Lezione di Impianti innovativi

In testa vanno i composti più leggeri, sul fondo si sono depositati composti più pesanti.

Sono riportate le composizioni:

Possiamo osservare che nell’olio esausto siano abbondanti i composti pesanti e

diminuiscano i trigliceridi, in quello fritto si verifica il contrario.

Possiamo sfruttare il processo con CO2 supercritica per allontanare la parte pesante e

ottenere un olio chiarificato (ricordiamo che l’olio esausto tipicamente non viene

riutilizzato ma viene sottoposto ad incenerimento e questo processo può rilasciare

diossina; anche la parte pesante potrebbe essere destinata ad incenerimento).

Per questo processo, si può dire che a temperature più alte, l’olio ottenuto è più

chiaro, perché la CO2 utilizzata è meno densa (processo più spinto).

Produzione di vino e birra dealcolata: possiamo pensare di mandare del vino in una

torre di strippaggio con CO2 supercrtitca. Questa si porterà via dal vino non solo

l’etanolo ma anche i composti responsabili dell’odore che sono composti leggeri. La

parte responsabile della colorazione si deposita sul fondo con acqua. Un problema di

questo processo è che la CO2 supercritica può portare via anche il sapore del vino; in

tal senso si interviene attraverso una cartuccia di adsorbimento nel trattenere tutti i

composti, della corrente che è fuoriuscita in testa, responsabili degli odori e dei sapori

del vino e li si aggiunge al composto sul fondo.

Un processo simile è realizzato con la birra (meno contenuto in etanolo).

Rigenerazione di oli lubrificanti per motori: gli oli lubrificanti intervengono nel

diminuire l’attrito tra le parti mobili di un motore, prevenendo l’ingrippamento.

L’olio esausto viene conferito di norma a dei consorzi per lo smaltimento; l’olio esausto

non può essere sversato in acqua, la riesce ad inquinare molto facilmente.

È possibile riutilizzare l’olio motore usato? Si può sicuramente rigenerarlo; sappiamo

poi che una parte dell’olio rimane ancora inalterata, mentre una parte si è degenerata

in composti ossigenati, oligomeri e altri composti pesanti.

Tuttavia, è stato realizzato un processo per intervenire su un olio già rigenerato

(OSILUB) tramite distillazione sottovuoto (che richiede alte temperature), in particolare

un processo di deodorizzazione su questo.

Un olio lubrificante è fatto da molto elevato di composti, come si può osservare nella

curva gialla del grafico:

Nella curva gialla sono riportate diverse paraffine, di cui l’abbondanza nell’olio non

usato è esplicitata nella curva rossa. La prova è realizzata a gas cromatografo.

La curva rossa è la curva caratteristica dell’olio considerato.

Nell’olio non saranno presenti solo queste paraffine (da C20 a C40), ma anche altri tipi

di composti.

L’OSILUB invece è rappresentato dalla curva verde. Da questo, possiamo già

comprendere che l’olio ottenuto non è perfettamente rigenerato, altrimenti la curva

rossa e quella verde avrebbero dovuto essere perfettamente sovrapponibili: più

precisamente la parte leggera è ben rigenerata, la parte più pesante è invece diversa

tra le due tracce.

Si è compreso poi che i composti responsabili dell’odore sgradevole fossero i

mercaptani.

È stato condotto un processo di questo tipo:

L’olio OSILUB è stato separato nella parte deodorizzata e nella parte pesante, tramite

un frazionamento.

Questo processo ha consentito di intervenire non solo sull’odore ma sulla qualità

dell’olio. Infatti, comparando le tracce dell’olio rigenerato OSILUB (verde) e dei

composti di testa del frazionamento (giallo), si può osservare la migliore qualità del

secondo, meno ricco in composti pesanti e di colore più chiaro.

Sono state poi comparate la traccia originaria (rossa) e quella dei composti più leggeri

(verde):

L’olio in traccia verde ha le stesse caratteristiche approssimative di quello rosso. L’olio

deodorizzato con CO2 supercritica presenta comunque una colorazione giallina,

diversamente da quello inutilizzato che è incolore; l’OSILUB tuttavia, è più torbido.

Frazionamento olio lubrificante automobili (KLG): l’olio esausto presenta una

colorazione nera ed è molto viscoso. Come mai il colore si porta a nero? Questo perché

in sospensione è presente il nerofumo (soot), ovvero delle nanoparticelle carboniose

che restano in sospensione nell’olio.

Sappiamo che quando un solido di dimensioni nanometriche è in sospensione in un

liquido, le forze browniane fanno in modo che questo non riesca a depositarsi sul

fondo del liquido. La separazione con centrifuga sicuramente non conduce a risultati

notevoli. Come si agisce?

Si è provato a rettificare l’olio in un impianto batch. L’impianto prevede un recipiente

sottopressione in cui è stato inserito quest’olio KLG. La traccia dell’olio esausto è

quella magenta.

Si è condotto il frazionamento a diverse condizioni e sono state analizzate le

composizioni, sempre al gas cromatografo:

Se compariamo la traccia arancio con la traccia blu a 75 minuti (più o meno intorno al

picco della traccia blu): la traccia arancio è molto simile a quella dell’olio inutilizzato

ma ci sta comunque una coda di composti più pesanti difficilmente allontanabili.

L’olio così ottenuto è comunque di buona qualità e privo di composti che conferiscono

odore sgradevole. Lo svantaggio del processo risiede comunque nel fatto che sia un

processo batch e non è possibile regolare il rapporto di riflusso e quindi più si andava

avanti con il processo più i composti pesanti potevano arricchire il prodotto di testa.

Si deve allora optare per un processo continuo e bisogna realizzare un pretrattamento

al soot che può compromettere il funzionamento della colonna di frazionamento (può

causare il fenomeno del fouling).

Bisogna poi stabilire quali siano le condizioni operative in cui realizzare il processo.

Tuttavia, nonostante si potesse compromettere il funzionamento della torre di

frazionamento, si è mantenuto il soot nell’olio esausto: queste nanoparticelle infatti

non sono molto affini con la CO2 supercritica, poco viscosa, piuttosto con l’olio che

presenta viscosità maggiore. Inoltre, le stesse nanoparticelle non tendono a

precipitare sul fondo della colonna.

È stato realizzato un processo simile con olio esausto di camion: questo è più ricco in

componenti pesanti, sostanze di scarto e nerofumo e anche difficile da pompare in

colonna.

Uno dei sistemi di pompaggio più usata per oli viscosi è la pompa ad ingranaggio:

l’olio tramite degli ingranaggi è portato da bassa ad alta pressione.