Biodiesel a partir de algas por ultrassonicação

O óleo de algas é uma matéria-prima sustentável interessante para a produção de biodiesel. É uma alternativa a matérias-primas comuns, como a soja, a canola e a palma. A ultrassonicação melhora a extração de óleo das células das algas e a conversão em biodiesel.

Em comparação com as culturas oleaginosas tradicionais, as algas produzem muito mais óleo por acre. Enquanto a soja produz normalmente menos de 50 galões de óleo por acre e a colza produz menos de 130 galões por acre, as algas podem produzir até 10 000 galões por acre. Em particular, as diatomáceas e as algas verdes são boas fontes para a produção de biodiesel.

Tal como outras plantas, as algas armazenam energia sob a forma de lípidos. Existem vários métodos para extrair os óleos, como a prensagem, a lavagem com hexano como solvente e a extração ultrassónica.

Extração ultrassónica de óleo de algas

A sonicação intensa de líquidos gera ondas sonoras que se propagam nos meios líquidos, originando ciclos alternados de alta e baixa pressão. Durante o ciclo de baixa pressão, criam-se pequenas bolhas de vácuo de elevada intensidade no líquido. Quando as bolhas atingem um determinado tamanho, colapsam violentamente durante um ciclo de alta pressão. Este fenómeno chama-se cavitação. Durante a implosão, produzem-se localmente pressões muito elevadas e jatos de líquido a alta velocidade. As forças de cisalhamento resultantes rompem mecanicamente a estrutura celular e melhoram a transferência de matéria. Este efeito favorece a extração de lípidos das algas.

 
A tabela abaixo mostra os requisitos típicos de potência para vários caudais volumétricos. O sistema ultrassónico é geralmente integrado em linha. O reator de ultrassonicação pode ser facilmente incorporado em instalações existentes, melhorando a extração de algas.

Preparação ultrassónica para a prensagem a frio de óleo de algas

Em particular para a prensagem, é necessário um bom controlo da rutura celular para evitar a libertação descontrolada de todos os produtos intracelulares, incluindo detritos celulares, ou a desnaturação do produto. Ao romper a estrutura celular, podem libertar-se mais lípidos armazenados no interior das células através da aplicação de pressão externa.

Extração ultrassónica de óleo de algas com solvente

Os ciclos de alta pressão das ondas ultrassónicas favorecem a difusão de solventes, como o hexano, para o interior da estrutura celular. Como os ultrassons rompem mecanicamente a parede celular através das forças de cisalhamento da cavitação, facilitam a transferência de lípidos da célula para o solvente. Após a dissolução do óleo no hexano, a polpa/o tecido é removido por filtração. A solução é destilada para separar o óleo do hexano. Para a sonicação de líquidos inflamáveis ou solventes em ambientes perigosos, a Hielscher oferece sistemas de ultrassonicação com certificação FM e ATEX, como o UIP1000-Exd.
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Extração enzimática ultrassónica de óleo de algas

Podem observar-se fortes efeitos sinérgicos quando se combina o tratamento enzimático com a sonicação. A cavitação ajuda as enzimas a penetrar no tecido, resultando numa extração mais rápida e em rendimentos mais elevados. Neste caso, a água atua como solvente e as enzimas degradam as paredes celulares.
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Processamento ultrassónico de óleo de algas desde a escala piloto até à produção

Recomendamos ensaios à escala piloto, por exemplo, utilizando sistemas de 1kW. Estes mostrarão os efeitos gerais e a melhoria para o seu fluxo de processo específico. Todos os resultados podem ser ampliados linearmente para fluxos de processo de grande dimensão. Teremos todo o gosto em discutir o seu processo consigo e em recomendar os próximos passos.
Uma grande vantagem da mistura ultrassónica de biodiesel é a eficiência energética deste processo. Leia mais sobre as poupanças de energia alcançadas pelos reatores ultrassónicos de biodiesel!

Sonicadores de média dimensão e de grande escala para a produção industrial de biodiesel

A Hielscher Ultrasonics fornece processadores ultrassónicos de nível industrial, tanto de média dimensão como de grande escala, para a produção eficiente de biodiesel em qualquer volume. Todos os sistemas podem ser utilizados para melhorar a transesterificação de qualquer tipo de matéria-prima, incluindo óleo de algas, óleos vegetais, gorduras animais, óleos usados, etc.
Uma vez que o portefólio da Hielscher abrange sistemas ultrassónicos para qualquer capacidade de produção, podemos oferecer a solução ideal tanto para pequenos produtores como para grandes empresas. A conversão ultrassónica em biodiesel pode ser realizada por lotes ou num processo contínuo em linha. A instalação e a operação são simples e seguras e proporcionam, de forma fiável, elevados volumes de produção de biodiesel de qualidade superior.
Abaixo encontrará configurações de reatores recomendadas para várias taxas de produção.