Ishlatilgan oshxona moyini dizel dvigatellari uchun ishonchli biodizelga aylantirish

Ishlatilgan oshxona moyi bugungi kunda mavjud boʻlgan eng jozibador biodizel xomashyolaridan biridir. U arzon, keng tarqalgan va chiqindilarni utilizatsiya qilish muammosini hal etishga yordam beradi. Biroq uni qayta ishlashda yaxshi maʼlum boʻlgan qiyinchilik ham mavjud: chiqindi oʻsimlik moylari, ishlatilgan oshxona moylari, qovurish yogʻlari, hayvon yogʻlari, eritilgan hayvon yogʻi yoki baliq moylari kabi sifati past xomashyolarni samarali konversiyalash rafinatsiyalangan yangi moylarga qaraganda qiyinroq.

Ultratovush yordamida transesterifikatsiya qilishga oid yaqinda oʻtkazilgan tadqiqot bu muammoni ultratovushli aralashtirish orqali qanday yengish mumkinligini koʻrsatadi. Tadqiqotchilar ishlatilgan oshxona moyidan (WCO) biodizel ishlab chiqarishni optimallashtirdilar, soʻngra olingan biodizel va biodizel–dizel aralashmalarini dizel dvigatelida sinab koʻrdilar. Ularning natijalari ikkita muhim xulosani qoʻllab-quvvatlaydi: birinchidan, ultratovush bilan ishlov berish hatto qayta ishlanishi qiyin xomashyolarni ham tez va yuqori mahsulot chiqishi bilan konversiyalash imkonini beradi; ikkinchidan, olingan biodizel–dizel aralashmalarini dizel dvigatellarida oʻzgartirishsiz ishlatish mumkin, bunda ish koʻrsatkichlari dizel yoqilgʻisinikiga yaqin boʻladi va chiqindi gazlar koʻrsatkichlari yaxshilanadi.

Arzon chiqindi moylarni yuqori qiymatli biodizelga aylantirishga tayyormisiz?

Hielscher ultratovushli biodizel reaktorlari ishlab chiqaruvchilarga ishlatilgan oshxona moyi, qovurish yogʻlari, eritilgan hayvon yogʻi va baliq moyi kabi qayta ishlanishi qiyin xomashyolarni tezroq reaksiya surʼati, qisqaroq reaktorda qolish vaqti va yaxshilangan jarayon samaradorligi bilan konversiyalashga yordam beradi. Uzluksiz ultratovushli biodizel ishlab chiqarish uchun xomashyo, maqsadli ishlab chiqarish quvvati va reaktor konfiguratsiyasini muhokama qilish maqsadida hoziroq biz bilan bogʻlaning.

Nima uchun sifati past xomashyolar biodizel ishlab chiqarishda qiyinchilik tugʻdiradi

Arzon biodizel xomashyolari jozibadordir, chunki ishlab chiqarish iqtisodiyotida xomashyo xarajati ustun oʻrin tutadi. Belal va hamkasblarining 2025-yilda chop etilgan tadqiqoti ishlatilgan oshxona moylari va yogʻlarini ultratovushli aralashtirish yordamida samarali ravishda biodizelga aylantirish mumkinligini koʻrsatadi. Keyinchalik ultratovush yordamida ishlab chiqarilgan biodizel dizel dvigatellarida muvaffaqiyatli ishlatildi.
Chiqindi moylardan foydalanish oziq-ovqatga yaroqli moylar bilan bogʻliq oziq-ovqat yoki yoqilgʻi uchun foydalanish muammosining oldini olsa-da, sifati past xomashyolarning tarkibi koʻproq oʻzgaruvchan va ularni qayta ishlash qiyinroq. Anʼanaviy transesterifikatsiyada spirt va moy fazalari oʻzaro aralashmaydi, shuning uchun reaksiya samaradorligi tizimning massa uzatish cheklovlarini qanchalik yaxshi yenga olishiga kuchli bogʻliq. Buzilgan yoki past navli moylar va yogʻlarda bu cheklovlar yanada kuchayib, koʻpincha sekinroq konversiyaga, uzoqroq reaktorda qolish vaqtiga, fazalarni ajratishning qiyinlashishiga va umumiy qayta ishlash samaradorligining pasayishiga olib keladi. Aynan shu yerda ultratovushli aralashtirish vaziyatni tubdan oʻzgartiruvchi yechim sifatida namoyon boʻladi.

Nima uchun ultratovush bilan ishlov berish sifati past xomashyolardan foydalanish imkonini beradi

Ultratovush bilan ishlov berish chiqindi oʻsimlik moylari, ishlatilgan oshxona moylari, qovurish yogʻlari, eritilgan mol yogʻi yoki baliq moylari kabi sifati past xomashyolarni samaraliroq qayta ishlash imkonini beradi, chunki ultratovushli kavitatsiya oʻzaro aralashmaydigan moy va spirt fazalari orasida ancha yaxshiroq kontaktni taʼminlab, aralashtirishni hamda issiqlik va massa uzatishni sezilarli darajada yaxshilaydi. Bundan tashqari, ultratovushli aralashtirish ham fizik, ham kimyoviy taʼsir koʻrsatadi: ultratovushli kavitatsiya reaksiya muhitini jadallashtiradi va yuqori reaktiv radikallarning hosil boʻlishiga yordam berishi mumkin; bu esa reaksiya kinetikasini yanada tezlashtiradi va tezroq, toʻliqroq transesterifikatsiyani taʼminlashga yordam beradi.
Aynan shu sababli ultratovush bilan ishlov berish past navli xomashyolar uchun juda qimmatlidir. U anʼanaviy tizimlarda odatda ushbu xomashyolarni qayta ishlashni qiyinlashtiradigan cheklovlarni qoplaydi.

Tadqiqot ultratovush bilan ishlov berish orqali qanday natijalarga erishdi

Sanoat miqyosida biodizel ishlab chiqaruvchilar uchun asosiy natija kichik laboratoriya qurilmasining oʻzi emas, balki ultratovush bilan ishlov berish orqali erishilgan jarayon jadallashuvidir. Optimallashtirilgan ultratovush sharoitlarida Belal va boshqalarning (2025) tadqiqotida biodizel chiqishi 96,65% ga yetdi. Mualliflarning anʼanaviy taqqoslash usuliga nisbatan ultratovush yordamidagi transesterifikatsiya reaksiya vaqtini 90 daqiqadan 6 daqiqagacha, biodizel va glitserolni ajratish vaqtini esa 720 daqiqadan 30 daqiqagacha qisqartirdi.
Bu natijalar sanoat miqyosida biodizel ishlab chiqarish uchun juda muhim, chunki ular ultratovush bilan ishlov berish aralashtirishni shunchaki biroz yaxshilabgina qolmasdan, konversiya va keyingi ajratish bosqichini tubdan tezlashtirishini koʻrsatadi.
 

Ultratovushli usul dastlabki 1,5 daqiqa ichida taxminan 75% konversiyaga erishadi va 6 daqiqadan soʻng taxminan 90% konversiya darajasida barqarorlashadi.
Anʼanaviy usulda konversiya ancha sekin kechadi va 8 daqiqadan soʻng atigi taxminan 40% konversiyaga erishiladi.
Tadqiqot va grafik: ©Fayyyazi et al. 2014

Bu natijalar Hielscher yordamida biodizelni uzluksiz oqimda qayta ishlashda qanday qoʻllanadi

Sanoatda joriy etishda bu natijalar Hielscher sanoat ultratovush qurilmalari va reaktorlari bilan biodizelni uzluksiz oqimda ultratovush yordamida qayta ishlashning afzalliklarini bevosita ifodalaydi. Tadqiqotda namoyish etilgan kavitatsiya mexanizmi – jadallashtirilgan aralashtirish, yaxshilangan fazalararo kontakt, tezroq issiqlik va massa uzatish hamda tezlashtirilgan reaksiya kinetikasi – aynan oqim liniyasidagi ultratovushli reaktorlarning yuqori ish koʻrsatkichlarini taʼminlaydi.
Uzluksiz ishlashda moy, spirt va katalizator ultratovushli reaktor zonasidan nasos yordamida oʻtkaziladi; bu yerda yuqori intensivlikdagi kavitatsiya fazalarni uzluksiz disperslaydi va reaksiyaga kiritadi. Bu qisqaroq reaktorda qolish vaqtini, tezroq konversiyani, tarkibi oʻzgaruvchan arzon xomashyolarni barqarorroq qayta ishlashni va keyingi ajratish bosqichining tezlashishini taʼminlaydi. WCO, ishlatilgan qovurish yogʻlari, eritilgan hayvon yogʻi yoki baliq moyi bilan ishlaydigan sanoat ishlab chiqaruvchilari uchun asosiy xulosa aniq: ultratovush bilan ishlov berish qisqaroq vaqt ichida yaxshiroq konversiyani taʼminlab, qayta ishlanishi qiyin xomashyolarni tijorat jihatidan yanada jozibador qiladi.

Ultratovush bilan ishlov berish yoqilgʻi sifatini yaxshilaydi

Muhim jihat shundaki, qayta ishlanmagan chiqindi moylar dvigatel yoqilgʻisi sifatida yaroqsizdir. Tadqiqotning termogravimetrik tahlilida dizel yoqilgʻisi, qayta ishlanmagan WCO, anʼanaviy usulda tayyorlangan biodizel va ultratovushli aralashtirish yordamida ishlab chiqarilgan biodizel taqqoslandi. Mualliflar qayta ishlanmagan WCO eng yomon bugʻlanish xususiyatlariga ega ekanligini, ultratovush yordamida ishlab chiqarilgan biodizel esa qayta ishlanmagan WCO ga va hatto anʼanaviy transesterifikatsiya orqali ishlab chiqarilgan biodizelga nisbatan yaxshiroq bugʻlanish xususiyatlarini koʻrsatganini aniqladilar.
Bu muhim, chunki yomon bugʻlanish va yomon purkalish ishlov berilmagan chiqindi moylarning injektorlarni ifloslantirishi, toʻliq boʻlmagan yonish va choʻkindilarga sabab boʻlishining asosiy omillari qatoriga kiradi. Tadqiqotda qayta ishlanmagan WCO tarkibida yonilgʻi purkash tizimini tiqib qoʻyish orqali dvigatelga zarar yetkazishi mumkin boʻlgan erimaydigan oligomerlar borligi qayd etilgan, toʻgʻri transesterifikatsiya esa yoqilgʻining xususiyatlarini sezilarli darajada yaxshilaydi.

Biodizel–dizel aralashmalarini dizel dvigatellarida muammosiz ishlatish mumkinmi?

Belal va boshqalarning (2025) tadqiqoti ultratovush yordamida ishlab chiqarilgan biodizelni standart dizel dvigatellarida muammosiz ishlatish haqiqatan ham mumkinligini koʻrsatadi. Tadqiqotchilar B10, B20, B30, B40 va B100 aralashmalarini dizel dvigatelida oʻzgarmas aylanish tezligida, turli yuklamalarda sinovdan oʻtkazdilar. Ularning xulosasiga koʻra, dizel yoqilgʻisini WCO biodizeli yoki biodizel–dizel aralashmalari bilan dvigatelni oʻzgartirmasdan almashtirish mumkin; B40 esa tavsiya etilgan aralashma boʻldi, chunki u taqqoslanadigan dvigatel ish koʻrsatkichlarini aniq yaxshilangan chiqindi gazlar koʻrsatkichlari bilan birlashtirdi.
Har bir koʻrsatkich qazilma dizel yoqilgʻisinikiga aynan teng boʻlmasa ham, aralashmalar standart dizel dvigatelining ishlashida toʻliq foydalanishga yaroqli boʻlib qoladi, bunda ish koʻrsatkichlaridagi farqlar kichik, chiqindi gazlar boʻyicha afzalliklar esa sezilarlidir.
 

Dvigatelning 10–100% yuklamalarida turli biodizel/dizel aralashmalari. – Chapda: BSFC oʻzgarishi / Oʻngda: dvigatelning 10–100% yuklamalarida turli biodizel/dizel aralashmalari bilan BTE oʻzgarishi
Tadqiqot va grafiklar: ©Belal et al., 2025

Dvigatel ish koʻrsatkichlari: dizel yoqilgʻisinikiga yaqin, ayrim kichik murosalar bilan

Tadqiqot biodizel aralashmalari dizel yoqilgʻisinikiga oʻxshash dvigatel ish koʻrsatkichlarini taʼminlaganini, bunda tormoz quvvatiga nisbatan solishtirma yoqilgʻi sarfi biroz oshganini va tormoz issiqlik samaradorligi ozgina pasayganini aniqladi.
Bunday oʻzgarishlar kutilgan holatdir. Oʻlchangan xususiyatlar WCO biodizelining zichligi va qovushqoqligi dizel yoqilgʻisinikidan yuqoriroq, yonish issiqligi esa pastroq ekanligini koʻrsatdi, garchi ushbu tadqiqotda setan soni bir xil boʻlgan boʻlsa ham. Bu bir xil quvvatni hosil qilish uchun biroz koʻproq yoqilgʻi talab qilinishi mumkinligini anglatadi, ammo dvigatel aralashmalarda baribir normal ishlaydi.
Amaliy nuqtayi nazardan, bu biodizel aralashmalari hatto ishlatilgan oshxona moyi kabi sifati past xomashyolardan ishlab chiqarilganida ham dizel dvigatellarida ishlatishga yaroqli ekanligi haqidagi fikrni qoʻllab-quvvatlaydi.

Chiqindi gazlar: biodizelni aralashtirishdan katta afzalliklar

Biodizel oʻzining eng kuchli afzalliklarini chiqindi gazlar boʻyicha natijalarda koʻrsatdi.

Toʻliq yuklamada B100 quyidagi koʻrsatkichlarda eng katta kamayishlarni taʼminladi:

• CO: 42,9% ga kamaydi
• yonmagan uglevodorodlar: 29,9% ga kamaydi
• tutunning xiraligi: 42,1% ga kamaydi

sof dizel yoqilgʻisiga nisbatan.
Tadqiqot bu afzalliklarni biodizelda kislorod miqdorining yuqoriroq va uglerod miqdorining pastroq boʻlishi bilan izohlaydi; ular toʻliqroq yonishga yordam beradi va qurum hosil boʻlishini kamaytiradi.

Bu biodizel ishlab chiqaruvchilar uchun nimani anglatadi

Sifati past xomashyolar iqtisodiy jihatdan jozibador, ammo ularni anʼanaviy texnologiya bilan qayta ishlash qiyinroq. Ultratovush bilan ishlov berish moy va spirt oʻrtasidagi massa uzatish toʻsigʻini yengib, konversiyani keskin tezlashtirish orqali bu vaziyatni oʻzgartiradi. Tadqiqotda bu 96,65% biodizel chiqishiga, reaksiya vaqtining 90 daqiqadan 6 daqiqagacha va ajratish vaqtining 12 soatdan 30 daqiqagacha qisqarishiga olib keldi.
Uzluksiz sanoat biodizel tizimlari uchun bu Hielscher ultratovushli qayta ishlashning asosiy afzalliklarini anglatadi: yuqoriroq qayta ishlash unumdorligi, qisqaroq reaktorda qolish vaqti, xomashyo tarkibining oʻzgaruvchanligiga nisbatan yaxshilangan barqarorlik hamda arzon moylar va yogʻlardan samaraliroq ishlab chiqarish.
 

Chiqindi moylar va yogʻlarni biodizelga konversiyalashni yaxshilash uchun UIP1000hdT ultratovushli reaktori.

WCO dan biodizel olish uchun Hielscher ultratovush qurilmalari

Tadqiqot Hielscher ultratovush qurilmalari nima uchun sifati past xomashyolardan biodizel ishlab chiqarishda juda kuchli vosita ekanligini koʻrsatadi. Ultratovushli kavitatsiya aralashtirish, issiqlik uzatish, massa uzatish va reaksiya kinetikasini yaxshilash orqali transesterifikatsiyani jadallashtiradi va ishlatilgan oshxona moylari hamda boshqa buzilgan moylar va yogʻlar kabi qayta ishlanishi qiyin xomashyolarni tez va samarali konversiyalash imkonini beradi. Optimallashtirilgan sharoitlarda tadqiqot atigi 6 daqiqada 96,65% biodizel chiqishiga erishdi, bunda glitserol anʼanaviy qayta ishlashga qaraganda keskin tezroq ajraldi.
Yana bir shunchalik muhim jihat – olingan biodizel dvigatelda amaliy foydalanishga yaroqli boʻldi. Biodizel–dizel aralashmalari anʼanaviy dizel yoqilgʻisinikiga yaqin ish koʻrsatkichlarini namoyish etib, CO, yonmagan uglevodorodlar va tutunni sezilarli darajada kamaytirdi. Tavsiya etilgan B40 aralashmasi taqqoslanadigan mexanik ish koʻrsatkichlarini eng muvozanatli chiqindi gazlar koʻrsatkichlari bilan birlashtirdi va dvigatelni oʻzgartirmasdan ishlatilishi mumkin edi.
Hielscher ultratovush qurilmalari biodizel ishlab chiqarishni tezlashtiribgina qolmay, arzon va sifati past xomashyolarni samarali uzluksiz qayta ishlash uchun yaroqli qiladi hamda chiqindi moylar va yogʻlarni amaliy, dvigatelda foydalanishga tayyor yoqilgʻiga aylantiradi.

Quyidagi jadval Hielscher ultratovushli biodizel reaktorlarining taxminiy qayta ishlash quvvati haqida tasavvur beradi:

Hielscher ultratovushli biodizel aralashtirgichlaridan foydalanishning iqtisodiy va ekologik taʼsiri

Gholami va boshqalarning (2021) texnik-iqtisodiy modeli quyidagilarni koʻrsatdi:

• Umumiy investitsiya xarajati taxminan 21% ga kamaydi,
• Bir tonna mahsulot tannarxi taxminan 5% ga kamaydi,
• Chiqindi hosil boʻlishi mexanik aralashtirishdagi miqdorning beshdan birigacha kamaydi,
• Sof joriy qiymat (NPV) musbat boʻlgan holda ichki rentabellik darajasi (IRR) 18,3% gacha yaxshilandi, anʼanaviy jarayon esa iqtisodiy jihatdan foydasiz boʻlib qoldi.

Ekologik nuqtayi nazardan, ortiqcha metanol miqdorini kamaytirish uchuvchan organik birikmalar chiqindilarini bevosita kamaytiradi va issiqlik energiyasi sarfini pasaytiradi, bu esa ultratovushli biodizel ishlab chiqarishni ekologik toza ishlab chiqarish maqsadlariga moslashtiradi.

Ultratovushli biodizel reaktorining afzalliklariga umumiy nazar

(qiyosiy tadqiqot natijalari, qarang: Gholami et al., 2021)

Loyihalash, ishlab chiqarish va maslahat – Germaniyada yaratilgan sifat

Hielscher ultratovush qurilmalari eng yuqori sifat va loyihalash standartlari bilan mashhur. Mustahkamlik va oson boshqarish ultratovush qurilmalarimizni sanoat obyektlariga muammosiz integratsiya qilish imkonini beradi. Hielscher ultratovush qurilmalari ogʻir sharoitlar va talabchan muhitlarda osongina ishlaydi.

Hielscher Ultrasonics ISO sertifikatiga ega kompaniya boʻlib, eng zamonaviy texnologiya va foydalanuvchi uchun qulaylikni mujassam etgan yuqori unumdor ultratovush qurilmalariga alohida eʼtibor qaratadi. Albatta, Hielscher ultratovush qurilmalari CE talablariga muvofiq va UL, CSA hamda RoHs talablariga javob beradi.

Adabiyotlar / Manbalar

• Belal, B. Y.; Li, G.; Zhang, Z.; Liang, J.; Zhou, M.; Masoud, S. M.; Attia, A. M. A.; El-Zoheiry, R. M.; El-Seesy, A. I. (2025): Optimizing waste cooking biodiesel production using ultrasonic-assisted and studying its combustion characteristics blended with diesel in diesel engine. Environmental science and pollution research international, 32(11), 2025. 6984–7001.
• 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.
• 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.
• Abdullah, C. S.; Baluch, Nazim; Mohtar, Shahimi (2015): Ascendancy of ultrasonic reactor for micro biodiesel production. Jurnal Teknologi 77, 2015.
• Ramachandran, K.; Suganya, T.; Nagendra Gandhi, N.; Renganathan, S.(2013): Recent developments for biodiesel production by ultrasonic assist transesterification using different heterogeneous catalyst: A review. Renewable and Sustainable Energy Reviews, Volume 22, 2013. 410-418.
• Shinde, Kiran; Serge Kaliaguine (2019): A Comparative Study of Ultrasound Biodiesel Production Using Different Homogeneous Catalysts. ChemEngineering 3, No. 1: 18; 2019.
• 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.