Повећање ефикасности производње биоенергије ултразвуком велике снаге

Примена ултразвука високог интензитета (соникације) у производњи обновљиве енергије представља значајан напредак у ефикасности процеса. Користећи акустичну кавитацију, ултразвучна технологија побољшава пренос масе, разара ћелијске структуре и убрзава хемијске реакције у различитим поступцима производње биогорива, укључујући биодизел, биоетанол и биогас.
Потражња за обновљивим горивима расте док цене нафте достижу нове рекорде. Примена ултразвучне технологије у производњи еколошких горива, попут биодизела, биоетанола и биогаса, побољшава техничку и комерцијалну ефикасност.

Биодизел из отпадног биљног уља и животињске масти

Биодизел је обновљиво гориво које се може користити у дизел моторима као алтернатива дизел гориву добијеном из нафте. Биодизел се производи трансестерификацијом сировина као што су биљна уља, животињске масти или масноће. Најчешће сировине су уља соје, уљане репице или алги. Производња биодизела обухвата каталитичку реакцију са алкохолом (метанолом или етанолом). Ултразвучно мешање уља, масти или масноћа са алкохолом значајно побољшава брзину реакције и принос. Тиме се смањују инвестициони и оперативни трошкови.

• Убрзана трансестерификација: Ултразвучно озрачивање значајно скраћује време реакције при производњи биодизела, често га смањујући са више сати на мање од пет минута.
• Побољшано раздвајање: Ова технологија побољшава издвајање глицерина из биодизела, скраћујући време таложења са неколико сати на мање од 15 минута.
• Већи приноси: Ултразвучна обрада може допринети постизању приноса биодизела већих од 99% обезбеђивањем темељног мешања реактаната.

Кликните овде да бисте сазнали више о ултразвучним реакторима за мешање у производњи биодизела!

Биоетанол из скроба и шећера

Биоетанол се користи као еколошка алтернатива бензину. Производи се ферментацијом кукуруза, пшенице, кромпира, шећерне трске, пиринча и других житарица. Квасац се користи за ферментацију скроба и шећера из ових усева у етанол. Ултразвучна дезинтеграција ћелијских структура и екстракција унутарћелијског материјала смањују величину честица и током ликвефакције излажу ензимима знатно већу површину. Тиме се побољшава биорасположивост скроба и шећера и постиже бржа и потпунија ферментација, што доводи до добијања веће количине етанола.
Производња биоетанола у великој мери зависи од ефикасне разградње лигноцелулозне биомасе ради ослобађања ферментабилних шећера. Ултразвук помаже овом процесу на неколико начина:

• Побољшана хидролиза: Ултразвучна предобрада олакшава дезинтеграцију биљних честица и побољшава ослобађање глукозе из кукурузне суспензије у постројењима за производњу етанола поступком сувог млевења.
• Подстакнута ферментација: Показано је да ултразвук подстиче производњу етанола током истовремене сахарификације и ферментације (SSF) материјала као што је мешани отпадни канцеларијски папир.
• Ефикасност екстракције: Ултразвук велике снаге ефикасан је у екстракцији активних компоненти попут ксилана и хетероксилана из кукурузних окласака и љуски, као и у побољшању екстракције уља из соје, чиме се подржавају шири производни ланци засновани на биолошким сировинама.

Кликните овде да бисте сазнали више о дезинтеграцији ћелија и екстракцији!

Биогас из отпада и муља

Комунални органски отпад, канализациони муљ, стајско ђубриво и стајњак служе као извори биогаса. Обрадом таквог материјала у аеробним или анаеробним дигесторима органски материјал се претвара у биогас. Ултразвучна дезинтеграција органског материјала пре дигестије мења структуру материјала и ослобађа и активира ензиме. Тиме се побољшава дигестија органског материјала, што доводи до брже обраде, веће количине гаса и мање преосталог муља. То, заузврат, повећава капацитет постојећих дигестора и смањује трошкове одлагања.

При анаеробној дигестији ултразвучна предобрада се користи за дезинтеграцију биомасе (као што је вишак активног муља) како би органска материја била доступнија бактеријама.

• Повећан принос биогаса: Соникација се показала ефикасном у повећању кумулативне производње биогаса. У студијама су забележена повећања производње биогаса у распону од 26% до 36% у поређењу са необрађеним муљем.
• Побољшано смањење садржаја чврстих материја: Ултразвучна обрада побољшава разградњу испарљивих чврстих материја (VS). На пример, разградња VS може се повећати са 30% на 35% или чак и више (до 39%), у зависности од органског оптерећења и унете енергије.
• Интеграција са пречишћавањем отпадних вода: Биочврсте материје из постројења за пречишћавање градских и индустријских отпадних вода, као и из самих биогасних постројења, могу се ефикасно обрађивати ултразвучним реакторима ради оптимизације процеса стабилизације и искоришћења енергије.

Кликните овде да бисте сазнали више о ултразвучној дезинтеграцији муља!

Ултразвучна дезинтеграција животињског стајњака пре анаеробне дигестије побољшава приносе биогаса.

Енергетски биланс ултразвучне обраде

Претходно поменути процеси не захтевају много ултразвучне енергије. Уопштено, вишак енергије остварен соникацијом надокнађује енергију утрошену на генерисање ултразвука. Ултразвучни уређаји Hielscher имају укупну ефикасност већу од 85%. То значи да се више од 85% електричне енергије претвара у механичку енергију и у том облику предаје течности. Стварна потреба процеса за енергијом може се одредити у малом обиму помоћу стоног ултразвучног процесора снаге 1kW. Сви резултати таквих испитивања на стоној опреми могу се лако пренети на већи обим. Hielscher испоручује индустријску опрему за ултразвучну обраду широм света. Уз индустријске ултразвучне хомогенизаторе снаге до 16kW по појединачном соникатору, нема ограничења у погледу величине постројења или капацитета обраде.