|
Инженеры Университета штата Айова использовали высокочастотные звуковые волны, чтобы разрушить растительные материалы для того, чтобы получить биотоплива.
Исследование Дэвида Гревела, доцент сельскохозяйственных и биосистем машиностроения, и его коллег, показало, что "предварительная обработка" разнообразного сырья (например, проса, кукурузы, и мягких пород древесины) с помощью ультразвука значительно усиливает химические реакции, необходимые для преобразования биомассы в высокой стоимости топлива и химических веществ.
Команда представила свои выводы на 21-м Международном конгрессе по акустике (ICA 2013), состоявшемся 2-7 июня в Монреале.
В одном из примеров положительного воздействия ультразвука на производство биотоплива, исследователи штата Айова обнаружили, что могут значительно увеличить эффективность удаления лигнина из биомассы в раствор. Лигнин является химическим соединением, которое связывает целлюлозу и гемицеллюлозу вместе в стенках растительной клетки. Как правило, ферменты или химические вещества использовались, чтобы удалить его из биомассы и позволить освободиться сахара,который растворялся для дальнейшей переработки его в биотопливо. Гревел и его коллеги обнаружили, что если заменить предварительную обработку на облучение ультразвуком, то удаление лигнина становиться настолько эффективным, что происходит растворение сахара в течение нескольких минут, а не часов, необходимых с использованием традиционной системы.
Команда Гревела также обнаружили, что гидролиз кукурузного крахмала может быть значительно ускорен с использованием ультразвука. Обычно на заводе по производству этанола, молотую кукурузы на пару доводят до температуры точки кипения. Это разрушает кукурузу, в результате чего образуется крахмальное пюре, которое затем охлаждают и обрабатывают ферментами в процессе, известном как гидролиз, чтобы освободить глюкозы для брожения. Команда штата Айова заменила начальную стадию на облучение ультразвуком, акустически разбив кукурузы на крошечные частицы так же, врачи используют ультразвук, чтобы разрушить камни в почках. Более мелкие фрагменты кукурузы при условии большую площадь поверхности для ферментативное действие и, следовательно, в результате ферментации выход сопоставимы с острым паром.
Потенциальной экономии для этого метода, говорит Гревел, являются весьма обнадеживающими. "Экономические модели", объясняет он, "показали, что после внедрения этой технологии может иметь срок окупаемости менее одного года."
Гревел и его коллеги сообщают,что для ультразвуковой производства биотоплива, показывая, что они могут ускорить переэтерификацией, основной химической реакции для преобразования масла в биодизельное топливо. Исследователи обнаружили, что подвергая соевое масло ультразвуковому облучению его превращение в биодизель занимает менее минуты, а не 45 минут он нормально принимает.
Аналогично, команда Гревел обнаружили, что дрожжи с сахаром и с глицерин, побочный продукт производства биодизельного топлива, могли оказывать влияние на высокую скорость получения биотоплива. Это значительно быстрее и менее сложный способ, чем традиционные методы требуют нескольких стадий и относительно большом времени цикла.
|
