Повећање ефикасности производње биоенергије уз помоћ ултразвука великих снага

Примена ултразвука високог интензитета (соникација) у производњи обновљиве енергије представља значајан напредак у ефикасности процеса. Користећи акустичку кавитацију, ултразвучна технологија побољшава масени пренос, нарушава структуре ћелија и убрзава хемијске реакције у различитим путевима производње биогорива, укључујући биодизел, биоетанол и биогас.
Обновљиви извори горива уживају све већу потражњу док цене нафте бележе нове висине. Примена ултразвучне технологије у производњи зелених горива, као што су биодизел, биоетанол и биогас, побољшава техничку и комерцијалну ефикасност.

Биодизел од отпадног биљног уља и животињских масти

Биодизел је обновиво гориво које се може користити у дизел моторима као алтернатива дизел гориву направљеном од нафте. Биодизел се производи трансестерификацијом из извора као што су биљна уља, животињске масти или густи лој. Најчешћи сировински материјали су уља попут сојиног, репичиног или уља из алги. Производња биодизела укључује каталитичку реакцију са алкохолом (метанол или етанол). Ултразвучно мешање уља, масти или лоја са алкохолом значајно побољшава брзину реакције и принос. Ово смањује инвестиционе и оперативне трошкове.

• Убрзана трансестерификација: Ултразвучно зрачење значајно скраћује време реакциије за производњу биодизела, често смањујући време са сати на мање од пет минута.
• Побољшано издвајање: Технологија побољшава одвајање глицерина од биодизела, смањујући време таложења са неколико сати на мање од 15 минута.
• Виши приноси: Ултразвучна обрада може омогућити приносе биодизела веће од 99% обезбеђујући темељно мешање реактаната.

Кликните овде да прочитате више о ултразвучним реакторима за мешање за биодизел!

Биоетанол из скроба и шећера

Биоетанол се користи као зелена алтернатива бензину. Прави се од кукуруза, пшенице, кромпира, шећерне трске, пиринча и других житарица ферментацијом. Квасац се користи за ферментацију скроба и шећера који се налазе у овим усевима на етанол. Ултразвучна дезинтеграција ћелијских структура и екстракција интрацелуларног материјала смањује величину честица и излаже много већу површину ензимима током ликвефакције. Ово побољшава биорасположивост скроба и шећера и резултира бржом и потпунијом ферментацијом која доводи до више етанола.
Производња биоетанола се у великој мери ослања на ефикасну разградњу лигноцелулозне биомасе за ослобађање ферментабилних шећера. Ултразвук помаже овај процес на неколико начина:

• Енханцед хидролиза: Ултразвучна претходна обрада омогућава разградњу биљних честица и побољшава ослобађање глукозе из смеше кукуруза у постројењима за суво млевење етанола.
• Стимулисана ферментација: Показано је да ултразвук стимулише производњу етанола током истовремене сахарификације и ферментације (SSF) материјала као што су мешано отпадно канцеларијско папир.
• Ефикасност екстракције: Ултразвук велике снаге је ефикасан у екстракцији активних компоненти као што су ксилан и хетероксилан из кукурузних колачића и љуштура, као и у побољшању екстракције уља из соје, што подржава шире ланце производње на бази биомасе.

Кликните овде да прочитате више о дезинтеграција ћелија и Екстракција!

Биогас из отпада и муља

Комунални органски отпад, канализациони муљ, блато и стајњак служе као извор биогаса. Прерада таквог материјала у аеробним или анаеробним дигесторима претвара органски материјал у биогас. Ултрасониц дезинтеграција органског материјала пре варења мења структуру материјала и ослобађа и активира ензиме. Ово побољшава варење органског материјала што доводи до брже обраде, више гаса и мање заосталог муља. Ово заузврат повећава капацитет постојећих дигестора и смањује трошкове одлагања.

У анаеробној дигестији, ултразвучна претходна обрада се користи за разградњу биомасе (као што је отпадна активирана страна) како би органска материја била приступачнија бактеријама.

• Повећан принос биогаса: Соникација се показала ефикасном у повећању кумулативне производње биогаса. Студије су забележиле побољшања у производњи биогаса у распону од 26% до 36% у поређењу са необрађеним талогом.
• Побољшано смањење чврстих материја: Ултразвучна обрада побољшава разарање испарљивих чврстих материја (VS). На пример, разарање VS може се повећати са 30% на 35% или чак више (до 39%) у зависности од органског оптерећења и унете енергије.
• Интеграција отпадних вода: Биосолиди из градских и индустријских постројења за пречишћавање отпадних вода, као и они из постројења за биогас, могу се ефикасно обрађивати ултразвучним реакторима како би се оптимизовао процес стабилизације и опоравка енергије.

Кликните овде да прочитате више о ултразвучно распадање муља!

Ultrazvučna dezintegracija životinjskog đubriva pre anaerobne digestije poboljšava prinose biogasa.

Ултразвучни енергетски баланс

The processed mentioned above do not require much ultrasonic energy. In general the surplus energy as a result sonication makes up for the energy used to generate the ultrasound. Hielscher ultrasonic devices have an overall efficiency of more than 85%. This means that more than 85% of the electric energy is converted and delivered to the liquid by means of mechanical energy. The actual energy requirement of a process can be determined in small scale using a 1kW ultrasonic processor in bench-top scale. All results from such bench-top trials can be scaled up easily. Hielscher supplies industrial ultrasonic processing equipment, worldwide. With industrial ultrasonic homogenizers of up to 16kW power per single sonicator, there is no limit in plant size or processing capacity.