Виробництво біодизеля з нафти, витягнутої з відпрацьованої кавової гущі

Оскільки глобальні зусилля з пошуку стійких та відновлюваних джерел енергії активізуються, виробництво біодизеля з відходів привернуло значну увагу. Серед цих матеріалів багатообіцяючою можливістю є відпрацьована кавова гуща (SCG). Ультразвук інтенсифікує як екстракцію масел з кавових відходів, так і переетерифікацію цих масел до біодизеля.

Стале перетворення біодизеля з відходів за допомогою ультразвукового випромінювання

Стале виробництво біодизеля з відпрацьованих масел, таких як відпрацьовані олії для меленої кави, є перспективною альтернативою традиційному викопному паливу, задовольняючи як потреби в енергії, так і управління відходами. Ультразвукова хвороба є добре відомим, науково доведеним методом посилення вилучення олії з рослин, а також процесу перетворення біодизеля. Ультразвук сприяє швидшим реакціям переетерифікації шляхом створення локалізованих високоенергетичних зон за допомогою акустичної кавітації, посилюючи контакт між олією та спиртом і зменшуючи потребу у високих температурах та тривалому часі реакції.

Використання відпрацьованих олій, таких як відпрацьована кавова гуща, як сировини ще більше сприяє сталому розвитку, відводячи органічні відходи зі звалищ і зводячи до мінімуму залежність від рослинних олій першого віджиму. Такий підхід зменшує вплив на навколишнє середовище та підвищує економічну життєздатність виробництва біодизеля. Крім того, поєднання ультразвуку та утилізації відпрацьованого масла може призвести до вищих врожаїв та ефективнішого виробництва біодизеля, підтримуючи глобальний перехід до відновлюваних джерел енергії.

Ультразвукова екстракція олії з відпрацьованої кавової гущі

Екстракція олії з відпрацьованої кавової гущі є важливим етапом у процесі виробництва біодизеля. Відпрацьована кавова гуща містить приблизно 10-20% олії за вагою, залежно від типу кавового зерна та методу екстракції. Для ефективного вилучення цієї олії як розчинник зазвичай використовується N-гексан, але також можна використовувати нафтовий ефір, безводний етанол, водний етанол або метанол.

1. Сушіння відпрацьованої кавової гущі: Перед екстракцією олії відпрацьовану кавову гущу необхідно ретельно висушити, щоб зменшити вміст вологи, яка може знизити ефективність розчинника.
2. Ультразвукова екстракція розчинником: Висушену відпрацьовану кавову гущу змішують з N-гексаном у реакторі, де олія розчиняється в розчиннику. Ультразвук зондового типу значно збільшує вихід екстрагованих олій. Детальніше про ультразвукову екстракцію масел.
3. Поділу: Потім суміш фільтрують, щоб відокремити відпрацьовану кавову гущу від розчину N-гексан-олії.
4. Відновлення розчинників: Нарешті, розчинник випарюють або дистилюють, залишаючи після себе екстраговану кавову олію, яка готова до перетворення на біодизель.

Ультразвукова екстракція нафти та переетерифікація біодизелем

Відпрацьована кавова гуща (SCG) багата цінними інгредієнтами, включаючи 15–20% олії, профіль якої можна порівняти з рослинними оліями. Олія, витягнута з SCG, містить різні жирні кислоти, такі як лінолева, олеїнова, ліноленова та насичені жирні кислоти. Відпрацьований кавовий біодизель може виробляти біодизель за стандартом ASTM. В якості розчинників підходять нафтовий ефір, гексан, безводний етанол, водний етанол або метанол.
У той час як традиційна екстракція розчинником ефективна, ультразвукова екстракція значно підвищує ефективність відновлення олії з відпрацьованої кавової гущі. Ультразвукова обробка використовує високоінтенсивні низькочастотні ультразвукові хвилі для створення кавітації — локалізованих зон високого тиску та температури — які покращують дифузію розчинника у відпрацьовану кавову гущу, руйнуючи клітинні стінки та сприяючи більшому вивільненню жиру.

Крім того, ультразвукова переетерифікація також відіграє ключову роль у перетворенні екстрагованої кавової олії на біодизельне паливо. Звичайний процес переетерифікації, який передбачає реакцію олій або жирів зі спиртом у присутності каталізатора, може зайняти багато часу та бути менш ефективним, коли йдеться про масове виробництво. Ультразвук прискорює цей процес, покращуючи взаємодію між маслом, спиртом і каталізатором, що призводить до швидшого часу реакції та вищих виходів біодизеля.

Порівняльне дослідження Lifka та Ondruschka (2004) демонструє вищу енергоефективність ультразвукового змішування на відміну від механічного перемішування. Thos робить ультразвукові апарати кращим методом змішування для виробництва біодизеля.

Переваги сонікаторів зондового типу Hielscher для видобутку нафти та виробництва біодизеля

• Підвищена ефективність екстракції олії: Ультразвуки Hielscher значно покращують вихід олії в процесі екстракції. Порушуючи клітинну структуру відпрацьованої кавової гущі, ці ультразвукові пристрої дозволяють більш повного вивільнення олії в розчинник, мінімізуючи залишки олії, що залишаються в біомасі.
• Прискорена переетерифікація: Ультразвукова кавітація, що генерується звуковими апаратами Хільшера, прискорює реакцію переетерифікації за рахунок інтенсифікації перемішування реагентів. Це скорочує час реакції та збільшує вихід біодизеля, роблячи процес більш економічним та економічно вигідним.
• Покращена якість біодизеля: Рівномірна кавітація, що виробляється ультразвуковими зондами Hielscher, забезпечує послідовне і повне перетворення тригліцеридів в біодизельне паливо. Це призводить до отримання більш якісного біодизеля з меншою кількістю домішок і кращими властивостями палива, включаючи нижчу температуру помутніння та вищу окислювальну стабільність.
• Енергоефективність: На відміну від традиційних механічних методів, які вимагають тривалого часу обробки та більших витрат енергії, ультразвукова технологія Hielscher працює на нижчих рівнях енергії, забезпечуючи чудові результати. Це робить виробництво біодизеля за допомогою ультразвуку більш стійким та екологічним.
• Масштабованість: Hielscher надає ультразвукове обладнання, яке масштабується для різних виробничих потужностей, від невеликих лабораторних установок до промислових заводів з виробництва біодизеля. Така гнучкість дозволяє виробникам оптимізувати свої процеси та досягати максимальної продуктивності.

Виробництво біодизеля з використанням різних гуанідинів (3% моль) в якості каталізатора. (A) Механічний реактор періодичного перемішування: (метанол: ріпакова олія) 4:1, температура 65ºC; (B) Реактор періодичної дії ультразвуку: UP200St, (метанол: ріпакова олія) 4:1, амплітуда 60% США, температура 35ºC. Змішування за допомогою ультразвуку значно перевершує механічне перемішування.
(Дослідження та графіки: Шинде та Каліагіне, 2019)

Проектування, виробництво та консалтинг – Якість зроблено в Німеччині

Ультразвукові апарати Hielscher добре відомі своїми найвищими стандартами якості та дизайну. Надійність і простота експлуатації дозволяють плавно інтегрувати наші ультразвукові апарати в промислові об'єкти. З важкими умовами та вимогливими умовами легко справляються ультразвукові апарати Hielscher.

Hielscher Ultrasonics є сертифікованою компанією ISO і приділяє особливу увагу високопродуктивним ультразвуковим апаратам, які відрізняються найсучаснішими технологіями та зручністю для використання. Звичайно, ультразвукові апарати Hielscher відповідають вимогам CE та відповідають вимогам UL, CSA та RoHs.

Отримайте технічну деталь і свою пропозицію щодо біодизельного реактора Hielscher!

Виробництво біодизеля з олії, видобутої з відпрацьованої кавової гущі, є стійким та інноваційним рішенням як для управління відходами, так і для виробництва відновлюваної енергії. Поєднання екстракції N-гексанової олії, обробки за допомогою ультразвуку та двоетапного процесу переетерифікації, що каталізується кислотно-лужною основою, максимізує відновлення нафти та підвищує вихід біодизеля.

Ультразвукові датчики зондового типу Hielscher відіграють важливу роль в оптимізації як видобутку нафти, так і переетерифікації біодизеля. Їхня чудова технологія забезпечує вищу ефективність, швидшу обробку та покращену якість, що робить їх чудовим вибором для виробників біодизеля, які прагнуть до сталого та економічно ефективного розвитку своєї діяльності.

В епоху, коли попит на відновлювані джерела енергії постійно зростає, використання відходів, таких як відпрацьована кавова гуща, не тільки сприяє збереженню навколишнього середовища, але й підтримує економіку замкненого циклу, перетворюючи відходи на цінні енергетичні ресурси.
Наведена нижче таблиця дає уявлення про приблизну потужність обробки наших ультразвукових апаратів: