Waarom de voorbereiding van grondstoffen de productkwaliteit bepaalt
Een beoordeling van de grondstof helpt te bepalen welke voorbereidingsstappen het gekozen proces vereist. Specifieke voorbehandeling is niet voor elke inkomende olie universeel noodzakelijk.
Fosfolipiden en productkwaliteit
Ruwe plantaardige oliën bevatten fosfolipiden, ook wel fosfatiden of gommen genoemd, op niveaus die variëren naar gelang de gewassoort en de voorafgaande behandeling. Bepaalde fosfolipiden, met name de calcium- en magnesiumzouten van fosfatidezuur en lysofosfatidezuur, zijn sterke emulgatoren die de afwaartse scheiding kunnen verstoren als ze tijdens de alkalische neutralisatie in de olie aanwezig blijven. ASTM D6751, zoals samengevat in de AFDC-specificatietabel, begrenst het fosforgehalte in het eindproduct B100 tot 0,001 gewichtsprocent voor alle kwaliteitsklassen, getest volgens ASTM D4951. Het NREL-rapport beschrijft de fosforvermindering tijdens de conventionele verwerking van sojaolie, waaronder de overdracht naar de glycerolfractie en de verwijdering tijdens het wassingsproces met water. Die waarneming stelt niet vast dat elke ruwe grondstof of elk productieproces aan de eindproductlimiet zal voldoen.
Het ontgommingsproces
Ontgomming zet hydrofiele fosfolipiden om in een scheidbare gehydrateerde vorm. Waterontgomming, het mengen van ruwe olie met een kleine hoeveelheid water onder mechanische roering bij een gematigde temperatuur, hydrateert een deel van de fosfolipiden zodat ze onoplosbaar worden in de olie en kunnen worden afgescheiden door bezinking, filtratie of centrifugering. Een deel van de fosfatiden is echter niet hydrateerbaar door watercontact alleen. Zuurontgomming met fosforzuur of citroenzuur pakt de niet-hydrateerbare fractie aan. De gekozen behandeling beïnvloedt ook het potentiële gebruik van de afgescheiden gommenfractie. De mate van gomverwijdering hangt af van de sterkte van de zuurbehandeling en de aard van de olie.
Filtratie bij de voorbereiding van grondstoffen
Filtratie scheidt gesuspendeerde vaste onzuiverheden, zoals zaaddeeltjes en meelresten, van de olie. Filtratie van grondstoffen en filtratie van het eindproduct dienen verschillende doeleinden, zodat een filterfijnheid die voor de ene fase wordt opgegeven niet automatisch passend is voor een andere. De keuze van het filter hangt af van het inkomende materiaal en de eisen van de apparatuur en het product. Dierlijke vetten hebben mogelijk verwarmde behandeling nodig om pompbaar te blijven, maar een universele filtreertemperatuur of poriegrootte kan niet worden afgeleid uit een inleidend productievoorbeeld. Filtratie vervangt ook niet de afzonderlijke beoordeling van het water-, VVZ- en fosfolipidegehalte.
Vrije vetzuren en hun wisselwerking met voorbehandeling
Vrije vetzuren vormen een andere uitdaging dan fosfolipiden. In een basiskatalyseproces reageren VVZ'en met het alkalische materiaal om zeep te vormen, waardoor de beschikbare base voor transesterificatie vermindert en de scheiding wordt bemoeilijkt. Zuurkatalytische verestering is één manier om VVZ'en vóór een basiskatalytische fase om te zetten in esters. Deze reactie is onderscheiden van de transesterificatie van triglyceriden. De passende voorbehandelingsroute hangt af van de gemeten grondstofeigenschappen en het procesontwerp, en niet louter van de vraag of het materiaal wordt verkocht als plantaardige olie, dierlijk vet of teruggewonnen vet.
Relevantie voor de operator en kwaliteitsbewaking
Omdat plantaardige oliën en dierlijke vetten variëren in hun vetzuurprofielen, fosfolipidegehalte, VVZ-niveaus en verontreinigingen, kan de voorbehandeling niet eenmalig worden ontworpen en uniform op elke grondstof worden toegepast. Hoogwaardige biodiesel is zelfs geproduceerd uit ruwe sojaolie, maar het gebruik van gedeeltelijk of volledig geraffineerde olie vereenvoudigt het productieproces. Verschillende kwaliteitsproblemen worden aangepakt door verschillende eenheidsbewerkingen. Intake-beoordeling, voorbehandeling en eindproducttesting moeten daarom in samenhang worden beschouwd. De fosfortest waarnaar wordt verwezen in ASTM D6751 (ASTM D4951) levert de definitieve verificatie dat de voltooide biodiesel voldoet aan de fosforlimiet van 0,001 gewichtsprocent die voor alle kwaliteitsklassen is gespecificeerd in de AFDC-samenvatting van die norm.