Shndërrimi i vajit të përdorur të gatimit në biodizel të besueshëm për motorët dizel

Vaji i përdorur i gatimit është një nga lëndët e para më tërheqëse për biodizel që janë në dispozicion sot. Ai ka kosto të ulët, gjendet gjerësisht dhe ndihmon në zgjidhjen e një problemi të asgjësimit të mbetjeve. Por ai paraqet edhe një sfidë të njohur përpunimi: lëndët e para me cilësi të ulët, si vajrat bimore të mbetura, vajrat e përdorura të gatimit, yndyrnat e skuqjes, yndyrnat shtazore, dhjami ose vajrat e peshkut, shndërrohen me efikasitet më vështirë sesa vajrat e rafinuara të papërdorura.

Një studim i kohëve të fundit mbi transesterifikimin e asistuar me ultratinguj tregon se si ky problem mund të kapërcehet me përzierjen me ultratinguj. Studiuesit optimizuan prodhimin e biodizelit nga vaji i përdorur i gatimit (WCO) dhe më pas testuan biodizelin e përftuar dhe përzierjet biodizel–dizel në një motor dizel. Gjetjet e tyre mbështesin dy përfundime të rëndësishme: së pari, sonikimi mundëson shndërrim të shpejtë dhe me rendiment të lartë edhe për lëndët e para të vështira për t’u përpunuar; së dyti, përzierjet biodizel–dizel të përftuara mund të përdoren në motorë dizel pa modifikime, me performancë të përafërt me atë të dizelit dhe me emetime të përmirësuara.

Gati për t’i shndërruar vajrat e mbetura me kosto të ulët në biodizel me vlerë të lartë?

Reaktorët me ultratinguj Hielscher për biodizel i ndihmojnë prodhuesit të shndërrojnë lëndë të para të vështira për t’u përpunuar, si vaji i përdorur i gatimit, yndyrnat e skuqjes, dhjami dhe vaji i peshkut, me shpejtësi më të larta reaksioni, kohë më të shkurtra qëndrimi dhe efikasitet të përmirësuar të procesit. Na kontaktoni tani për të diskutuar lëndën tuaj të parë, kapacitetin e synuar dhe konfigurimin e reaktorit për prodhimin e vazhdueshëm të biodizelit me ultratinguj.

Pse lëndët e para me cilësi të ulët janë të vështira për t’u përpunuar në prodhimin e biodizelit

Lëndët e para me kosto të ulët për biodizel janë tërheqëse sepse kostoja e lëndës së parë mbizotëron në aspektin ekonomik të prodhimit. Një studim i botuar në vitin 2025 nga Belal dhe kolegët e tij tregon se vajrat dhe yndyrnat e përdorura të gatimit mund të shndërrohen me efikasitet në biodizel duke përdorur përzierjen me ultratinguj. Më pas, biodizeli i prodhuar me ultratinguj u përdor me sukses në motorë dizel.
Ndërsa përdorimi i vajrave të mbetura shmang çështjen e konkurrencës midis ushqimit dhe karburantit që lidhet me vajrat ushqimore, sfida është se lëndët e para me cilësi të ulët janë më të ndryshueshme dhe më të vështira për t’u përpunuar. Në transesterifikimin konvencional, fazat e alkoolit dhe vajit nuk përzihen me njëra-tjetrën, prandaj efikasiteti i reaksionit varet shumë nga aftësia e sistemit për të kapërcyer kufizimet e transferimit të masës. Me vajra dhe yndyrna të degraduara ose me cilësi të ulët, këto kufizime bëhen më të theksuara, duke çuar shpesh në shndërrim më të ngadaltë, kohë më të gjata qëndrimi, ndarje më të vështirë të fazave dhe përpunim të përgjithshëm më pak efikas. Pikërisht këtu përzierja me ultratinguj sjell një ndryshim rrënjësor.

Pse sonikimi mundëson përdorimin e lëndëve të para me cilësi të ulët

Sonikimi mundëson përpunimin më efektiv të lëndëve të para me cilësi të ulët, si vajrat bimore të mbetura, vajrat e përdorura të gatimit, yndyrnat e skuqjes, dhjami i gjedhit ose vajrat e peshkut, sepse kavitacioni ultrasonik imponon kontakt shumë më të mirë midis fazave të vajit dhe alkoolit që nuk përzihen me njëra-tjetrën, duke përmirësuar ndjeshëm përzierjen, si edhe transferimin e nxehtësisë dhe të masës. Për më tepër, përzierja me ultratinguj ka efekte si fizike, ashtu edhe kimike: kavitacioni ultrasonik intensifikon mjedisin e reaksionit dhe mund të nxisë formimin e radikaleve shumë reaktive, të cilat përshpejtojnë më tej kinetikën e reaksionit dhe ndihmojnë në arritjen e një transesterifikimi më të shpejtë dhe më të plotë.
Pikërisht për këtë arsye sonikimi është kaq i vlefshëm për lëndët e para me cilësi më të ulët. Ai kompenson kufizimet që zakonisht i bëjnë këto lëndë të para të vështira për t’u përpunuar në sistemet konvencionale.

Çfarë arriti studimi me sonikimin

Në vend që të përqendrohen te konfigurimi i vogël laboratorik, rezultati kryesor për prodhuesit industrialë të biodizelit është intensifikimi i procesit i arritur përmes trajtimit me ultratinguj. Në kushte të optimizuara të trajtimit me ultratinguj, studimi i Belal et al. (2025) arriti një rendiment biodizeli prej 96,65%. Krahasuar me procesin konvencional të përdorur nga autorët si pikë referimi, transesterifikimi i asistuar me ultratinguj e uli kohën e reaksionit nga 90 minuta në 6 minuta dhe e shkurtoi kohën e ndarjes së biodizelit nga gliceroli nga 720 minuta në 30 minuta.
Këto rezultate kanë rëndësi të madhe për prodhimin industrial të biodizelit, sepse tregojnë se trajtimi me ultratinguj nuk e përmirëson thjesht pak përzierjen – ai e përshpejton rrënjësisht shndërrimin dhe ndarjen në fazat pasuese të procesit.
 

Metoda me ultratinguj arrin një shndërrim prej afërsisht 75% brenda 1,5 minutave të para dhe stabilizohet në rreth 90% shndërrim pas 6 minutash.
Metoda konvencionale shfaq një shpejtësi shumë më të ulët shndërrimi, duke arritur vetëm rreth 40% shndërrim pas 8 minutash.
Studimi dhe grafiku: ©Fayyyazi et al. 2014

Si zbatohen këto rezultate në përpunimin e vazhdueshëm të biodizelit me rrjedhje përmes reaktorëve Hielscher

Për zbatimin industrial, këto gjetje përkthehen drejtpërdrejt në përparësitë e përpunimit të vazhdueshëm të biodizelit me ultratinguj, me rrjedhje përmes pajisjeve dhe reaktorëve industrialë me ultratinguj Hielscher. I njëjti mekanizëm kavitacioni i demonstruar në studim – përzierje e intensifikuar, kontakt i përmirësuar ndërmjet fazave, transferim më i shpejtë i nxehtësisë dhe i masës, si dhe kinetikë e përshpejtuar e reaksionit – është pikërisht ai që përcakton performancën e reaktorëve me ultratinguj në linjë.
Gjatë funksionimit të vazhdueshëm, vaji, alkooli dhe katalizatori pompohen përmes zonës së reaktorit me ultratinguj, ku kavitacioni me intensitet të lartë i shpërndan vazhdimisht fazat dhe i bën ato të reagojnë. Kjo mundëson kohë më të shkurtra qëndrimi, shndërrim më të shpejtë, përpunim më të qëndrueshëm të lëndëve të para të ndryshueshme me kosto të ulët dhe ndarje më të shpejtë në fazat pasuese të procesit. Për prodhuesit industrialë që punojnë me WCO, yndyrna të përdorura për skuqje, dhjamë ose vaj peshku, përfundimi kryesor është i qartë: trajtimi me ultratinguj i bën lëndët e para të vështira për t’u përpunuar më tërheqëse nga ana tregtare, duke siguruar shndërrim më të mirë në më pak kohë.

Trajtimi me ultratinguj përmirëson cilësinë e karburantit

Një pikë thelbësore është se vajrat e mbetura të papërpunuara nuk janë karburante të përshtatshme për motorë. Analiza termogravimetrike e studimit krahasoi naftën dizel, WCO të papërpunuar, biodizelin e prodhuar në mënyrë konvencionale dhe biodizelin e prodhuar me përzierje me ultratinguj. Autorët zbuluan se WCO i papërpunuar kishte sjelljen më të dobët gjatë avullimit, ndërsa biodizeli i prodhuar me ultratinguj shfaqi sjellje të përmirësuar gjatë avullimit krahasuar me WCO të papërpunuar dhe madje edhe krahasuar me biodizelin e prodhuar përmes transesterifikimit tradicional.
Kjo ka rëndësi sepse avullimi i dobët dhe atomizimi i dobët janë ndër arsyet kryesore pse vajrat e mbetura të patrajtuara mund të shkaktojnë ndotje të injektorëve, djegie jo të plotë dhe depozitime. Studimi vëren se WCO i papërpunuar përmbante oligomere të patretshme që mund ta dëmtojnë motorin duke bllokuar sistemin e injektimit, ndërsa transesterifikimi i kryer siç duhet e përmirëson ndjeshëm sjelljen e karburantit.

A mund të përdoren pa probleme përzierjet biodizel–naftë dizel në motorët dizel?

Studimi i Belal et al. (2025) tregon se, po, biodizeli i prodhuar me ultratinguj mund të përdoret pa probleme në motorët standardë dizel. Studiuesit testuan përzierjet B10, B20, B30, B40 dhe B100 në një motor dizel me shpejtësi konstante dhe ngarkesë të ndryshueshme. Përfundimi i tyre ishte se nafta dizel mund të zëvendësohet me biodizel nga WCO ose me përzierje biodizel–naftë dizel pa modifikuar motorin dhe se B40 ishte përzierja e rekomanduar, sepse kombinonte performancë të krahasueshme të motorit me emetime dukshëm të përmirësuara.
Edhe nëse jo çdo tregues është identik me atë të naftës dizel fosile, përzierjet mbeten plotësisht të përdorshme në funksionimin standard të motorit dizel, ndërsa dallimet në performancë janë të vogla dhe përfitimet lidhur me emetimet janë të konsiderueshme.
 

Përzierje të ndryshme biodizeli/nafte dizel në ngarkesa të motorit prej 10–100%. – Majtas: Ndryshimi i BSFC / Djathtas: Ndryshimi i BTE me përzierje të ndryshme biodizeli/nafte dizel në ngarkesa të motorit prej 10–100%
Studimi dhe grafikët: ©Belal et al., 2025

Performanca e motorit: e përafërt me atë me naftë, me kompromise të vogla

Studimi zbuloi se përzierjet me biodizel siguronin performancë të motorit të ngjashme me atë me naftë, me një rritje të lehtë të konsumit specifik të karburantit për fuqinë efektive dhe një ulje të vogël të rendimentit termik efektiv.
Këto ndryshime janë të pritshme. Vetitë e matura treguan se biodizeli nga WCO kishte dendësi dhe viskozitet më të lartë dhe vlerë kalorifike më të ulët se nafta, megjithëse numri i cetanit ishte i njëjtë në këtë studim. Kjo do të thotë se mund të nevojitet pak më shumë karburant për të gjeneruar të njëjtën fuqi, por motori vazhdon të funksionojë normalisht me këto përzierje.
Nga pikëpamja praktike, kjo mbështet argumentin se përzierjet me biodizel janë të përshtatshme për përdorim në motorët me naftë edhe kur prodhohen nga lëndë të para me cilësi të ulët, si vaji i përdorur i gatimit.

Emetimet: përfitime të mëdha nga përzierja me biodizel

Rezultatet e emetimeve janë ato ku biodizeli shfaqi përparësitë e tij më të mëdha.

Në ngarkesë të plotë, B100 solli uljet më të mëdha të:

• CO: ulje me 42,9%
• hidrokarbureve të padjegura: ulje me 29,9%
• opacitetit të tymit: ulje me 42,1%

krahasuar me naftën e pastër.
Studimi ia atribuon këto përfitime përmbajtjes më të lartë të oksigjenit dhe përmbajtjes më të ulët të karbonit në biodizel, të cilat nxisin djegie më të plotë dhe zvogëlojnë formimin e blozës.

Çfarë do të thotë kjo për prodhuesit e biodizelit

Lëndët e para me cilësi të ulët janë tërheqëse nga ana ekonomike, por janë më të vështira për t’u përpunuar me teknologjinë konvencionale. Trajtimi me ultratinguj e ndryshon këtë raport duke kapërcyer pengesën e transferimit të masës midis vajit dhe alkoolit dhe duke përshpejtuar ndjeshëm shndërrimin. Në studim, kjo nënkuptonte rendiment biodizeli prej 96,65%, shkurtim të kohës së reaksionit nga 90 minuta në 6 minuta dhe ulje të kohës së ndarjes nga 12 orë në 30 minuta.
Për sistemet industriale të vazhdueshme të biodizelit, kjo përkthehet në përparësitë kryesore të përpunimit me ultratinguj Hielscher: kapacitet më të lartë përpunimi, kohë më të shkurtër qëndrimi, qëndrueshmëri më të mirë ndaj ndryshueshmërisë së lëndëve të para dhe prodhim më efikas nga vajra dhe yndyra me kosto të ulët.
 

Reaktor me ultratinguj UIP1000hdT për shndërrim të përmirësuar të vajrave dhe yndyrave të përdorura në biodizel.

Sonikatorët Hielscher për biodizel nga WCO

Studimi tregon pse sonikatorët Hielscher janë një mjet kaq i fuqishëm për prodhimin e biodizelit nga lëndë të para me cilësi të ulët. Kavitacioni ultrasonik intensifikon transesterifikimin duke përmirësuar përzierjen, transferimin e nxehtësisë, transferimin e masës dhe kinetikën e reaksionit, duke mundësuar shndërrimin e shpejtë dhe efikas të lëndëve të para të vështira për t’u përpunuar, si vajrat e përdorura të gatimit dhe vajra e yndyra të tjera të degraduara. Në kushte të optimizuara, studimi arriti rendiment biodizeli prej 96,65% në vetëm 6 minuta, me ndarje të glicerinës shumë më të shpejtë sesa me përpunimin konvencional.
Po aq i rëndësishëm ishte fakti që biodizeli i përftuar ishte praktik për përdorim në motor. Përzierjet biodizel–naftë treguan performancë të përafërt me atë me naftë konvencionale, duke ulur njëkohësisht ndjeshëm CO, hidrokarburet e padjegura dhe tymin. Përzierja e rekomanduar B40 ndërthurte performancë mekanike të krahasueshme me profilin më të ekuilibruar të emetimeve dhe mund të përdorej pa modifikim të motorit.
Sonikatorët Hielscher jo vetëm që përshpejtojnë prodhimin e biodizelit – ata i bëjnë lëndët e para me kosto dhe cilësi të ulët të përshtatshme për përpunim të vazhdueshëm efikas dhe i shndërrojnë vajrat dhe yndyrat e përdorura në karburant praktik, të gatshëm për përdorim në motor.

Tabela më poshtë ju jep një ide për kapacitetin e përafërt të përpunimit të reaktorëve me ultratinguj Hielscher për biodizel:

Ndikimet ekonomike dhe mjedisore të përdorimit të përzierësve me ultratinguj Hielscher për biodizel

Modeli tekniko-ekonomik i Gholami et al. (2021) tregoi:

• Ulje të kostos totale të investimit me afërsisht 21%,
• Ulje të kostos së produktit për ton me afërsisht 5%,
• Ulje të gjenerimit të mbetjeve në një të pestën e sasisë së gjeneruar nga përzierja mekanike,
• Përmirësim të normës së brendshme të kthimit (IRR) në 18,3% me një NPV pozitive, ndërsa procesi konvencional mbeti ekonomikisht i paleverdishëm.

Nga pikëpamja mjedisore, zvogëlimi i tepricës së metanolit ul drejtpërdrejt emetimet e përbërjeve organike të avullueshme dhe përdorimin e energjisë termike, duke e përafruar prodhimin e biodizelit me ultratinguj me objektivat e prodhimit të gjelbër.

Përmbledhje e avantazheve të reaktorit me ultratinguj për biodizel

(rezultatet e studimit krahasues, shih Gholami et al., 2021)

Projektim, prodhim dhe konsulencë – Cilësi e prodhuar në Gjermani

Pajisjet me ultratinguj Hielscher janë të mirënjohura për standardet më të larta të cilësisë dhe projektimit. Qëndrueshmëria dhe përdorimi i lehtë mundësojnë integrimin pa vështirësi të pajisjeve tona me ultratinguj në impiante industriale. Pajisjet me ultratinguj Hielscher përballojnë me lehtësi kushte të vështira dhe mjedise kërkuese.

Hielscher Ultrasonics është një kompani e certifikuar sipas ISO dhe i kushton vëmendje të veçantë pajisjeve me ultratinguj me performancë të lartë, që ofrojnë teknologjinë më të përparuar dhe lehtësi përdorimi. Sigurisht, pajisjet me ultratinguj Hielscher janë në përputhje me CE dhe përmbushin kërkesat e UL, CSA dhe RoHs.

Literatura / Referencat

• Belal, B. Y.; Li, G.; Zhang, Z.; Liang, J.; Zhou, M.; Masoud, S. M.; Attia, A. M. A.; El-Zoheiry, R. M.; El-Seesy, A. I. (2025): Optimizing waste cooking biodiesel production using ultrasonic-assisted and studying its combustion characteristics blended with diesel in diesel engine. Environmental science and pollution research international, 32(11), 2025. 6984–7001.
• J. Sáez-Bastante, M. Carmona-Cabello, S. Pinzi, M.P. Dorado (2020): Recycling of kebab restoration grease for bioenergy production through acoustic cavitation. Renewable Energy, Volume 155, 2020. 1147-1155.
• Ali Gholami, Fathollah Pourfayaz, Akbar Maleki (2021): Techno-economic assessment of biodiesel production from canola oil through ultrasonic cavitation. Energy Reports, Volume 7, 2021. 266-277.
• Abdullah, C. S.; Baluch, Nazim; Mohtar, Shahimi (2015): Ascendancy of ultrasonic reactor for micro biodiesel production. Jurnal Teknologi 77, 2015.
• Ramachandran, K.; Suganya, T.; Nagendra Gandhi, N.; Renganathan, S.(2013): Recent developments for biodiesel production by ultrasonic assist transesterification using different heterogeneous catalyst: A review. Renewable and Sustainable Energy Reviews, Volume 22, 2013. 410-418.
• Shinde, Kiran; Serge Kaliaguine (2019): A Comparative Study of Ultrasound Biodiesel Production Using Different Homogeneous Catalysts. ChemEngineering 3, No. 1: 18; 2019.
• 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.