Bionafta z rias pomocou ultrazvuku
Olej z rias je zaujímavou udržateľnou surovinou na výrobu bionafty. Je alternatívou k bežne používaným surovinám, ako sú sója, repka kanolová a palma olejná. Pôsobenie ultrazvuku zlepšuje extrakciu oleja z buniek rias a jeho premenu na bionaftu.
V porovnaní s tradičnými olejninami poskytujú riasy oveľa viac oleja na aker. Zatiaľ čo sója zvyčajne produkuje menej ako 50 galónov oleja na aker a repka menej ako 130 galónov na aker, riasy môžu poskytovať až 10 000 galónov na aker. Najmä rozsievky a zelené riasy sú dobrými zdrojmi na výrobu bionafty.
Podobne ako iné rastliny aj riasy ukladajú energiu vo forme lipidov. Existujú rôzne metódy extrakcie olejov, napríklad lisovanie, premývanie hexánom ako rozpúšťadlom a ultrazvuková extrakcia.
Ultrazvuková extrakcia oleja z rias
Intenzívna sonikácia kvapalín vytvára zvukové vlny, ktoré sa šíria kvapalným prostredím a spôsobujú striedanie vysokotlakových a nízkotlakových cyklov. Počas nízkotlakového cyklu vznikajú v kvapaline malé vákuové bubliny s vysokou intenzitou. Keď bubliny dosiahnu určitú veľkosť, počas vysokotlakového cyklu prudko skolabujú. Tento jav sa nazýva kavitácia. Počas implózie vznikajú lokálne veľmi vysoké tlaky a vysokorýchlostné prúdy kvapaliny. Výsledné šmykové sily mechanicky narúšajú bunkovú štruktúru a zlepšujú prenos látok. Tento účinok podporuje extrakciu lipidov z rias.
Ultrazvukové miešanie zvyšuje mieru konverzie pri výrobe bionafty, zvyšuje výťažok a šetrí nadbytočný metanol a katalyzátor. Obrázok zobrazuje inštaláciu 3x UIP1000hdT (každý s výkonom 1kW) v závode na výrobu bionafty.
Nasledujúca tabuľka uvádza typické požiadavky na výkon pri rôznych objemových prietokoch. Ultrazvukový systém sa spravidla integruje priamo do prietokovej linky. Ultrazvukový reaktor možno jednoducho dodatočne zabudovať do existujúcich zariadení, čím sa zlepší extrakcia z rias.
|
Prietok
|
Výkon
|
|---|---|
|
20 – 100L/hr
|
|
|
80 – 400L/hr
|
|
|
0,3 – 1,5m³/hr
|
|
|
2 – 10m³/hr
|
|
|
20 – 100m³/hr
|
Ultrazvuková príprava na lisovanie oleja z rias za studena
Najmä pri lisovaní je potrebné dobre riadiť narúšanie buniek, aby sa zabránilo nekontrolovanému uvoľneniu všetkých vnútrobunkových produktov vrátane bunkových zvyškov alebo denaturácii produktu. Narušením bunkovej štruktúry možno pôsobením vonkajšieho tlaku uvoľniť viac lipidov uložených v bunkách.
Ultrazvuková extrakcia oleja z rias rozpúšťadlom
Vysokotlakové cykly ultrazvukových vĺn podporujú difúziu rozpúšťadiel, napríklad hexánu, do bunkovej štruktúry. Keďže ultrazvuk mechanicky narúša bunkovú stenu pôsobením kavitačných šmykových síl, uľahčuje prenos lipidov z bunky do rozpúšťadla. Po rozpustení oleja v hexáne sa dužina/tkanivo odfiltruje. Roztok sa destiluje, aby sa olej oddelil od hexánu. Na sonikáciu horľavých kvapalín alebo rozpúšťadiel v nebezpečných prostrediach ponúka Hielscher ultrazvukové systémy s certifikáciou FM a ATEX, napríklad UIP1000-Exd.
Pôsobenie ultrazvuku uľahčuje zber rias. Prečítajte si viac o ultrazvukovom zbere rias!
Ultrazvuková enzymatická extrakcia oleja z rias
Pri kombinácii enzymatického ošetrenia so sonikáciou možno pozorovať silné synergické účinky. Kavitácia pomáha enzýmom prenikať do tkaniva, čo vedie k rýchlejšej extrakcii a vyšším výťažkom. V tomto prípade pôsobí voda ako rozpúšťadlo a enzýmy rozkladajú bunkové steny.
Zistite viac o ultrazvukovej extrakcii oleja z rias!
Kliknite sem a prečítajte si viac o využití ultrazvuku pri výrobe bionafty!
Ultrazvukové spracovanie oleja z rias od poloprevádzky po výrobu
Odporúčame skúšky v poloprevádzkovom meradle, napríklad s použitím systémov s výkonom 1kW. Tie ukážu všeobecné účinky a zlepšenie pre váš konkrétny procesný prúd. Všetky výsledky možno lineárne preniesť na veľké procesné prúdy. Radi s vami prediskutujeme váš proces a odporučíme ďalšie kroky.
Obrovskou výhodou ultrazvukového miešania bionafty je energetická účinnosť tohto procesu. Prečítajte si viac o úsporách energie dosiahnutých pomocou ultrazvukových reaktorov na výrobu bionafty!
Ultrazvukovú esterifikáciu a transesterifikáciu možno vykonávať ako vsádzkový alebo kontinuálny prietokový proces. Schéma zobrazuje ultrazvukový prietokový proces transesterifikácie pri výrobe bionafty (FAME).
Priemyselný ultrazvukový systém s prietokovou celou na prietokovú esterifikáciu a transesterifikáciu pri výrobe bionafty.
Stredne veľké a veľkokapacitné ultrazvukové zariadenia na priemyselnú výrobu bionafty
Hielscher Ultrasonics dodáva stredne veľké aj veľkokapacitné priemyselné ultrazvukové procesory v priemyselnom vyhotovení na efektívnu výrobu bionafty v akomkoľvek objeme. Všetky systémy možno použiť na zlepšenie transesterifikácie akýchkoľvek druhov surovín vrátane oleja z rias, rastlinných olejov, živočíšnych tukov, odpadových olejov atď.
Keďže portfólio Hielscher zahŕňa ultrazvukové systémy pre akúkoľvek výrobnú kapacitu, môžeme ponúknuť ideálne riešenie malým výrobcom aj veľkým spoločnostiam. Ultrazvukovú konverziu pri výrobe bionafty možno prevádzkovať ako vsádzkový alebo kontinuálny prietokový proces. Inštalácia a prevádzka sú jednoduché, bezpečné a spoľahlivo zabezpečujú vysoké objemy produkcie bionafty špičkovej kvality.
Nižšie nájdete odporúčané zostavy reaktorov pre rôzne výrobné výkony.
|
ton/hr
|
gal/hr
|
|
|---|---|---|
| 1x UIP500hdT |
0,25 až 0,5
|
80 až 160
|
| 1x UIP1000hdT |
0,5 až 1,0
|
160 až 320
|
| 1x UIP1500hdT |
0,75 až 1,5
|
240 až 480
|
| 2x UIP1000hdT |
1,0 až 2,0
|
320 až 640
|
| 2x UIP1500hdT |
1,5 až 3,0
|
480 až 960
|
| 4x UIP1500hdT |
3,0 až 6,0
|
960 až 1920
|
| 6x UIP1500hdT |
4,5 až 9,0
|
1440 až 2880
|
Kontaktujte nás! / Opýtajte sa nás!
Hielscher Ultrasonics vyrába vysokovýkonné ultrazvukové homogenizátory na miešanie, dispergovanie, emulgovanie a extrakciu v laboratórnom, poloprevádzkovom a priemyselnom meradle.
Literatúra / Referencie
- 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.
Hielscher Ultrasonics vyrába vysokovýkonné ultrazvukové homogenizátory vo veľkostiach od laboratórnej po priemyselnú.