Ultraschalldesintegration

Durch die Hochleistungs-Ultraschalltechnik von ULTRAWAVES ist es möglich, einen Aufschluss der Biomasse durch Kavitation zu bewirken, deren freigesetzten Kräfte jede robuste Oberfläche zerstören können.

Ultraschall ist Schall mit Frequenzen jenseits des Hörschalls, also von 20 kHz bis in den Megahertzbereich. In wässrigen Medien bewirken Ultraschallwellen eine periodische Kompression (Druck) und Dehnung (Zug, Unterdruck) des beschallten Mediums. Ultraschall hoher Intensität führt in der Phase des Unterdrucks zum Aufreißen der Wasserphase, was zur Bildung von mikroskopisch kleinen Hohlräumen in der Flüssigkeit führt. Diese Bläschen füllen sich mit Wasserdampf oder Gas. Sie wachsen in Zugphasen und schrumpfen in Druckphasen, bis sie implodieren. Dieses Ereignis wird als Kavitation bezeichnet, ein Vorgang unter extremen (adiabatischen) Bedingungen. Im Mikromaßstab entstehen dabei Drücke von 500 bar und eine Temperatur von 5.000°C. Im Frequenzbereich von 20 bis 100 kHz werden besonders große Kavitationsblasen erzeugt, die beim Zerfall extreme mechanische Scherkräfte hervorrufen. Diese durch Ultraschall erzeugten Kräfte sind in der Lage, jede noch so robuste Oberfläche zu zerstören.

Kavitation

Wirkung auf Bakterien-, Algen- und pflanzliche Biomasse

Ultraschall höherer Intensität bewirkt einen Aufschluss von Biomasse. Unsere neu entwickelten Ultraschallsysteme zerlegen bei kurzer Beschallzeit zunächst Agglomerate von Biomassen. Die Gesamtoberfläche der Biomassesuspension wird vergrößert. Weitergehende Beschallung öffnet die Biomassezellen, sodass die Zellinhaltsstoffe austreten und in Lösung gehen. In Bakterien­Biomassen werden dabei Enzyme freigesetzt. Die beschallte Biomasse ist als Substrat für aktive Mikroorganismen leichter verfügbar und wird im biologischen Abbauprozess besser abgebaut.

Desintegration von Biomasse in Kläranlagen

Desintegration von Biomasse in Biogasanlagen

Biologische Abbauprozesse werden intensiviert, das heißt, es entstehen durch den Einsatz von Ultraschall ein größerer Ertrag des Endproduktes und weniger Reststoffe. Als Folge davon ergibt sich beispielsweise bei der anaeroben Schlammbehandlung eine erhöhte Biogasproduktion und weniger Restschlamm.

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