Biodiesel

Punti chiave:

Per i Paesi più industria-

• lizzati, l'obbligo è ridurre

le emissioni di gas serra

di almeno il 5% rispetto

ai livelli del 1990, nel pe-

riodo di adempimento

che va dal 2008 al 2012.

Gli stessi Paesi devono

• predisporre progetti di

protezione di boschi, foreste, terreni agricoli che assorbono anidride carbonica,

(perciò sono detti ''carbon sinks', cioè immagazzinatori di CO ). Inoltre possono

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guadagnare 'carbon credit' aiutando i Paesi in via di sviluppo ad evitare emissioni

inquinanti, esportando tecnologie pulite. Ogni paese dell'Allegato I, inoltre, dovrà

realizzare un sistema nazionale per la stima delle emissioni gassose. E dovrà es-

sere creato un sistema globale per compensarle.

I Paesi firmatari andranno incontro a sanzioni se mancheranno di raggiungere gli

• obiettivi. Più flessibili le regole per i Paesi in via di sviluppo.

Perché il Protocollo diventi obbligatorio a livello internazionale deve essere ratificato

da almeno 55 Paesi.

biodiesel

2. IL CONTESTO EUROPEO

Le fonti di energia rinnovabile sono entrate a far parte delle politiche strategiche del-

l’Unione Europea con il duplice scopo di ridurre i gas serra e diversificare le fonti di

approvvigionamento energetico europee rispetto alla massiccia dipendenza dai forni-

tori d’idrocarburi.

In questo contesto nel settore dell’autotrazione è stata fatta la scelta di sostituire per-

centuali crescenti di carburanti tradizionali, di origine petrolifera, con biocarburanti

fino al limite ambizioso di raggiungere il 10% di sostituzione nel 2020. il Biodiesel

rientra pienamente in questa politica consentendo un utilizzo sostitutivo del gasolio

sia impiegato puro su motori adattati dal costruttore per l’impiego, sia impiegato in

miscela con il gasolio in percentuali che non ne modificano le caratteristiche definite

nella specifica EN590.

Il limite attuale di incorporazione della specifica gasolio è il 5% in volume, valore as-

solutamente inadeguato per raggiungere il prossimo traguardo, fissato al 2010, del

5,75% in contenuto energetico pari al circa il 6,5% in volume. Per tale ragione, la

Commissione Europea ha dato mandato al CEN (Ente di normazione Europeo) di

modificare la specifica gasolio in modo da poter incorporare fino al 10% in volume di

Biodiesel

biodiesel OL I E G RAS SI

La scienza è fatti: proprio come le case

sono fatte di pietre, così la scienza è fat-

ta di fatti: ma un mucchio di pietre non è

una casa e una collezione di fatti non è

necessariamente scienza.

Henri Poincaré

biodiesel

3. Oli e Grassi

Gli oli e grassi sono composti organici naturali, detti anche trigliceridi. Chimicamente

sono esteri costituiti da tre molecole di acidi grassi superiori e da una molecola di gli-

cerolo. I trigliceridi sono in generale untuosi, viscidi e scivolosi al tatto. A temperatura

ambiente i grassi sono solidi piuttosto morbidi mentre gli oli si presentano allo stato

liquido.

In generale un grasso o un olio non è costituito da un solo trigliceride, ma da una mi-

scela complessa di trigliceridi. Per questo motivo la composizione viene espressa

con le percentuali dei diversi acidi grassi che possono essere ottenuti dalla sua sa-

ponificazione. Da alcuni grassi e oli si ottengono in prevalenza uno o due acidi, men-

tre gli altri acidi sono presenti in quantità minori.

biodiesel B I OD I ES E L

Se c'è un modo di far meglio, trovalo.

Thomas Alva Edison

biodiesel

4. Cos’è il BIODIESEL? Il Biodiesel è un gasolio derivante

da prodotti agricoli in particolare e

prodotto con olio di colza, di gira-

sole e altre piante oleaginose,

perciò biodegradabile e sicuro.

Contrariamente a quanto si crede

comunemente, il Biodiesel non è

un olio vegetale puro e semplice,

come ad esempio l'olio di colza,

bensì il risultato di un processo

chimico, chiamato transesterificazione, un processo nel quale un olio vegetale è fatto

reagire in eccesso di alcol metilico, in presenza di un catalizzatore alcalino.

Il prodotto finale è costituito da una miscela di alcuni (6-7) metil esteri che non con-

tiene zolfo e composti aromatici, contiene invece ossigeno in quantità elevata (non

meno del 10%) e può essere utilizzato come combustibile per autotrazione e riscal-

damento, sia miscelato con gasolio che tal quale.

Il Biodiesel rappresenta una fonte di energia rinnovabile in quanto lo si ottiene da

piante oleaginose. Questo combustibile prodotto permette di ridurre le emissioni in-

quinanti nell’atmosfera, in particolare la mancanza di zolfo permette la graduale eli-

minazione di questa sostanza

quale principale causa della

formazione di piogge acide. Un

altro aspetto importante dal

punto di vista ecologico è la

quantità di anidride carbonica

che il Biodiesel rilascia durante

la combustione, che è esatta-

mente quella assorbita dalle

piante durante la loro crescita,

ciò offre la possibilità di evitare

l’accumulo di anidride carbonica, causa dell’effetto serra.

biodiesel

Il Biodiesel, in Italia, è commercializzato so-

prattutto nel settore del riscaldamento, mentre

come combustibile da autotrazione è impiegato

prevalentemente da parte di aziende di traspor-

to.

Il sottoprodotto che si ottiene dalla reazione di

produzione è il glicerolo (comunemente cono-

sciuto come glicerina), che, dopo essere stato

raffinato, viene venduto alle industrie farmaceu-

tiche e cosmetiche.

biodiesel E S TRAZ IONE

Un buon chimico è venti volte

più utile di qualsiasi poeta.

Ivan Turgenev,

per bocca di Bazarov in Padri e figli

biodiesel

5. Estrazione dell’olio

I processi tecnologici di estrazione sono raramente semplici, più spesso rappresen-

tano una successione di operazioni la cui complessità dipende dalla morfologia della

materia prima. L'invenzione della pressa idraulica (Braham, 1795), della pressa mec-

canica a vite (Anderson, 1900) e l'impiego di solventi volatili (Deiss, 1855) hanno

permesso di sviluppare l'industria olearia.

Oggi le tecniche di estrazione sono di tipo:

- meccanico (a pressione)

- chimico (a solvente, di solito esano)

Nella pratica, i due sistemi sono quasi sempre combinati. In linea indicativa, l'estra-

zione meccanica viene operata su semi contenenti materia grassa (MG) in quantità

superiore al 20% (ad esempio per colza e girasole, che sono caratterizzati da conte-

nuti iniziali di MG di circa il 40%) e consente di arrivare fino al 10-15 % residuo, men-

tre per valori inferiori si procede con quella chimica.

Gli oli estratti con i solventi, prima di essere commerciati per scopi alimentari, richie-

dono una raffinazione che, quasi sempre, comprende trattamenti di demucillagina-

zione, deacidificazione, decolorazione, deodorazione e demargarinazione.

Il principale prodotto del processo è l'olio grezzo; con l'estrazione meccanica si ottie-

ne inoltre il panello proteico o expeller mentre con l'estrazione chimica la farina.

Quest'ultima, utilizzata nell'alimentazione animale, incide in modo critico sull'econo-

mia della produzione e della lavorazione dei semi oleosi. La produzione di olio di soia

è, oggi, strettamente collegata alla domanda di farina proteica e ciò vale, in misura

minore, anche per gli altri semi.

L'olio grezzo può essere successivamente rettificato con una serie di trattamenti fisi-

co-chimici che hanno lo scopo di:

- correggere il pH;

biodiesel - eliminare le impurezze (es.: lipidi glicerici idratabili) e pigmenti (decolorazio-

ne).

LE PRINCIPALI FASI DELL’ESTRAZIONE:

biodiesel TRANS E S T ERIF I CAZ IONE

Le incredibili scoperte della chimica

esprimono con forza la magia della natura.

Johann Wolfgang von Goethe

biodiesel

6. Transesterificazione

Il Biodiesel è prodotto mediante la reazione di transesterificazione dei trigliceridi.

Questi, reagendo con un alcol, in genere metilico, vengono convertiti negli esteri al-

chilici corrispondenti.

Come prodotto secondario, da tale reazione si ottiene glicerina grezza, che, dopo raf-

finazione, viene venduta principalmente all’industria farmaceutica e cosmetica.

La reazione di transesterificazione è una reazione di equilibrio. !

In realtà, la reazione avviene secondo un processo a stadi, in cui i trigliceridi sono

convertiti, attraverso reazioni reversibili e consecutive, prima in digliceridi, poi in mo-

nogliceridi e in fine in glicerina.

Il meccanismo a stadi della reazione prevede che in ciascuno stadio venga liberata

una mole di estere.

biodiesel TG + R’OH DG + AE

DG + R’OH MG + AE

MG + R’OH Glicerina + AE

TG - trigliceride

DG - digliceride

MG - monogliceride

AE - estere alchilico

La reazione di transesterificazione viene convenzionalmente condotta in reattori agi-

tati, generalmente batch, miscelando l’olio con una miscela alcol-catalizzatore por-

tandola alla temperatura prefissata.

Per oli grezzi con acidità elevata (superiore a 1%) l'utilizzo di catalizzatori alcalini può

portare alla formazione di saponi quindi sarebbe meglio usare quelli acidi. Normal-

mente però gli oli raffinati hanno una bassa acidità e perciò s’impiegano proprio cata-

lizzatori alcalini.

La maggior parte dei Biodiesel prodotti oggi viene catalizzato con una base, specifi-

camente alcalina per vari motivi:

- la reazione avviene a temperatura e pressione bassa

- dà una resa circa a 98%

- la reazione avviene in tempo rapido

- la reazione avviene in modo diretto senza il passaggio alle reazioni interme-

di.

Il bilancio di massa semplificato dell’intero processo è il seguente:

1000 Kg di olio raffinato + 100 Kg metanolo

1000 Kg Biodiesel + 100 Kg glicerolo

biodiesel

Poiché si tende a ottenere un elevato tasso di conversione in estere metilico, occorre

eliminare fosfolipidi e mucillagini e mantenere il tasso di acidità dell’olio il più basso

possibile.

Per accelerare il processo, si opera in due modi:

- aggiunta di metanolo/etanolo in eccesso

- eliminazione della glicerina formata.

Il metanolo non è totalmente solubile nell’olio a temperatura ambiente, occorre quindi

ricorrere al riscaldamento e agitazione della miscela. La temperatura di reazione in

effetti non è standard, ma deve essere individuata tenendo conto anche dei tempi di

reazione.

L’alcol residuo nella soluzione di metil-estere viene separato per distillazione sotto

vuoto e quindi tutto o quasi l’eccesso di metanolo immesso viene recuperato. Una

piccola parte rimane nella soluzione acquosa e verrà recuperata in un secondo mo-

mento.

Schema generale della produzione di biodiesel.

biodiesel S TOCCAG G I O

Il problema fondamentale dell'essenza del

probabile sembra volersi sempre più sostituire

al problema dell'essenza della verità.

Robert Musil,

L'uomo senza qualità

biodiesel

7. Stoccaggio

Il Biodiesel non necessita di particolari precauzioni d’uso, anche se essendo

un prodotto infiammabile va utilizzato e manipolato con attenzione e vanno ri-

spettate le norme definite per il gasolio.

Inoltre, Biodiesel deve sotto-

stare alla normativa fiscale co-

me altre tipologie di combusti-

bile ma, in considerazione del-

l’elevato valore ecologico in-

trinseco, gode di un trattamen-

to agevolato.

Per utilizzare il Biodiesel, si

debbono mantenere le normali

procedure usate per il gasolio

convenzionale, stoccandolo in un luogo asciutto, pulito e senza eccessivi sbal-

zi termici.

I serbatoi possono essere di acciaio, polietilene o polipropilene fluorurato,

mentre si consiglia di non stoccare il Biodiesel in serbatoi di cemento per

l’azione disgregante che esplica verso questo materiale.

Il Biodiesel ha un effetto solvente maggiore del gasolio, provocando il distacco

di eventuali deposito accumulati nei serbatoi o nei tubi che erano dedicati al

gasolio. Questi depositi possono provocare inizialmente un’occlusione dei filtri,

è quindi consigliabile verificare che i serbatoi di stoccaggio siano puliti prima di

adibirli al Biodiesel.

biodiesel CLAS S I F ICAZ IONE

E

CON TROLLO D I QUAL IT À

Tutta la chimica teorica è in realtà fisica

e tutti i chimici teorici lo sanno.

Richard P. Feynman

biodiesel

8. Classificazione e Controllo di Qualità

Per l'identificazione delle miscele si ricorre alla siglatura BD (analoga alla BA per le

miscele contenenti bio-alcol). Al Biodiesel puro viene assegnata la sigla BD100, alle