Од UCO до биодизела помоћу ултразвучних реактора

Коришћено јестиво уље (UCO) постало је једна од најпривлачнијих сировина за одрживу производњу биодизела. Претварање UCO у биодизел, односно метил естар коришћеног јестивог уља, помаже у смањењу отпада, снижава трошкове сировина и подржава циркуларнију економију горива. Произвођачима биодизела који траже ефикасну технологију прераде, ултразвучни реактори за биодизел компаније Hielscher нуде моћно решење за интензивирање процеса трансестерификације и естерификације.

Ултразвучни реактори за биодизел компаније Hielscher широко се користе за побољшање конверзије јефтиних уља и масти у висококвалитетни биодизел. Стварањем интензивног мешања на микроскопском нивоу, ултразвучна кавитација убрзава хемијске реакције, побољшава пренос масе између фаза које се међусобно не мешају и помаже произвођачима да остваре брзу и поуздану производњу биодизела чији се обим може повећавати.

UCOME – биодизел из отпадних уља

UCOME означава метил естар коришћеног јестивог уља. То је биодизелско гориво које се производи претварањем отпадних јестивих уља у метил естре масних киселина хемијском реакцијом са метанолом. Пошто је UCO рециклирана сировина, UCOME је посебно привлачан и са економског и са еколошког становишта.
У поређењу са некоришћеним биљним уљима, UCO нуди јасне трошковне предности, али доноси и изазове у преради. Коришћено јестиво уље често садржи:

• Слободне масне киселине (FFA)
• Воду
• Остатке хране и загађујуће материје
• Производе оксидације
• Променљив састав у зависности од порекла и претходне употребе

Ови фактори чине ефикасност процеса и перформансе реактора посебно важним. Управо ту ултразвучни реактори за биодизел нуде значајне предности.

 

У овом видео-упутству објашњавамо научне основе начина на који ултразвучни реактори за биодизел значајно унапређују производњу биодизела. Ултразвучни реактори Hielscher за биодизел доказали су се као моћно средство за унапређење процеса производње биодизела, а у овом упутству детаљно објашњавамо принцип њиховог рада и приказујемо различите ултразвучне конфигурације за сваки обим производње. Повећајте ефикасност и економичност производње биодизела и остварите веће приносе висококвалитетног биодизела уз брзу конверзију. Истовремено, ултразвучни реактори за биодизел омогућавају употребу уља лошег квалитета, попут отпадних биљних уља или искоришћених масноћа за кување, и помажу у уштеди метанола и катализатора, доприносећи еколошки прихватљивој и одрживој производњи биодизела.

 

Како ултразвучни реактори за биодизел побољшавају конверзију UCO у UCOME

Традиционална производња биодизела често се ослања на механичко мешање и топлоту како би се уље, алкохол и катализатор довели у контакт. Пошто се уље и метанол не мешају добро, код конвенционалних реактора могу се јавити споре реакције, непотпуна конверзија, већа потрошња хемикалија и дуже време задржавања.
Ултразвучни реактори компаније Hielscher користе ултразвук високог интензитета за стварање кавитације у течности. Кавитација ствара микроскопске зоне мешања са изузетно великим силама смицања. Тиме се метанол разбија у веома ситне капљице унутар уљне фазе и ствара се много већа међуфазна површина за реакцију.

Резултат је знатно интензивиран процес производње биодизела са важним предностима:

• Бржа трансестерификација и естерификација
• Побољшана ефикасност конверзије
• Боље искоришћење метанола и катализатора
• Скраћено време реакције
• Могућност континуиране обраде у протоку
• Једноставно повећање обима са пилотске на индустријску производњу

За сировине UCO са повишеним садржајем FFA, ултразвук је посебно користан јер побољшава и фазу естерификације катализоване киселином и фазу трансестерификације катализоване базом.

Од UCO до биодизела: преглед процеса

Конверзија коришћеног јестивог уља у биодизел обично обухвата неколико фаза процеса. Ултразвучни реактори за биодизел компаније Hielscher могу се интегрисати у једностепене или двостепене процесе, у зависности од квалитета сировине.

Типичан процес конверзије UCO у биодизел обухвата:

• Сакупљање и складиштење коришћеног јестивог уља
• Филтрацију ради уклањања чврстих материја и честица хране
• Сушење или уклањање воде ради смањења садржаја влаге
• Анализу FFA ради одређивања потребног реакционог пута
• Естерификацију слободних масних киселина када је садржај FFA висок
• Трансестерификацију метанолом ради добијања метил естара
• Раздвајање биодизела и глицерола
• Прање или суво пречишћавање биодизела
• Завршно пречишћавање ради испуњавања спецификација квалитета горива

Када је садржај FFA висок, често се примењује предтретман естерификацијом како би се слободне масне киселине претвориле у естре пре главне фазе трансестерификације. Ултразвучна обрада може убрзати обе фазе и побољшати укупну продуктивност постројења. Прочитајте више о двостепеној конверзији у биодизел уз помоћ ултразвука!

Зашто су Hielscher ултразвучни реактори веома погодни за UCOME биодизел

Hielscher ултразвучни реактори пројектовани су за индустријску обраду течности и посебно су ефикасни у производњи биодизела у којој мешање течних фаза одређује брзину реакције. Уместо ослањања само на мешање целокупне запремине, ултразвук ствара интензивну локализовану енергију тачно тамо где је потребна.
То произвођачима доноси неколико практичних предности.

• Одлично мешање уља и метанола
  Једно од кључних ограничења у производњи биодизела јесте слаба међусобна мешљивост уља и метанола. Hielscher ултразвучни реактори стварају веома фину емулзију, што знатно побољшава контакт између реактаната. Бољи контакт значи бржу кинетику реакције и већи степен конверзије.
• Високе перформансе при обради захтевних сировина
  UCO није уједначена сировина. Његов садржај воде, ниво слободних масних киселина (FFA) и оптерећење загађујућим материјама могу се разликовати од шарже до шарже. Hielscher реактори помажу да се ове варијације компензују интензивирањем услова у реакционој средини, чиме процес постаје робуснији и прилагодљивији.
• Краће време задржавања
  Пошто ултразвук убрзава естерификацију и трансестерификацију, произвођачи често могу да постигну циљни степен конверзије за мање времена него код конвенционалних система са мешањем. То може смањити потребну запремину реактора и повећати производни капацитет.
• Континуални проточни рад
  Hielscher ултразвучни реактори за биодизел идеални су за континуалну обраду. Проточне конфигурације реактора омогућавају производњу у стационарном режиму уз поновљив квалитет, што је веома значајно за комерцијална постројења за производњу биодизела.
• Једноставан прелазак на већи обим производње
  Велика предност Hielscher технологије јесте линеарно повећање обима производње. Процесни параметри утврђени у лабораторијским или пилот-испитивањима могу се пренети на веће производне системе уз већу предвидљивост. То смањује ризик током развоја и поједностављује планирање проширења.
• Поузданост у индустријским условима
  Hielscher системи пројектовани су за захтеван индустријски рад. За произвођаче биодизела то значи поуздан рад реактора, поновљиве резултате и компатибилност са аутоматизованим процесним линијама.
• Производња биодизела према стандардима ASTM D6751 и EN 14214
  Комерцијални произвођачи биодизела често настоје да испуне спецификације квалитета горива као што су ASTM D6751 и EN 14214. Ови стандарди дефинишу кључна својства, укључујући садржај естара, вискозност, тачку паљења, киселински број, садржај воде, оксидациону стабилност, граничне вредности загађујућих материја и нивое глицерина.

 
Прочитајте како биодизел произведен ултразвуком функционише у дизел моторима са унутрашњим сагоревањем!

Hielscher ултразвучни реактори за биодизел користе се у процесима производње биодизела пројектованим за постизање квалитета горива у складу са стандардима ASTM D6751 и EN 14214. У својој студији објављеној 2020. године, Bastante-Saez и сарадници показали су да су при производњи биодизела од отпадних масти од кебаба помоћу Hielscher ултразвучног реактора постигнути високи приноси метил естара масних киселина (FAME). Приноси FAME били су виши (97,42% w/w за пилећу маст и 96,98 за говеђе-јагњећу маст) од минималног прага утврђеног европским прописом EN 14214 (тј. најмање 96,5% w/w).

 

 

Производња биодизела у малом обиму за пољопривредна газдинства и кориснике ван електроенергетске мреже

У неким земљама или регионима прописи о биодизелу су ограничени или се не спроводе за мале приватне кориснике. Пољопривредници и власници опреме могу производити мање количине биодизела од коришћеног уља за кување за потрошњу на лицу места у тракторима, генераторима, грејачима или другој пољопривредној опреми са дизел погоном.
У тим случајевима циљ је често практична замена горива, а не сертификована комерцијална продаја. Ултразвучни реактори за биодизел могу бити привлачни и за такву децентрализовану производњу јер нуде:

• Кратко време реакције
• Ефикасну конверзију уз компактну опрему
• Добру погодност за обраду отпадних уља променљивог састава
• Смањену зависност од великих резервоара са мешалицама
• Могућност коришћења модуларних постројења за обраду

Истовремено, важно је јасно навести да биодизел који не задовољава спецификације можда није погодан за све моторе, можда није у складу са локалним законским захтевима и може довести до проблема са складиштењем, компатибилношћу материјала, емисијама или гаранцијом за мотор. Тамо где постоје стандарди за биодизел, гориво треба испитати и произвести у складу са њима пре употребе у применама које подлежу прописима или у друмским возилима.

 

 

Економске предности ултразвучне производње биодизела из UCO

Трошкови сировина су једна од највећих променљивих у економици производње биодизела. Пошто је коришћено јестиво уље углавном јефтиније од рафинисаних биљних уља, оно пружа значајан потенцијал за уштеду трошкова. Међутим, ове уштеде могу бити изгубљене ако је процес спор, хемијски неефикасан или не може да се прилагоди променљивости сировине.
Ултразвучни реактори Hielscher за биодизел помажу у очувању профитабилности побољшањем ефикасности реакције и продуктивности постројења. Потенцијалне економске предности укључују:

• Боље искоришћење јефтиних UCO сировина
• Повећан производни капацитет
• Скраћено време реакције
• Мања потрошња енергије за мешање у поређењу са неефикасним мешањем целокупне запремине
• Побољшана уједначеност процеса
• Лакша интеграција у континуалне производне линије

За произвођаче који настоје да повећају обим производње биодизела из отпадног уља, ова комбинација флексибилности у погледу сировина и интензивирања процеса може бити веома вредна.

Ефикасно претворите UCO у UCOME биодизел помоћу ултразвучних реактора Hielscher!

Претварање коришћеног јестивог уља у UCOME је паметан начин да се од отпада добије обновљиво гориво, уз истовремено побољшање одрживости и смањење трошкова сировина. Пошто је UCO често теже прерадити него некоришћена уља, технологија реактора има кључну улогу у постизању ефикасне и поуздане производње биодизела.
Ултразвучни реактори Hielscher за биодизел интензивирају реакцију између уља и метанола мешањем и преносом масе изазваним кавитацијом. То омогућава бржу естерификацију и трансестерификацију, бољу прераду UCO сировина променљивог састава и скалабилну производњу биодизела у протоку.
Код комерцијалних произвођача, ултразвучни системи Hielscher користе се у процесима производње биодизела пројектованим за добијање горива које испуњава ASTM D6751 и EN 14214. За пољопривреднике и мале кориснике у земљама без прописа о биодизелу, ултразвучни реактори такође могу подржати производњу мањих количина биодизела у компактним системима за употребу у локалној опреми, уз уважавање чињенице да гориво које не задовољава спецификације треба користити опрезно и у складу са локалним захтевима и компатибилношћу мотора.
Ако вам је циљ ефикасна производња UCOME из UCO, ултразвучни реактори Hielscher за биодизел нуде снажну и скалабилну технолошку платформу за савремену производњу биодизела.

Табела у наставку даје оквирни приказ приближног капацитета прераде ултразвучних реактора Hielscher за биодизел:

Проток	Снага
20 – 100L/hr	1kW
80 – 400L/hr	4x1kW
0,3 – 1,5m³/hr	4x4kW
2 – 10m³/hr	6x16kW
20 – 100m³/hr	62x16kW

Зашто је Hielscher одличан избор за произвођаче биодизела?

Hielscher је препознатљив по индустријској ултразвучној технологији пројектованој за стварне процесне примене. У производњи биодизела, ултразвучни реактори Hielscher пружају практичан начин за интензивирање конверзије UCO, побољшање мешања метанола и уља и подршку ефикасној производњи биодизела из отпадних уља и масти.

Кључни разлози због којих произвођачи бирају Hielscher укључују:

• Доказана стручност у области ултразвука
• Конструкције проточних реактора за континуалну производњу биодизела
• Погодност за естерификацију и трансестерификацију
• Добро развијен пут повећања обима од лабораторије до производње
• Робусна опрема за индустријска окружења
• Ефикасна прерада захтевних сировина као што је коришћено јестиво уље

Пројектовање, производња и саветовање – квалитет произведен у Немачкој

Hielscher ултразвучни уређаји су познати по највишим стандардима квалитета и дизајна. Робусност и једноставно руковање омогућавају несметану интеграцију наших ултразвучних уређаја у индустријска постројења. Hielscher ултразвучни уређаји лако подносе тешке услове и захтевна радна окружења.

Hielscher Ultrasonics је компанија сертификована према ISO стандардима и посебан нагласак ставља на ултразвучне уређаје високих перформанси који се одликују најсавременијом технологијом и једноставним руковањем. Наравно, Hielscher ултразвучни уређаји су усаглашени са CE захтевима и испуњавају захтеве UL, CSA и RoHs.

---

---

Литература / Референце

• 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.
• M. Maghami, S.M. Sadrameli, B. Ghobadian (2015): Production of biodiesel from fishmeal plant waste oil using ultrasonic and conventional methods. Applied Thermal Engineering, Volume 75,
  2015. 575-579.
• Veera Gnaneswar Gude, Georgene Elizabeth Grant (2013): Biodiesel from waste cooking oils via direct sonication. Applied Energy, Volume 109, 2013. 135-144.
• Medeiros, Eliane; Vieira, Bruno; Pereira, Cláudio; Nadaleti, Willian; Quadro, Maurizio; Andreazza, Robson (2019): Production of biodiesel using oil obtained from fish processing residue by conventional methods assisted by ultrasonic waves: Heating and stirring. Renewable Energy 2019.
• 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.
• 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.
• Darwin, Sebayan; Agustian, Egi; Praptijanto, Achmad (2010): Transesterification Of Biodiesel From Waste Cooking Oil Using Ultrasonic Technique. International Conference on Environment 2010 (ICENV 2010).