego ciśnienia fal ultradźwiękowych wspomagają dyfuzję rozpuszczalników, takich jak heksan, do struktury komórkowej. Ponieważ ultradźwięki mechanicznie rozbijają ścianę komórkową za pomocą sił ścinających wywołanych kawitacją, ułatwiają transport lipidów z komórki do rozpuszczalnika. Po rozpuszczeniu oleju w heksanie miazgę/tkankę oddziela się przez filtrację. Roztwór poddaje się destylacji, aby oddzielić olej od heksanu. Do sonikacji łatwopalnych cieczy lub rozpuszczalników w środowiskach niebezpiecznych Hielscher oferuje systemy do sonikacji z certyfikatami FM i ATEX, takie jak UIP1000-Exd.
Sonikacja ułatwia zbiór alg. Przeczytaj więcej o ultradźwiękowym zbiorze alg!

Ultradźwiękowa ekstrakcja enzymatyczna oleju z alg

Przy łączeniu obróbki enzymatycznej z sonikacją można zaobserwować silne efekty synergiczne. Kawitacja wspomaga przenikanie enzymów do tkanki, co skutkuje szybszą ekstrakcją i wyższym uzyskiem. W tym przypadku woda pełni funkcję rozpuszczalnika, a enzymy rozkładają ściany komórkowe.
Dowiedz się więcej o ultradźwiękowej ekstrakcji oleju z alg!
Kliknij tutaj, aby przeczytać więcej o sonikacji w produkcji biodiesla!

Ultradźwiękowe przetwarzanie oleju z alg od skali pilotażowej do produkcji

Zalecamy próby w skali pilotażowej, np. z wykorzystaniem systemów o mocy 1kW. Pozwoli to wykazać ogólne efekty i poprawę dla konkretnego strumienia procesowego. Wszystkie wyniki można liniowo skalować do dużych strumieni procesowych. Chętnie omówimy z Państwem proces i zalecimy dalsze kroki.
Ogromną zaletą ultradźwiękowego mieszania biodiesla jest efektywność energetyczna tego procesu. Przeczytaj więcej o oszczędnościach energii osiąganych dzięki ultradźwiękowym reaktorom do produkcji biodiesla!

Schemat procesu przedstawiający produkcję biodiesla w trybie przepływu ciągłego. Ultradźwięki mogą znacząco usprawnić estryfikację i transestryfikację.

Ultradźwiękową estryfikację i transestryfikację można prowadzić jako proces okresowy lub ciągły proces przepływowy. Schemat przedstawia ultradźwiękowy proces przepływowy transestryfikacji w produkcji biodiesla (FAME).

Reaktor ultradźwiękowy Hielscher do transestryfikacji w produkcji biodiesla o doskonałej efektywności procesu

Przemysłowy system ultradźwiękowy z komorą przepływową do estryfikacji i transestryfikacji w produkcji biodiesla w procesie przepływowym.

Sonikatory średniej wielkości i dużej skali do przemysłowej produkcji biodiesla

Hielscher Ultrasonics dostarcza przemysłowe procesory ultradźwiękowe średniej wielkości oraz dużej skali do wydajnej produkcji biodiesla w dowolnych ilościach. Wszystkie systemy można wykorzystać do usprawnienia transestryfikacji dowolnego rodzaju surowców, w tym oleju z alg, olejów roślinnych, tłuszczów zwierzęcych, olejów odpadowych itp.
Ponieważ oferta Hielscher obejmuje systemy ultradźwiękowe dla dowolnej zdolności produkcyjnej, możemy zaoferować idealne rozwiązanie zarówno małym producentom, jak i dużym firmom. Ultradźwiękową konwersję do biodiesla można prowadzić jako proces okresowy lub ciągły proces przepływowy. Instalacja i obsługa są proste i bezpieczne oraz zapewniają niezawodnie wysoką wydajność produkcji biodiesla o doskonałej jakości.
Poniżej znajdują się zalecane konfiguracje reaktorów dla różnych wydajności produkcji.

	ton/hr	gal/hr
1x UIP500hdT	0,25 do 0,5	80 do 160
1x UIP1000hdT	0,5 do 1,0	160 do 320
1x UIP1500hdT	0,75 do 1,5	240 do 480
2x UIP1000hdT	1,0 do 2,0	320 do 640
2x UIP1500hdT	1,5 do 3,0	480 do 960
4x UIP1500hdT	3,0 do 6,0	960 do 1920
6x UIP1500hdT	4,5 do 9,0	1440 do 2880

Skontaktuj się z nami! / Zapytaj nas!

Homogenizatory ultradźwiękowe wytwarzające duże siły ścinające są stosowane w przetwarzaniu laboratoryjnym, na stanowiskach stołowych, w skali pilotażowej i przemysłowej.

Hielscher Ultrasonics produkuje wysokowydajne homogenizatory ultradźwiękowe do mieszania, dyspergowania, emulgowania i ekstrakcji w skali laboratoryjnej, pilotażowej i przemysłowej.

Literatura / Źródła

Abdullah, C. S. ; Baluch, N.; Mohtar S. (2015): Ascendancy of ultrasonic reactor for micro biodiesel production. Jurnal Teknologi (Sciences & Engineering) 77:5; 2015. 155-161.
Wu, P., Yang, Y., Colucci, J.A. and Grulke, E.A. (2007): Effect of Ultrasonication on Droplet Size in Biodiesel Mixtures. J Am Oil Chem Soc, 84: 877-884.
Kumar D., Kumar G., Poonam, Singh C. P. (2010): Ultrasonic-assisted transesterification of Jatropha curcus oil using solid catalyst, Na/SiO2. Ultrason Sonochem. 2010 Jun; 17(5): 839-44.
Leonardo S.G. Teixeira, Júlio C.R. Assis, Daniel R. Mendonça, Iran T.V. Santos, Paulo R.B. Guimarães, Luiz A.M. Pontes, Josanaide S.R. Teixeira (2009): Comparison between conventional and ultrasonic preparation of beef tallow biodiesel. Fuel Processing Technology, Volume 90, Issue 9, 2009. 1164-1166.
Darwin, Sebayan; Agustian, Egi; Praptijanto, Achmad (2010): Transesterification Of Biodiesel From Waste Cooking Oil Using Ultrasonic Technique. International Conference on Environment 2010 (ICENV 2010).
Nieves-Soto, M., Oscar M. Hernández-Calderón, C. A. Guerrero-Fajardo, M. A. Sánchez-Castillo, T. Viveros-García and I. Contreras-Andrade (2012): Biodiesel Current Technology: Ultrasonic Process a Realistic Industrial Application. InTechOpen 2012.

Powiązane tematy

Ultradźwięki o wysokiej wydajności! Gama produktów Hielscher obejmuje pełne spektrum – od kompaktowego sonikatora laboratoryjnego, przez urządzenia stołowe, po w pełni przemysłowe systemy ultradźwiękowe.

Hielscher Ultrasonics produkuje wysokowydajne homogenizatory ultradźwiękowe od rozmiarów laboratoryjnych do rozmiarów przemysłowych.