Біодизель з водоростей за допомогою ультразвуку
Олія водоростей є цікавою екологічною сировиною для виробництва біодизеля. Це альтернатива популярній сировині, такій як соя, ріпак і пальма. Ультразвук покращує екстракцію жиру з клітин водоростей і перетворення в біодизель.
У порівнянні з традиційними олійними культурами, водорості дають набагато більше олії з гектара. У той час як соя зазвичай виробляє менше 50 галонів олії на акр, а ріпак – менше 130 галонів на акр, водорості можуть давати до 10 000 галонів на акр. Зокрема, діатомові водорості та зелені водорості є хорошими джерелами для виробництва біодизеля.
Як і інші рослини, водорості запасають енергію у вигляді ліпідів. Існують різні методи екстракції олій, такі як пресування, промивання гексановим розчинником і ультразвукова екстракція.
Ультразвукова екстракція олії водоростей
Інтенсивне ультразвукове випромінювання рідин генерує звукові хвилі, які поширюються в рідких середовищах, що призводить до чергування циклів високого та низького тиску. Під час циклу низького тиску в рідині утворюються дрібні вакуумні бульбашки високої інтенсивності. Коли бульбашки досягають певного розміру, вони сильно руйнуються під час циклу високого тиску. Це називається кавітацією. Під час імплозії на місцевому рівні утворюються дуже високі тиски і високошвидкісні струмені рідини. Виникаючі зсувні сили розривають структуру клітини механічним шляхом і покращують перенесення матеріалу. Цей ефект підтримує екстракцію ліпідів з водоростей.
Ультразвукове змішування покращує швидкість перетворення біодизеля, збільшує вихід і дозволяє зберегти надлишок метанолу і каталізатора. На малюнку показана установка 3x UIP1000hdT (кожен по 1 кВт) в біодизельну установку.
У таблиці нижче показані типові вимоги до потужності для різних об'ємних потоків. Ультразвукова система, як правило, інтегрована в лінію. Ультразвуковий реактор можна легко модернізувати в існуючі установки, покращуючи вилучення водоростей.
|
Витрата
|
Міць
|
|---|---|
|
20 – 100 л/год
|
|
|
80 – 400 л/год
|
|
|
0.3 – 1,5 м³/год
|
|
|
2 – 10м³/год
|
|
|
20 – 100м³/год
|
Ультразвукова підготовка до холодного віджиму олії водоростей
Зокрема, з метою пресування необхідний хороший контроль за руйнуванням клітини, щоб уникнути безперешкодного вивільнення всіх внутрішньоклітинних продуктів, включаючи клітинні залишки, або денатурації продукту. Руйнуючи клітинну структуру, більше ліпідів, що зберігаються всередині клітин, може вивільнятися під дією зовнішнього тиску.
Ультразвукова екстракція маслом водоростей
Цикли високого тиску ультразвукових хвиль підтримують дифузію розчинників, таких як гексан, у структуру клітини. Оскільки ультразвук механічно розриває клітинну стінку під дією кавітаційних сил зсуву, він полегшує перенесення ліпідів з клітини в розчинник. Після розчинення олії в циклогексані пульпу/тканину відфільтровують. Розчин переганяють для відділення масла від гексану. Для ультразвукування легкозаймистих рідин або розчинників у небезпечних середовищах компанія Hielscher пропонує сертифіковані FM та ATEX ультразвукові системи, такі як UIP1000-Exd.
Ультразвукова ферментативна екстракція олії водоростей
Сильні синергетичні ефекти можуть спостерігатися при поєднанні ферментативного лікування з ультразвуковим дослідженням. Кавітація допомагає ферментам проникати в тканину, що призводить до швидшої екстракції та вищих виходів. У цьому випадку вода діє як розчинник, а ферменти руйнують клітинні стінки.
Біодизель з олії водоростей
Натисніть тут, щоб прочитати більше про ультразвук у виробництві біодизеля.
Ультразвукова обробка олії водоростей від пілотних масштабів до виробництва
Ми рекомендуємо пілотні випробування, наприклад, з використанням систем потужністю 1 кВт. Це покаже загальні ефекти та покращення для вашого конкретного потоку процесів. Усі результати можна масштабувати від лінійних до великих потоків процесів. Ми будемо раді обговорити з вами ваш процес і порекомендувати подальші кроки.
Ультразвукова етерифікація та переетерифікація можуть виконуватися як пакетний або безперервний потоковий процес. На діаграмі показаний ультразвуковий вбудований процес трансестерфікації біодизеля (FAME).
Ультразвукова промислова система з проточною камерою для естерфікації та переетерифікації вбудованого біодизеля.
Ультразвукові апарати середнього та великого масштабу для промислового виробництва біодизеля
Hielscher Ultrasonics поставляє промислові, середні та великомасштабні промислові ультразвукові процесори для ефективного виробництва біодизеля в будь-яких обсягах. Вся система може бути використана для поліпшення переетерифікації будь-якого виду сировини, включаючи масло водоростей, рослинні олії, тваринні жири, відпрацьовані масла тощо.
Оскільки портфоліо Hielscher охоплює ультразвукові системи для будь-якої виробничої потужності, ми можемо запропонувати ідеальне рішення як для невеликих виробників, так і для великих компаній. Ультразвукова конверсія біодизеля може працювати як періодичний або як безперервний потоковий процес. Установка та експлуатація прості, безпечні та забезпечують надійно високі результати найвищої якості біодизеля.
Нижче ви знайдете рекомендовані установки реакторів для різних темпів виробництва.
|
тонн/год
|
гал/год
|
|
|---|---|---|
| 1x UIP500hdT |
0від .25 до 0.5
|
від 80 до 160
|
| 1x UIP1000HDT |
0від .5 до 1.0
|
від 160 до 320
|
| 1x UIP1500hdT |
0від .75 до 1,5
|
від 240 до 480
|
| 2x UIP1000HDT |
Від 1,0 до 2,0
|
від 320 до 640
|
| 2x UIP1500hdT |
Від 1,5 до 3,0
|
від 480 до 960
|
| 4x UIP1500hdT |
Від 3,0 до 6,0
|
З 960 по 1920 рр.
|
| 6x UIP1500hdT |
від 4,5 до 9,0
|
від 1440 до 2880
|
Зв'яжіться з нами! / Запитайте нас!
Hielscher Ultrasonics виробляє високоефективні ультразвукові гомогенізатори для змішування, диспергування, емульгування та екстракції в лабораторних, пілотних та промислових масштабах.
Література / Список літератури
- 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 виробляє високоефективні ультразвукові гомогенізатори з Лабораторії до промислові розміри.