Appunti Processi chimici industriali

Quindi, vedete come la cosa si ramifica. Ma noi partiamo sempre da un

numero molto limitato di materie prime. Le materie prime sono di numero

limitatissimo. Quindi, vedete qual è la capacità di trasformazione della

materia che ha raggiunto l'industria chimica attuale. Appunto, dove vanno

a finire i prodotti chimici? Vi ho detto che tutta la nostra vita ormai è

permeata di prodotti chimici e vedete che in una macchina, per esempio,

c'è una grandissima parte di prodotti chimici. Questo è un pochettino da

dato. Attualmente, la quantità di prodotti chimici presenti in una macchina

è molto maggiore perché noi utilizziamo il poliuretano per i sedili e i

cuscini, neopreni per cilindri e tubi, eccetera. Nylon per le cinture di

sicurezza, ma polipropilene per i paraurti, per i cuscotti, eccetera. Quindi,

di fatto, il peso dell'industria chimica sta crescendo molto anche

nell'ambito di una macchina. Nella casa uno dice che è fatta di cemento. In

realtà è fatta di cemento, ma all'interno della casa ci sono molti prodotti

chimici. Lo stesso cemento è costituito da un gran numero di additivi

chimici. All'interno del cemento sono presenti additivi chimici, poi

abbiamo gli isolanti, poi abbiamo le tubature, che sono ormai tutte in PVC,

isolamento dei fili elettrici, impianto elettrico, tinte per verniciare le pareti,

che contengono latte, pigmenti, eccetera, che contengono l'industria

chimica, eccetera. Quindi, il 10% di quello che i consumatori comprano e

usano giornalmente è costituito da prodotti chimici. Pensate soltanto agli

imballaggi che stanno invadendo il mondo. Tutti gli imballaggi sono

prodotti all'industria chimica. Anche le scarpe. Ormai c'è una grossa

quantità di industria chimica dentro. Pensate alle suole. Ormai è difficile

trovare una scarpa con suola in cuore. Tutte le scarpe hanno una suola in

gomma. E la gomma, ovviamente, viene dall'industria chimica. Prodotti

per l'igiene della salute personale, prodotti di pulizia, apparecchietto

elettronico. Quindi, di fatto, abbiamo un'industria chimica che pervade

tutta la nostra vita. Se andiamo a vedere la filiera chimica e il suo role nel

trasferimento tecnologico, cosa possiamo vedere? Noi partiamo

dall'industria di materie primorganiche, inorganiche e biomasse. Mi sono

scordato di dirvi che, ovviamente, tutte queste trasformazioni chimiche,

queste che vedete qui nell'albero, richiedono energia. E questa energia ce

la dà il petrolio. Quindi l'industria chimica è anche l'unica industria che usa

il petrolio, o comunque i combustibili fossili, sia come materia prima sia

come fonte di energia. E tipicamente la quantità di fossile che viene

utilizzata come energia è il 50-60% di quella che utilizza quella materia

prima. Quindi, appunto, questo vi fa capire anche l'intensità energetica di

questo industrio. Attualmente si sta tentando di elettrificare l'industria

chimica, però resta il fatto che serve tanta energia elettrica, cosa che non

sempre è facilmente disponibile. Quindi, di fatto... Un pochettino abbiamo

già visto questa slide in altra forma, però ecco, vedete il flusso di materia

come va, materia prima, chimica di base, chimica fine, specialità. E questa

è la destinazione dei prodotti che è per l'industria, per l'agricoltura, servizi

e consumo. Possiamo costruire degli alberi, degli alberi di prodotti. Ad

esempio, tipicamente si utilizza l'albero del petrolio, molto utilizzare

l'albero del petrolio. Che cos'è questo albero del petrolio? E' andare a farvi

vedere quelli che possono essere i possibili derivati del petrolio.

Tipicamente cosa si conosce del petrolio? Beh, tipicamente del petrolio

quello che si conosce sono le applicazioni più banali, quindi la produzione

di carburanti, carburanti o combustibili. Quindi benzina, diesel, olio

combustibile, eccetera. Ma il petrolio invece è una fonte principale, una

materia prima essenziale per molti tipi di altre industrie. Perché? Perché

dal petrolio si ricava una frazione, che è una frazione simile alla benzina,

che è la cosiddetta virginnafta. Da questa frazione, virginnafta, che cosa si

fa? Ci si fa l'etilene. E l'etilene è un, abbiamo detto, un barchemicals,

quindi è un prodotto di base. Questo barchemicals, questo etilene, per che

cosa viene utilizzato? Beh, viene utilizzato largamente per produrre i

polietilene, con i quali si fanno tubi di protezione, tubi, tubi, cari elettrici,

eccetera. Ma viene anche utilizzato per la produzione di bottiglie, ad

esempio bottiglie per detersivo, oppure viene utilizzato attraverso altre

trasformazioni per produrre i poliesteri. I poliesteri, che cosa si fa con i

poliesteri? Beh, i poliesteri si fanno, ad esempio, i filati, quindi maglie,

pensate ad esempio alle cose in pile. Le cose in pile sono fatte di poliesteri.

Ancora, sempre da questa virginnafta, si ottiene un altro prodotto, che è il

propilene. E il propilene, anche questo, viene largamente utilizzato. Anzi,

il propilene acquista sempre di giorno in giorno più valore, perché ha più

utilizzi. Ad esempio, appunto, ho già detto paraurti e componenti per auto,

ma anche viene largamente utilizzato in valigeria, viene utilizzato per la

produzione di sedia e giardino, viene utilizzato per produrre materiali

all'astomerico. Quindi, tantissime applicazioni, ma anche per la produzione

di acrilio nitrile. Acrilio nitrile è sempre baglioni e coperte. Butadiene.

Butadiene è utilizzato largamente per la produzione degli elastomeri.

Elastomeri che vengono utilizzati nelle gomme, fondamentalmente.

Gomme, quindi pneumatici, camere d'aria per biciclette, tubature, eccetera.

E poi abbiamo la produzione di aromatici. La produzione di aromatici, i

principali aromatici, sono i cosiddetti BTX, che sono benzene, toluene ed

il benzene exilene, che hanno anch'essi tantissime applicazioni.

Un'applicazione è, ad esempio, la produzione del caprolattame,

caprolattame dal quale poi si ricava il nylon 6, che viene largamente

utilizzato, ad esempio, per la produzione di collante del donna. Un'analogo

albero si può fare a partire da fonti rinnovabili. E quali sono le fonti

rinnovabili? Le fonti rinnovabili, la fonte rinnovabile che puoi utilizzare in

ambito dell'industria chimica è soltanto una, è quella costituita dalla

biomasse. Quindi, biomasse, che cosa si considera come biomasse?

Biomasse può essere tutto ciò che contiene carbonio, quindi residui

dell'agricoltura, scarti alimentari, rifiuti organici, alghe, scarti

dell'assiduicoltura, eccetera. Queste biomasse cosa si può fare? Queste

biomasse devono essere mandate in una bio-raffineria. Bio-raffineria, che

cos'è? La bio-raffineria non è nient'altro che uno stabilimento all'interno

del quale entrano questi scarti e escono dei prodotti che possono essere

utilizzati da altre aziende. Quindi, da questa bio-raffineria, attualmente che

cosa si fa nella bio-raffineria? Anche qui, probabilmente avete sentito

parlare, ad esempio, Leni sta sponsorizzando molto le sue bio raffinerie di

Marghera, di Gela e, a breve, quella di Livorno. Nell'ambito di queste bio-

raffinerie, quello che viene fatto nel caso di queste bio-raffinerie, è quello

di trasformare oli vegetali e sausti, o oli di scarto, in carburanti. Ma,

ovviamente, capite bene che questa trasformazione è una trasformazione

abbastanza limitativa, perché io ho un prodotto in ingresso e sto

producendo soltanto un prodotto in uscita. Quindi, è una bio-raffineria,

beh, sì, può essere considerata una bio-raffineria, ma con basso valore giù.

La vera e propria bio-raffineria, invece, è quella che tende a trasformare

prodotti, vi ho detto, di scarto, di tipo biomassa, di scarto, in prodotti a più

alto valore giù. In prodotti a più alto valore giù, quali sono? Ad esempio, la

produzione di materiali, quali possono essere prodotti di base, quindi BTX,

a partire da biomasse, la produzione di molecole particolari, che possono

avere altre applicazioni industriali. Un esempio che vi posso fare a partire

da biomasse è quello del furfurolo, che ha tantissime applicazioni poi

industriali. Oppure, appunto, quindi produrre sostanze per la chimica di

base, plastiche fibre, produrre dei supporti per catalizzatori, eccetera.

Grande importanza, per esempio, aveva fino a qualche tempo fa

l'oliochemistry, quindi la chimica dell'olio. L'olio da che cosa è fatto?

Quando parliamo di olio vegetale, di che cosa stiamo parlando? Acidi

grassi. L'olio vegetale però non è acidi grassi, è l'acido grassi con qualche

cosa. L'olio vegetale è un trigliceride. Che vuol dire trigliceride? Quando

voi andate a fare le analisi, le analisi sono analisi di trigliceridi, quindi

quantità di trigliceridi presenti nel sangue. Ma che sono questi trigliceridi?

Sono estri del glicerolo con tre molecole di acido grasso. Sapete che cosa è

l'estere? Pronto? Ma hai sentito parlare di esteri? Sono prodotti organici

ma non ricordo qual era il sito attivo. Cioè non il sito attivo, il gruppo

attivo. Sono prodotti organici che si ottengono dalla condensazione di una

molecola di alcol con una di acido grasso. Quindi condensazione che cosa

vuol dire? Vuol dire che durante le reazioni si ha la rimozione di una

molecola di acqua. Adesso gli esteri, quindi questo è nel caso specifico del

trigliceride noi abbiamo come alcol un alcol trivalente che è il glicerolo.

Quindi sono tre molecole di acido grasso e una molecola di glicerolo.

Questi sono i gliceri. Adesso il vantaggio del trigliceride qual è? Il

vantaggio del trigliceride è che ha la molecola di acido grasso che

fondamentalmente a parte una zona terminale che ha il gruppo

carbossidico il resto è una molecola idrocarbonica, giusto? Pronto? Sapete

com'è fatto l'acido grasso? Tutto tace. Vi ripeto, l'ingegnere chimico, un po'

di chimica, la deve sapere. Non stiamo parlando di chimica di alto livello.

Questi sono elementi di base di chimica, di chimica organica. È un po' di

chimica, dovete saperla. E pensate che un ingegnere chimico vada a fare

un colloquio e gli chiedono che cos'è il benzene e non sappia che cos'è il

benzene. Un polvene non sappe che cos'è il polvene. Quindi, l'acido grasso

è un acido organico, gruppo carbossidico, COH attaccato a una catena R

che può essere più o meno lunga. Tipicamente quando parliamo di acidi

grassi la catena R ha lunghezza di 6-20 atomi di carbone. Adesso, questa

molecola, se io la dispongo, cosa ottengo