Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer Öl- oder Die- sel-in-Alkohol-Emulsion zur Verwendung als Kraftstoff in einem Selbstzünder-Verbrennungsmotor.

Aus der GB 2 487 602 A ist ein Verfahren bekannt, in welchem Wasser zu einem Öl oder einem Biodiesel zudosiert wird. Dabei wird eine Wasser-in-Öl-Emulsion im Rahmen einer unterstützenden Kavitationsbehandlung gebildet.

Auch die US 2012/291338 A1 referenziert z.B. in Abs. 0002 auf eine Wasser- Treibstoff (Wasser-in-ÖI) - Emulsion.

Aus der EP 2 420 313 A2 ist eine Kraftstoff-Wasser-Emulsion durch Kavitation bekannt. Dieses Verfahren nutzt Wasser als nicht-brennbares Lösungsmittel in Form von Dampf, ähnlich wie eine Dampfmaschine. Bei der Nutzung einiger Wasser-in- Öl-Emulsionen besteht wiederum die Gefahr, dass im Fall der Entmischung das schwerere Wasser absinkt und aus einem Tank in Richtung des Verbrennungsmotors weitergeleitet wird, was zu einem Versagen des Verbrennungsmotors führen kann oder zumindest dessen Betrieb nachteilig beeinflussen kann.

Die US 2021/0003100 A1 offenbart eine Emulsionsbildung aus einer Öl- und einer wässrigen Alkoholfraktion. Dabei wird die Verwendung von Emulgatoren zur Ausbildung der Emulsion offenbart. Es wird ein zur Emulsionsbildung eingesetzter Ka- vitator beschrieben, der bei 1 -3 bar betrieben wird. Eine Mehrfachemulsion bei hohem Wasseranteil ist nicht offenbart. Der Emulgator beeinflusst die Verbrennungswerte des Gemischs und ist ein zusätzlicher Kostenfaktor.

Die DE 10 2014 225 815 A1 nutzt Tenside zur Emulsionsbildung. Dabei wird eine Vermischung durch eine Einspritzdüse ermöglicht. Eine Kreislaufführung ist nicht offenbart. Die Emulsionsbildung erfolgt sodann bei 200 bis 3000bar ohne die Ausbildung von Mehrfachemulsionen.

Im Automobilbereich unterscheidet man Verbrennungsmotoren, die mit Kraftstoff als Selbstzünder oder mit Zündkerze betrieben werden. Dieselkraftstoffe sind für Selbstzünder-Motoren ausgelegt. Alkohole wie z.B. Methanol sind brennbar und werden bekanntermaßen in geringen Mengen Benzin zugemischt, welche wiederum keine Selbstzünder sind. Es handelt sich somit um eine andere Art von Kraftstoff. Insgesamt weisen Alkohole, respektive Methanol, keine Schmierfähigkeit und keine Selbstzündfähigkeit auf, wodurch die Verwendung in einem Selbstzünder-Motor als ungeeignet erscheint.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, einen dieselhaltigen Kraftstoff für Selbstzünder-Verbrennungsmotoren bereitzustellen, in welchen weitere schwerzündbare Komponenten enthalten sind.

Ein erfindungsgemäßes Verfahren zur Herstellung einer solchen Emulsion zur Verwendung in einem Verbrennungsmotor, einer Verbrennungskraftmaschine und/oder einer Anlage zur Energiegewinnung umfasst dabei die folgenden Schritte:

A Vorlage eines Lösungsmittelgemisches umfassend zumindest einen Alkohol und ein Öl. Bevorzugt beträgt der Alkoholgehalt des Lösungsmittelgemisches mehr als 30 Gew.%, vorzugsweise mehr als 55 Gew.%, vorzugsweise mehr als 90 Gew.%.

Das besagte Lösungsmittelgemisch kann zudem ein weiteres polares Lösungsmittel, so z.B. einen kurzkettigen Alkohol, enthalten.

B Behandeln des Gemisches aus Schritt A mit mindestens einem Kavitator unter Ausbildung einer Emulsion, wobei der Kavitator Teil eines Kreislaufs ist;

C Optionales Führen der Emulsion im Kreislauf und zumindest einmaliges Wiederholen des Schrittes B unter Ausbildung einer Mehrfachemulsion;

Die Behandlung nach Schritt B und das im Kreislauf-führen nach Schritt C ermöglicht eine Bildung einer Mehrfachemulsion, insbesondere einer sogenannten Doppelemulsion, mit mehreren Schichten aus fein-verteilten Öltröpfchen besonders geringer Größe, welche über einen Zeitraum von etwa 2 min stabil ist. Dies ist eine vergleichsweise lange Zeit für die Art der vorgenannten Suspension. Meist erfolgt eine Entmischung schon nach wenigen Sekunden. Das Behandeln in Schritt B oder C erfolgt in einem Arbeitsbereich von mehr als 6 bar bis maximal 75 bar, insbesondere von mehr als 10 bar bis maximal 75 bar, vorzugsweise von 60 bar bis max. 75 bar oder von 12 bar bis max. 20 bar.

D Überführen der Emulsion, insbesondere der Mehrfachemulsion, zum Selbstzünder-Verbrennungsmotor.

Die besagte Mehrfachemulsion kann sodann in einen Verbrennungsmotor überführt werden. Dabei ist es überraschend, dass der Verbrennungsmotor bei dieser Art der Emulsion zündet und stabil bei hohem Wirkungsgrad läuft.

Vorteilhafte Varianten des Verfahrens sind Gegenstand der Unteransprüche.

Der Kreislauf kann vorteilhaft, vorzugsweise zwischen einem Behälter, in welchem die Zuleitung von weiterem Lösungsmittelgemisch im Kreislauf erfolgt und dem Kavitator, einen Leitfähigkeitssensor aufweisen, zur Bestimmung der Leitfähigkeit des Lösungsmittelgemisches, wobei eine Zuleitung der von weiterem Lösungsmittelgemisch in den Kreislauf in Abhängigkeit von der ermittelten Leitfähigkeit erfolgt.

Der unpolare Bestandteil des Lösungsmittelgemisches im Verfahren kann vorzugsweise ein Öl, insbesondere ein Pflanzenöl, wie z.B. Rapsöl oder ein Dieselkraftstoff, nachfolgend auch als Dieselöl bezeichnet, sein.

Der verwendete Alkohol ist vorzugsweise ein einwertiger kurzkettiger Alkohol mit einer Anzahl an Kohlenstoffatomen im Molekül von kleiner oder gleich 4 ist.

Zur Ausbildung einer besonders gut durchmischten und folglich stabileren Emulsion ist es von Vorteil, wenn eine Temperaturdifferenz von zumindest 10 K, vorzugsweise zumindest 15K, besonders bevorzugt zwischen 15-35 K, zwischen der alkoholhaltigen Phase oder Emulsion mit einem Alkoholgehalt von mehr als 30 Gew.% aus Schritt A) und dem Öl oder dem Dieselkraftstoff aus Schritt B) vorgesehen ist.

Dabei weist besonders bevorzugt das Öl oder der Dieselkraftstoff eine geringere Temperatur auf als der Alkohol bzw. das unpolare Lösungsmittel. Dieses kann insbesondere gekühlt werden. Die ÖI-in-Alkohol und/oder die Diesel-in-Alkohol Emulsion in Schritt C kann zumindest zu 1 Gew.% Öl- bzw. Dieseltröpfchen, vorzugsweise zumindest zu 2 Gew% Öl- bzw. Dieseltröpfchen, besonders bevorzugt zumindest 3-8 Gew.% Öl- bzw. Dieseltröpfchen aufweisen. Bereits 1 % Dieselöl gewährt dem Alkohol, insbesondere Methanol, eine ausreichende Zündfähigkeit. Die zumindest 3-8 Gew.% an Öl bzw. Dieselkraftstoff zeigen ein besonders guten Wirkungsgrad bezogen auf die Menge an Öl bzw. an eingesetztem Triglycerid oder Dieselkraftstoff.

Die Öltröpfchen bzw. Dieseltröpfchen in der Öl- oder Diesel-in-Alkohol-Emulsion können nach dem Behandeln in Schritt C eine Größe von weniger als 0,6 pm, vorzugsweise 0,1 pm bis 0,5 pm, aufweisen. Diese Größe ermöglicht die Stabilisierung der Emulsion über einen längeren Zeitraum von etwa 2 Minuten, so dass sich keine sofortige Entmischung einstellt. Die Größe bezieht sich auf einen Durchmesser der Öltröpfchen, wobei hier ein Mittelwert aller in Suspension befindlichen Öltröpfchen genommen wurde. Bei einer bimodalen Verteilung können auch Öltröpfchen mit z.B. 4 bis 10 pm auftreten. Im Mittelwert aller Öltröpfchen erhält man allerdings die Öltröpfchen mit Durchmessern im o.g. Bereich. Diese Emulsion kann über eine Hochdruckleitung 21 dem Verbrennungsmotor 20 zugeführt werden. Dabei kann insbesondere auf den Einsatz von zusätzlichen Emulgatoren oder Tensiden verzichtet werden.

Die Überführungszeit nach Beendigung der Behandlung des Gemisches im Kavi- tator bis in den Verbrennungsmotor kann weniger als 4 Minuten, vorzugsweise weniger als 2 Minuten, betragen. Auch bei beginnender Entmischung bereitet die Öl- bzw. Diesel-in-Alkohol-Emulsion weniger Probleme, da sich anders als im Fall einer Phasenumkehr kein Alkohol, sondern Öl nach und nach aus der Emulsion abscheidet. Selbstverständlich sollte der Anteil an abgeschiedenem Öl bzw. abgeschiedenem Dieselkraftstoff nur so gering sein, dass die verbleibende Emulsion noch als Treibstoff genutzt werden kann.

Die Schritte A-D werden vorteilhaft in einer Vorrichtung zur Herstellung der Emulsion durchgeführt, wobei die Vorrichtung einen Behälter zur Ausbildung des Gemisches gemäß Schritt B, einen Kavitator zur Ausbildung der ÖI-in-Alkohol-Emul- sion gemäß Schritt C und eine Ableitung zur Überführung in einen Verbrennungsmotor aufweist. Die Vorrichtung weist zudem einen Sensor zur Messung des Öl- bzw. Dieselgehalts in der Emulsion auf. Dieser kann zwischen dem Kavitator und der Ableitung angeordnet sein. Anhand der Messergebnisse des Sensors, beispielsweise einem Dichtesensor, kann eine Steuer- und/oder Auswerteeinheit entscheiden, ob die Emulsion im Kreislauf geführt werden sollte oder bereits einer Verbrennung zu- führbar ist. Optimalerweise kann dieser Sensor oder ein weiterer Sensor, welcher im gleichen Bereich der Vorrichtung, also zwischen dem Kavitator und der Ableitung, angeordnet ist, den Durchfluss ermitteln, um dadurch die abgeführte Menge an Emulsion zu ermitteln und danach einen Zulauf an Alkohol und Öl bzw. Dieselkraftstoff zu steuern. Ein einziger Sensor kann vorteilhaft in kompakter Weise die Bestimmung beider Größen, also den Öl- bzw. Dieselgehalt und den Durchfluss, durchführen, allerdings können auch zwei getrennte Sensoren eingesetzt werden.

Insbesondere erfolgt zwischen dem Kavitator und der Ableitung keine weitere Behandlung zur Zerkleinerung wie z.B. weitere Mahlvorgänge oder dergleichen.

Der Kavitator kann insbesondere als Nanokavitator ausgebildet sein.

Das Behandeln in Schritt B oder C kann vorteilhaft bei einer Temperatur von mehr als 25 °C, vorzugsweise zwischen 30 - 45 °C, besonders bevorzugt zwischen 35- 40°C, erfolgen.

Ein Durchlauf durch einen Kavitator kann vorzugsweise 1 -10 Sekunden betragen. Die Durchläufe können mehrmals wiederholt werden oder es werden mehrere Ka- vitatoren in Reihe hintereinander geschaltet.

Die Emulsion aus Schritt C und das Gemisch aus Schritt B können im Kreislauf geführt werden, wobei maximal 50 Gew.%, vorzugsweise maximal 35 Gew. % des Gesamtgewichts aus Emulsion und Gemisch aus dem Kreislauf kontinuierlich oder diskontinuierlich ausgekreist werden. Dadurch verbleibt ein Teil der Emulsion im Kreislauf, was eine erneute Emulsionsbildung bei Vorlage von Alkohol und Öl in Form von Triglyceriden, insbesondere von Pflanzenöl, oder Dieselkraftstoff erleichtert.

Eine Vorrichtung zur Ausführung des erfindungsgemäßen Verfahrens umfasst einen Behälter, mindestens einen Kavitator und eine Ableitung, welche mit einem Verbrennungsmotor verbunden ist, wobei die Vorrichtung eine Steuer- und/oder Auswerteeinheit aufweist, welche ausgebildet ist zur Ausführung des erfindungsgemäßen Verfahrens. Insbesondere steuert oder regelt die vorgenannte Einheit das Verfahren derart, dass Alkohol und Öl oder Dieselkraftstoff als Gemisch zudosiert werden, wodurch sich die vorgenannte Öl- bzw. Diesel-in-Alkohol-Emulsion bildet.

Optional kann auch eine Rezirkulationsleitung vom Ausgang des Kavitators zum Behälter vorgesehen werden, so dass die Öl- bzw. Diesel-in-Alkohol-Emulsion mehrfach durch den Kavitator in einem Kreislauf geleitet werden kann.

Die Vorrichtung kann dabei vorteilhaft derart ausgebildet sein, dass ein Sensor Messdaten an die Steuer- und/oder Auswerteeinheit übermittelt zur Steuerung der zugeleiteten Menge an Öl und Alkohol in die Vorrichtung. Dies kann vorzugsweise ein Durchfluss- und/oder ein Füllstandssensor sein.

Es hat sich gezeigt, dass bei hoher Temperaturdifferenz zwischen den Lösungsmittelkomponenten, ein hoher Wirkungsgrad erreichbar ist. Daher ist es von Vorteil, wenn das unpolare Lösungsmittel vor dessen Verwendung auf unter 12°C, vorzugsweise unter 10°C gekühlt wird.

Weiterhin erfindungsgemäß ist die Verwendung einer Öl- oder Diesel-in-Alkohol- Emulsion als Treibstoff für einen Selbstzünder-Verbrennungsmotor bzw. zu dessen Betrieb.

Im Rahmen der vorliegenden Erfindung wurde zudem überraschend gefunden, dass man auch eine ÖI-in-Alkohol-Emulsion trotz geringer Zündfähigkeit des Methanols als Komponente als Kraftstoff bzw. Treibstoff nutzen kann.

Fig. 1 Schematisches Diagramm einer Vorrichtung zur Herstellung einer Mehrfachemulsion.

Fig. 1 zeigt eine Vorrichtung 100 zur Herstellung einer Dieselöl-Methanol Mehrfachemulsion. Dabei erfolgt die gemeinsame Zuleitung von einem ersten polaren Lösungsmittel 4 in Form eines Alkohols, wie z.B. Methanol (MeOH), und von einem unpolaren Lösungsmittel 3 in Form von Öl in einen Behälter 13, beispielsweise einen Tank mit einem Rührwerk. Optional kann ein zweites polares Lösungsmittel, z.B. Wasser 9 zugegeben werden, allerdings überwiegt der Anteil des ersten polaren Lösungsmittels gegenüber dem zweiten polaren Lösungsmittel. Zumindest eines der beiden polaren Lösungsmittel ist dabei ein Alkohol, vorzugsweise Methanol. Methanol weist zwar einen niedrigen Flammpunkt, allerdings eine hohe Zündtemperatur auf und ist daher eigentlich in größeren Mengen ungeeignet für den Einsatz als Kraftstoff in Verbrennungsmotoren.

Bevorzugt ist der Behälter beheizt, so dass die Temperatur des Lösungsmittel- Gemisches auf eine Temperatur von mehr als 25 °C, vorzugsweise zwischen 30 - 45 °C, besonders bevorzugt zwischen 35-40°C, gebracht und gehalten werden kann.

Im von Alkoholen, wie z.B. Methanol oder anderer kurzkettiger Alkohole, insbesondere mit weniger oder gleich als 4 Kohlenstoffatome, kann dessen bevorzugter Anteil in der Mehrfachemulsion allerdings auch schon mehr als 30 Gew.%, besonders bevorzugt mehr 50 Gew.%, insbesondere 51 -95 Gew.% betragen und somit deutlich höher als herkömmliche Ethanol-Zumischungen in Benzinkraftstoffen

Das Dieselöl dient der Zündung des Lösungsmittelgemisches. Um allerdings eine homogene Druckentwicklung zu erreichen ist es wichtig, das Zündmittel gleichmäßig als eine Emulsion in den Motor einzubringen.

Das Lösungsmittel-Gemisch wird daher mittels einer Umlaufpumpe 8 in einen Ka- vitator 1 , insbesondere einen Nanokavitator, überführt. Einen entsprechenden Na- nokavitator kann man als „nano cativation reactor“ beispielsweise bei der Firma Cavitation Technologies Inc. (CTI) erwerben.

In dem Kavitator 1 wird durch hydrodynamische Generierung - Kavitation erzeugt. Idealerweise sollte das Gemisch dabei eine Strömungsgeschwindigkeit im Kavitator aufweisen, welche einen derartigen Unterdrück erzeugt, dass der verbleibende Druck im Kavitator geringer ist als der Dampfdruck des im Gemisch am leichtesten zu verdampfenden Fluids. Dieses verdampfende Fluid ist das polare Lösungsmittel, so z.B. das Methanol, z.B. durch Schallwellen verursachte oszillierende Kavitation kann diesen Effekt unterstützen.

Als Nanokavitator kann sowohl eine Hochdruck-Variante mit einem Arbeitsbereich von 60 bar bis max. 75 bar betrieben werden oder eine Niederdruckvariante mit einem Arbeitsbereich von 12 bar bis max. 20 bar. Entscheidend ist die resultierende Strömungsgeschwindigkeit des Fluids, die einen derartigen Unterdrück erzeugt, dass der Dampfdruck des zuerst verdampfenden Fluids unterschritten wird. Die Pumpe 8 sollte bevorzugt in geeigneter Weise hierfür ausgelegt werden.

Weiterhin beträgt die Umlaufleistung das 2-4-fache bezogen auf den Kraftstoffverbrauch des Verbrennungsmotors, so dass eine Zirkulation der Emulsion sichergestellt wird.

Der Behälter 13 kann ein Füllvolumen von weniger als 100 I, vorzugsweise weniger als 60 I, aufweisen.

Die Länge und die Anschlussnennweite des Nanokavitators richtet sich nach der Durchsatzleistung und dem entsprechenden Kavitator-Typen. Es stehen Typen zur Verfügung mit Durchflussbereichen von ca. 2,3 m ³ /h bis ca. 113 m ³ /h mit entsprechenden Anschlussnennweiten von DN32 (1.25“) bis DN100 (4“) und entsprechenden Einbaulängen von ca. 737 mm (29“) bis 1778 mm (40“).

Es hat sich überraschend gezeigt, dass bei diesen Rahmenbedingungen durch ein mehrfaches Durchleiten durch den Nanokavitator eine Mehrfachemulsion gebildet wird, welche über eine vergleichsweise lange Zeit stabil ist.

Durch die mehrfache Behandlung des Gemisches bildet sich eine Mehrfachemulsion aus mit feinverteilten Öltröpfchen in einer Alkoholmatrix als kontinuierliche Phase. Die Öltröpfchen weisen dabei einen Öltröpfchendurchmesser von weniger als 0,6 pm, vorzugsweise eine bimodale Verteilung mit einer ersten Tröpfchenklasse mit einem ersten mittleren Öltröpfchendurchmesser und eine zweite Tröpfchenklasse mit einem zweiten mittleren Öltröpfchendurchmesser.

Beide mittleren Öltröpfchendurchmesser liegen vorzugsweise im Bereich von 0,1 pm bis 0,5 pm.

Eine relativ stabile Emulsion, welche zur weiteren Nutzung, z.B. Verbrennung, wichtig ist, wurde erst bei einem Öltröpfchendurchmesser von gleich oder weniger als 0,6 pm beobachtet. Die gebildete Emulsion bleibt für mehr als 60 Sekunden, insbesondere zwischen 80 bis 300 Sekunden stabil. Zusätzliche stabilisierende Emulgatoren oder Tenside werden dabei nicht zur Emulsion zugegeben, so dass die Emulsion emulgatorfrei und tensidfrei ist.

Die Emulsion wird über eine Ableitung 15 aus dem Kavitator 1 abgeführt. In der Folge verzweigt die Ableitung 15 in eine Ringleitung 2 und eine Stichleitung zum Motor 6. Eine entsprechende Verzweigung ist mit Bezugszeichen 16 dargestellt.

Sie kann ein Regelventil aufweisen. Die Stichleitung 6 zum Motor 20 weist eine Hochdruckpumpe 7 und Kreislaufleitung 22 auf. Diese sind Teil der Verbrennungskraftmaschine. Die Stichleitung 6 zum Motor 20 verzweigt in einen Motorzulauf des Motors 20 in Form eines Selbstzünder-Verbrennungsmotors und die Kreislaufleitung 22, welche die Rückführung eines Teilstroms der Emulsion in die Stichleitung 6 zum Motor 20 ermöglicht. Die Elemente jenseits der Ableitung 15 können insbesondere Teil der Verbrennungskraftmaschine sein und auch auf andere Art und Weise ausgebildet sein.

Das Ableiten aus der Kreislaufleitung 22, in die Stichleitung 6 zum Motor 20, wird auch als ein sogenannter „bleed-off“ bezeichnet. Wobei das Ableiten eines Anteils der ÖI-in-Alkohol-Emulsion kontinuierlich oder diskontinuierlich erfolgen kann.

Eine Ableitung bewirkt, dass weniger Mehrfachemulsion im Kreislauf ist, so dass Öl, insbesondere Dieselöl und Alkohol in vorbestimmten Mengenverhältnissen nachgeführt werden sollten.

Die Gesamtmenge Lösungsmittelgemisch in dem Kreislauf kann über den Füllstand im Behälter 13 bestimmt werden. Entsprechend kann der Behälter 13 über eine Füllstandsmesseinrichtung verfügen. Besonders geeignet ist ein Ultraschall- und/oder ein Radar-Füllstandsmessgerät und/oder mehrere Grenzschalter, welche auf unterschiedlicher Füllhöhe entlang der Behälterinnenwandung verteilt sind. Auch eine oder mehrere Wägezellen und/oder eine kapazitiv-arbeitende Stabsonde sind hierfür geeignet.

Zwischen dem Kavitator 1 und der Verzweigung 16 kann ein weiterer Sensor zur Überwachung der Zusammensetzung der Emulsion angeordnet sein. Bei Unter- und/oder Überschreiten eines bestimmten Grenzwerts kann ein Verschließen der Zuleitung der Stichleitung 6 zum Motor 20 durch ein Regelventil erfolgen. Der Motor 20 kann in diesem Fall durch eine weitere nicht-dargestellte Treibstoffleitung mit Kraftstoff versorgt werden.

Die Emulsion kann besonders bevorzugt als eine Mehrfachemulsion ausgebildet, also mehrere Emulsionen geschichtet übereinander. Dabei kann es sich um z.B. um eine ÖI-in-Methanol- und eine Methanol-in-ÖI-Emulsion handeln oder aber um Emulsionen mit unterschiedlichen durchschnittlichen Tröpfchengrößen in den übereinander angeordneten Schichten.

Weiterhin weist die Vorrichtung 1 Durchflussmessgeräte 5 entlang des Zulaufs 3 für Öl, des Zulaufs 4 für Methanol, und gegebenenfalls der Zulaufleitung 19, z.B. ein Coriolis-Durchflussmessgerät, auf. Diese sind in der Lage sowohl den Durchfluss des zugeleiteten Lösungsmittel-Gemisches als auch das Mischungsverhältnis zu ermitteln.

Weiterhin weist der Kreislauf, insbesondere zwischen dem Behälter 13 und dem Kavitator 1 , eine Dichtesensor-Messvorrichtung 12 auf.

Ist der Ölgehalt zu gering oder zu inhomogen, so wird das Gemisch in einem Kreislauf gefahren. Der Kreislauf umfasst dabei den Behälter 13 und den Kavitator 1. Die Umlaufpumpe 8 fördert das Lösungsmittelgemisch in dem Kreislauf.

Zwischen dem Behälter 13 und dem Kavitator 1 ist zudem ein Leitfähigkeitssensor 11 angeordnet.

Das dem Behälter 13 zugeführte Lösungsmittelgemisch kann, insbesondere in der Ringleitung, nach der vorgenannten Pumpe eine Filtrationsanlage 10 zum Auffangen von Metallpartikeln und dergl. aufweisen.

Der Zulauf kann eine Sensorüberwachung 18 zur Überwachung des Drucks und/oder der Temperatur des zugeführten Lösungsmittelgemisches aufweisen.

Bevorzugt muss das Lösungsmittel-Gemisch zumindest 2 mal, vorzugsweise dreimal, idealerweise viermal im Kreislauf oder eine Reihenschaltung von 4 Kavitato- ren gefahren werden, bevor sich eine Mehrfachemulsion einstellt. Wird allerdings nur ein Teil der Menge an Emulsion in der Folge des Prozesses ausgekreist, z.B. maximal 50 Gew.%, vorzugsweise maximal 35 Gew.%, der gesamten im Prozess befindlichen Menge, so stellt sich die Mehrfachemulsion mit dem gewünschten Anteil an Öl nach der Zugabe der Ausgleichsmenge an Alkohol mit einer Tröpfchenverteilung ein, die sehr konstant bleibt infolge des sich eingestellten Gleichgewichtes im System.

Eine Mess- und/oder Auswerteeinheit kann die Menge an ausgekreister Mehrfachemulsion steuern und eine Nachdosierung an Öl und Alkohol vornehmen. Die Steuerung der benötigten Menge kann durch Ermittlung der ausgeschleusten Durchflussmenge, oder anhand des Füllstands im Behälter 13, oder anhand der Durchflussmessgeräte der Zuläufe 3 und 4 und der Zulaufleitung 19 erfolgen. Die Steuerung des Zeitpunkts des Auskreisens kann anhand der Dichte, der Viskosität und/oder besonders bevorzugt der Leitfähigkeit oder anderer Messparameter erfolgen.

Eine Verwendung einer Mehrfachemulsion als Kraftstoff zur Nutzung in Verbrennungskraftmaschinen oder Verbrennungsanlagen zu Energiegewinnung ist besonders effizient und bisher nicht bekannt.

Zur Analyse der Partikelgrößenverteilung können zwei verschiedene Messgeräte verwendet werden. Zum einen das Beckman Coulter LS13320 und zum anderen der Mastersizer 2000. Beide Geräte arbeiten mithilfe der Laserdiffraktometrie, auch „Laserbeugung“, in einem sehr großen Messbereich von 0.02 pm, bzw. 0.04 pm bis 2000 pm.

Die Ausgabe der Messergebnisse erfolgt in volumetrischen Dichteverteilungskurven. Für die Auswertung werden aus diesen Kurven die charakteristischen Durchmesser dio, dso oder mittlerer Durchmesser und dgo ermittelt. Der dio bedeutet, dass 10 % des dispergierten Volumens kleiner sind als der angegebene Wert. Die dso und dgo sind analog definiert.

Vor der Messung der Partikelgröße werden die Proben für etwa 30 Sekunden ohne Verdünnung mit einem Magnetrührer bei mittlerer Drehzahl vermischt und anschließend mit einer Einwegpipette eine homogene Teilmenge entnommen.

Die Probengabe erfolgt in die Nassdispergiereinheit bei Raumtemperatur, in Alkohol zur Verdünnung vorgelegt wurde, bis zu einer Abschattung von 10 bis 30 %. Unter ständigem Rühren wird die Probe dispergiert und kurz vor der Messung eine Ultraschallsonde zum Auflösen von Agglomeraten eingesetzt. Nach der Messung wird die Messzelle mit Alkohol gereinigt und für die nächste Messung erneut mit Alkohol aufgefüllt. Die Messungen erfolgten mit der Nassdispergiereinheit.

Überdies hat die Verwendung einer ÖI-in-Alkohol-Emulsion noch den zusätzlichen Vorteil, dass sich bei einer beginnenden Entmischung Öl aus der Emulsion abscheidet. Wird diese der Verbrennungsanlage oder der Verbrennungskraftmaschine zugeführt, so kommt es nicht zu einem Totalausfall der Anlage.

Anders verhält es sich bei der Verwendung einer Alkohol-in-ÖI-Emulsion, da es aufgrund von Entmischungseffekten zu einem Abscheiden einer alkoholischen Phase kommen kann. Dies kann gegebenenfalls zu einer Störung des Verbrennungsprozesses führen, z.B. beim Anfahren der Verbrennungsanlage.

Dass eine Verbrennungsanlage zur Energiegewinnung und eine Verbrennungskraftmaschine und somit in beiden Fällen ein Verbrennungsmotor 20 mit einem ÖI-in-Methanolgemisch betrieben werden kann, ist überraschend und wird durch die Bildung einer stabilen Mehrfachemulsion zusätzlich begünstigt. Dies kann vorteilhaft durch die Erzeugung kleiner und fein-verteilter Öltröpfchen durch eine mehrfache Kavitationsbehandlung erreicht werden.

Ein weiterer Aspekt für die Beeinflussung der Qualität der Emulsion und somit letztendlich auch des Kraftstoffes ist die Temperatur der alkoholhaltigen Phase oder Emulsion und die Temperatur des Öls oder Biodiesels vor deren Behandlung im Kavitator.

Es hat sich als günstig erwiesen, wenn vor der Kavitationsbehandlung die beiden Komponenten der Emulsion mit unterschiedlichen Temperaturen eingesetzt werden.

Eine Temperaturdifferenz der beiden vorgenannten Komponenten vor der Kavitationsbehandlung von zumindest 10 K, vorzugsweise zumindest 15 K, besonders bevorzugt 15-35 K, hat sich als besonders günstig erwiesen, um nach der Kavitation eine Emulsion zum Einsatz als Treibstoff für einen Verbrennungsmotor zu erhalten. Dabei sollte die unpolare Komponente, also das Öl und/oder der Dieselkraftstoff, vorzugsweise die kältere Komponente sein.

Die Temperatur der unpolaren Komponente, des Öls oder Biodiesels, vor dem Hinzufügen zur polaren, alkoholhaltigen Komponente kann dabei vorzugsweise 10-25°C betragen.

Demgegenüber kann die Temperatur der polaren, alkoholhaltigen Komponente vorteilhaft 35-45°C, vorzugsweise 50-60°C betragen.

Es hat sich überraschend gezeigt, dass ein Einsatz von Alkohol und Öl oder Biodiesel unterschiedlicher Temperatur zur Herstellung eines Gemisches und eine anschließende Kavitationsbehandlung bei erhöhter Temperatur zu einer innigeren Vermischung der beiden Komponenten führen.

Dieser überraschende Effekt kann anhand eines Anstiegs der Viskosität bei Behandlung unter analogen Versuchsbedingungen nachvollzogen werden, wobei ein Anstieg der Viskosität Rückschlüsse auf eine intensivere Vermischung und Emulsionsbildung zulässt.

Bezugszeichen

1 Kavitator

2 Ringleitung

3 Öl oder Dieselkraftstoff (unpolare Phase)

4 Alkohol (polare Phase)

5 Durchflussmessgeräte

6 Stichleitung zum Motor

7 Hochdruckpumpe

8 Pumpe

9 Wasser

10 Filtrationsvorrichtung

11 Leitfähigkeitssensor

12 Dichtesensor-Messvorrichtung

13 Behälter

14 Füllstandsmesseinrichtung

15 Ableitung

16 Verzweigung mit Regelventil

17 Dichtesensor-Messvorrichtung

18 Sensorüberwachung

19 Zulaufleitung

20 Selbstzünder-Verbrennungsmotor

21 Hochdruckleitung zum Motor

22 Kreislaufleitung

100 Vorrichtung