Biyodizel Üretiminde Oyun Değiştirici Olarak Kavitasyon

Biyodizel, fosil yakıtlar için daha çevreci bir ikame olarak yaygın bir şekilde kabul görmektedir, ancak düşük maliyetli, istikrarlı ve yüksek verimli üretim elde etmek hala büyük bir engeldir. İlerleme için en umut verici olanaklardan biri kavitasyondur. RAPTECH Kavitasyon Teknolojisi, büyük bir yoğunlukla çöken mikroskobik buhar kabarcıkları üreterek lokalize ısıtma, kesme kuvvetleri ve güçlü mikro karıştırma yaratır. Bu basit fiziksel mekanizma, biyodizel üretiminin her aşamasını önemli ölçüde geliştirme potansiyeline sahiptir.

• Ön İşlem: Gam Giderme ve Şartlandırma

Bitkisel yağlar ve hayvansal yağlar tipik olarak biyodizele dönüştürülmeden önce çıkarılması gereken zamklar, mumlar ve fosfor bileşikleri içerir. Bu safsızlıklar yakıt kalitesini düşürür ve sürecin ilerleyen aşamalarında katalizörlere zarar verir. Kavitasyon, sakız yapılarını bozan ve bağlı fosforu serbest bırakan aşırı karıştırma ve yüksek enerjili bölgeler ("sıcak noktalar") sağlar. Bu, ilave kimyasallara veya enzimlere olan bağımlılığı azaltarak daha temiz, daha hızlı ve daha uygun maliyetli bir ön arıtma aşamasına yol açar. [ Jiang et al., 2013]

• Yüksek FFA'lı Yağların Esterleştirilmesi

Atık yemeklik yağ veya hayvansal yağlar gibi hammaddeler ucuz ve sürdürülebilirdir, ancak genellikle yüksek serbest yağ asidi (FFA) seviyeleri içerirler. Normalde karmaşık bir ön işlem gerektirirler ve bu da maliyetleri yükseltir. Kavitasyon, FFA'lar ve alkol arasındaki esterleşme reaksiyonunu önemli ölçüde hızlandırarak FFA seviyelerini dakikalar içinde düşürür. Bu, daha önce sorunlu veya "düşük değerli" hammaddeleri biyodizel için uygun hale getirerek atık yağların büyük ölçekli yeniden kullanımının önünü açmaktadır. [Supardan et al., 2012]

• Transesterifikasyon: Temel Reaksiyon

Biyodizel üretiminin merkezinde trigliseritlerin yağ asidi metil esterlerine (FAME) ve gliserole transesterifikasyonu yer alır. Geleneksel karıştırmalı tank yaklaşımları saatler sürer, fazla metanol ve katalizör kullanır ve büyük ekipman gerektirir. Kavitasyon, kütle transferini ve karıştırmayı geliştirerek reaksiyon sürelerini sadece dakikalara indirir. Ayrıca kimyasal tüketimini en aza indirir ve maliyetleri düşüren, ölçeklendirmeyi basitleştiren ve proses verimliliğini artıran daha küçük, sürekli akışlı reaktörler sağlar. [Ghayal vd., 2013; Supardan vd., 2012]

• Ayırma ve Saflaştırma

Reaksiyon tamamlandıktan sonra biyodizelin gliserol ve kalıntılardan ayrılması gerekir. Standart yöntemler genellikle saflaştırmayı yavaşlatan inatçı emülsiyonlar oluşturur. Kavitasyon yan reaksiyonları, sabun oluşumunu ve emülsiyon stabilitesini azaltarak çok daha temiz bir ayrıştırma sağlar. Bu da saflaştırma süresini kısaltır, kaynak kullanımını azaltır ve daha yüksek kaliteli biyodizel sağlar. [Rathod vd., 2017]

c 3s5b1r3e5a6k
Hidrodinamik kavitasyon reaktörünün şeması, Rathod vd

,

2017

• Depolama ve KararlılıkBiyodizel

üretildikten sonra

• bile

küçük bileşenlerin ayrılması, kararsızlık ve düzensiz yanma performansı gibi sorunlarla karşılaşabilir. Kavitasyon, depolanan yakıtı yeniden homojenleştirmek için tamamen fiziksel bir yol sunar. Nano ölçekli dağılım ve güçlü mikro karışım sağlayarak karışım stabilitesini iyileştirir, atomizasyonu geliştirir ve motor kullanımı sırasında yanmamış hidrokarbonları ve partikülleri azaltır. Araştırmalar, kavitasyon işleminin daha homojen yakıt ve daha temiz yanmaya katkıda bulunduğunu göstermiştir. [Dziza et al., 2012]

Sonuç

Kavitasyon Teknolojisini entegre ederek biyodizel üreticileri daha yüksek verim, daha geniş hammadde esnekliği, daha düşük üretim maliyetleri ve daha iyi uzun vadeli yakıt stabilitesi elde edebilirler. Kavitasyon, artan verimlilik kazanımlarından ziyade, biyodizel işlemede bir adım değişikliği temsil eder - yenilenebilir yakıtları gelecek için daha rekabetçi, ölçeklenebilir ve sürdürülebilir hale getirir.

Yazar: Dr. Ahmad Saylam | RAPTECH Eberswalde GmbH

Seçilmiş Referanslar

• Ghayal, D., Pandit, A. B., Rathod, V. K. (2013). Kullanılmış kızartma yağı kullanarak hidrodinamik kavitasyon reaktöründe biyodizel üretiminin optimizasyonu.
• Ultrasonics Sonochemistry.
• Rathod, V. K., et al. (2017).
• Production and purification of biodiesel from used frying oil using hydrodynamic cavitation.
• Supardan et al. (2012) "Biodiesel Production from Waste Cooking Oil Using Hydrodynamic Cavitation," Makara Journal of Technology: Cilt 16: Iss.
• 2, Makale 10.
• Jiang, L., ve diğerleri (2013). Kolza yağının ultrason destekli enzimatik gam giderme işlemi.
• Ultrasonics Sonochemistry.
• Dziza, M., & Prusakiewicz, P. (2012). Ultrasonik ışınlama işleminin RME biyodizel karışımlarının oksidasyon kararlılığı üzerindeki etkileri. Research Journal of Agricultural Science, 44(1), 280-284.