Biokraftstoffe

Seit Jahrzehnten werden alternative Energie- und Rohstoffquellen für industrielle Prozesse erforscht, da die fossilen Energien zur Neige gehen. In den letzten zwei Jahrzehnten hat EKATO eine große Anzahl effizienter und leistungsstarker Rührwerke an Bioethanolanlagen mit Produktionsvolumen von bis zu 450.000 t/a sowie an Biodieselanlagen geliefert.

Das Leistungsspektrum beschränkt sich jedoch nicht auf die Lieferung des/der Rührwerke. EKATO unterstützt Sie zusätzlich während Ihres gesamten Entwicklungsprozesses, von Labortests über die Modellumrechnung bis hin zum fertigen Produkt. Das Labor von EKATO bietet auf über 1.000 m² Platz für Prüfungen und Analysen mit den Originalprodukten der Kunden. CFD-Studien, Basic- und Detail-Engineering von Behältern und deren Montage runden unser Angebot ab. EKATO unterstützt Sie von Ihrer ersten Idee an und ist Ihr Partner, bis die Produktionsanlage betriebsbereit ist.

Die ersten kommerziell erfolgreichen Bioethanolanlagen der ersten Generation wurden nach der Jahrtausendwende gebaut. In solchen Anlagen wird Stärke (z. B. Mais- oder Getreidestärke) oder Rohrzucker in zahlreichen Prozessschritten zu Bioethanol umgewandelt. Um Feststoffablagerungen in den großvolumigen Behältern (Fermenter und Biermaischebehälter) zu vermeiden, bietet EKATO kostengünstige und hocheffiziente Rührwerke vom Typ ES an, die seitlich in die Behälterwand eingebaut werden.

Dadurch können die Investitionskosten für Bioethanolanlagen erheblich gesenkt werden. Die umfangreichen Leitbleche, die für von oben eingeführte Rührwerke erforderlich sind, sind bei diesem Rührwerkssystem nicht notwendig, und gleichzeitig werden die auf den Behälter wirkenden Kräfte erheblich reduziert. Dies ermöglicht eine wesentlich schlankere Auslegung des Behälters.

Von oben eingeführte Rührwerke sind daher nur für Mischaufgaben erforderlich, die auch eine exzellente Homogenisierleistung am oberen Ende des Behälters erfordern. Selbstverständlich bietet EKATO auch für diese Anforderungen die beste Lösung.

Aufgrund des Flächenwettbewerbs zwischen der Produktion von Lebensmitteln und Rohstoffen geht der Trend zu zellulosebasiertem Bioethanol der zweiten Generation. In diesem Fall wird Zellulose aus Getreidestroh, Gras, Holz oder speziellen Kulturpflanzen zur Herstellung von Bioethanol verarbeitet.

Um effizient zu sein, benötigen die Anlagen eine hohe Feststoffbelastung. Zu Beginn des Prozessschritts „enzymatische Hydrolyse“ kann eine Viskosität von bis zu 250.000 mPa s vorliegen. Der enzymatische Einfluss und der Mischeffekt bewirken innerhalb weniger Stunden einen Abfall auf weniger als 2.000 mPa s. Dies führt zu komplexen Herausforderungen für das gewählte Mischsystem.

Je nachdem, ob der Hydrolyseprozess kontinuierlich oder im Semi-Charge-Verfahren abläuft und je nach Zielsetzung des Kunden (kurze Mischzeiten oder Stopfenfluss), können in dieser hochviskosen Prozessphase unterschiedliche Mischtechnologien eingesetzt werden.

Experimente mit verschiedenen Rührsystemen und den Originalprodukten können im eigenen Labor von EKATO durchgeführt werden, um das optimale Rührsystem zu bestimmen. Unter Anwendung der erforderlichen Modellumrechnungsregeln kann die Auslegung für den Betriebsmaßstab erfolgen.

Biodiesel wird hauptsächlich aus Rapsöl, Sonnenblumenöl, Sojaöl oder Palmöl, aber auch aus tierischen Fetten oder Frittierfett-Abfällen hergestellt. Um Biodiesel aus dem extrahierten Pflanzenöl zu gewinnen, muss das Öl durch eine sogenannte „Umesterung“ chemisch umgewandelt werden, da das Pflanzenöl nicht als Kraftstoff in Standard-Dieselmotoren geeignet ist. Der Biodiesel entsteht bei der Umesterung, bei der Methanol und ein alkalischer Katalysator dem Öl zugesetzt werden. Die Pflanzenöl-Methanol-Mischung wird in einem Behälter mit Wärmeaustauscher mehrere Stunden lang bei Temperaturen zwischen 50°C und 65°C gerührt.

Nach dem Abkühlen im Absetzbehälter liegt die Mischung in zwei Phasen vor. Die obere Schicht besteht aus dem Roh-Biodiesel (geringe Dichte), die schwerere untere Schicht enthält Glycerin und Nebenprodukte.

Nach der Trennung der beiden Phasen (Roh-Biodiesel/Glycerin) durchläuft der Roh-Biodiesel verschiedene Reinigungsstufen mit Wasser und Säuren, bei denen ebenfalls Rührwerke zum Einsatz kommen. Nach wiederholter Trennung (Wasser/Biodiesel) wird der Biodiesel gespült und überschüssiges Methanol entfernt. Das Ergebnis ist hochwertiger Biodiesel.

Eine zu starke Dispergierung durch die Rührwerke muss vermieden werden. Andernfalls würde dies zu relativ stabilen Emulsionen führen, die die Phasentrennung nach der Veresterung und dem Reinigungsprozess erschweren würden.

In den letzten zwei Jahrzehnten hat EKATO eine große Anzahl von Rührwerken weltweit für diese Industrie geliefert. Hauptsächlich werden die Rührwerk-Serien EKATO ES, EKATO EM und FGL mit ATEX-Genehmigung eingesetzt.