A kavitáció mint a biodízelgyártás játékváltója

A biodízel széles körben elismert, mint a fosszilis tüzelőanyagok környezetbarátabb helyettesítője, azonban az alacsony költségű, stabil és nagy hatékonyságú előállítás még mindig nagy akadály. Az előrelépés egyik legígéretesebb eszköze a kavitáció. A RAPTECH kavitációs technológiája mikroszkopikus gőzbuborékokat hoz létre, amelyek nagy intenzitással omlanak össze, lokális felmelegedést, nyíróerőt és erőteljes mikrokeveredést eredményezve. Ez az egyszerű fizikai mechanizmus képes drámaian javítani a biodízelgyártás minden szakaszát.

• Előkezelés: Degumming & Conditioning

A növényi olajok és az állati zsírok jellemzően gumikat, viaszokat és foszforvegyületeket tartalmaznak, amelyeket a biodízellé alakítás előtt el kell távolítani. Ezek a szennyeződések csökkentik az üzemanyag minőségét és károsítják a katalizátorokat a folyamat további szakaszában. A kavitáció extrém keveredést és nagy energiájú zónákat ("forró pontokat") biztosít, amelyek megbontják a gumi szerkezetét és felszabadítják a megkötött foszfort. Ez csökkenti a hozzáadott vegyszerekre vagy enzimekre való utalást, ami tisztább, gyorsabb és költséghatékonyabb előkezelési fázist eredményez. [Jiang et al., 2013]

• Magas zsírsavtartalmú olajok észterezése

Az olyan alapanyagok, mint a hulladék étolaj vagy az állati zsírok olcsóak és fenntarthatóak, de gyakran magas szabad zsírsav (FFA) szintet tartalmaznak. Általában összetett előkezelést igényelnek, ami megnöveli a költségeket. A kavitáció drámaian felgyorsítja az FFA-k és az alkohol közötti észteresítési reakciót, és perceken belül csökkenti az FFA-szintet. Ezáltal a korábban problémás vagy "alacsony értékű" nyersanyagok alkalmassá válnak a biodízel előállítására, ami megnyitja az utat a hulladékzsírok nagymértékű újrafelhasználása előtt. [Supardan et al., 2012]

• Átészterezés: A fő reakció

A biodízelgyártás középpontjában a trigliceridek zsírsav-metil-észterekké (FAME) és glicerinné történő átészterezése áll. A hagyományos keverőtartályos módszerek órákig tartanak, felesleges metanolt és katalizátort használnak, és nagy berendezéseket igényelnek. A kavitáció fokozza a tömegátadást és a keverést, és így a reakcióidőt percekre csökkenti. Emellett minimalizálja a vegyszerfelhasználást, és kisebb, folyamatos áramlású reaktorokat tesz lehetővé, ami csökkenti a költségeket, egyszerűsíti a méretezést és javítja a folyamat hatékonyságát. [Ghayal et al., 2013; Supardan et al., 2012]

• Szétválasztás és tisztítás

A reakció befejezése után a biodízelt el kell választani a glicerintől és a maradéktól. A szokásos módszerek gyakran makacs emulziókat hoznak létre, amelyek lassítják a tisztítást. A kavitáció csökkenti a mellékreakciókat, a szappanképződést és az emulzió stabilitását, ami sokkal tisztább elválasztást eredményez. Ez lerövidíti a tisztítási időt, csökkenti az erőforrás-felhasználást, és jobb minőségű biodízelt biztosít. [Rathod et al., 2017]

Egy hidrodinamikus kavitációs reaktor vázlata, Rathod et al. alapján,2017

• Tárolás és stabilitásA

biodízel előállítása után is problémákat okozhat a kisebb összetevők szétválása, az instabilitás és az egyenetlen égési teljesítmény. A kavitáció tisztán fizikai eszközt kínál a tárolt üzemanyag újbóli homogenizálására. A nanoméretű diszperzió és az erős mikrokeveredés biztosításával javítja a keverék stabilitását, fokozza a porlasztást, és csökkenti az el nem égett szénhidrogének és részecskék mennyiségét a motor használata során. Kutatások kimutatták, hogy a kavitációs kezelés hozzájárul az egyenletesebb üzemanyaghoz és a tisztább égéshez. [Dziza et al., 2012]

Következtetés


A kavitációs technológia integrálásával a biodízelgyártók nagyobb hozamot, szélesebb alapanyag-flexibilitást, alacsonyabb termelési költségeket és jobb hosszú távú üzemanyag-stabilitást érhetnek el. A hatékonyságnövekedés helyett a kavitáció lépésváltást jelent a biodízel feldolgozásában - a megújuló üzemanyagokat versenyképesebbé, méretezhetőbbé és fenntarthatóbbá teszi a jövő számára.


Author: Dr. Ahmad Saylam | RAPTECH Eberswalde GmbH

• Ghayal, D., Pandit, A. B., Rathod, V. K. (2013). Biodízel előállításának optimalizálása hidrodinamikus kavitációs reaktorban használt sütőolaj felhasználásával.
• Ultrasonics Sonochemistry.
• Rathod, V. K., et al. (2017).
• Biodízel előállítása és tisztítása használt sütőolajból hidrodinamikus kavitációval.
• supardan et al. (2012) "Biodízel előállítása hulladék étolajból hidrodinamikus kavitációval", Makara Journal of Technology: Vol. 16: Iss.
• 2, Article 10.
• Jiang, L., et al. (2013). A repceolaj ultrahanggal segített enzimatikus degummálása.
• Ultrasonics Sonochemistry.
• Dziza, M., & Prusakiewicz, P. (2012). Az ultrahangos besugárzási folyamat hatása az RME biodízelkeverékek oxidációs stabilitására. Research Journal of Agricultural Science, 44(1), 280-284.