Caratterizzazione chimico-fisica di BIODIESEL

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1 Caratterizzazione chimico-fisica di BIODIESEL Prof. Giuseppe Cappelle0, PhD Dipar'mento di Chimica via Golgi MILANO Edificio 5 - Corpo A - Ala Ovest - III piano - ufficio 3112 Tel giuseppe.cappelle+@unimi.it

2 INTRODUZIONE Diversamente dalla maggior parte degli altri Paesi industrializza', in Italia gran parte del trasporto merci e passeggeri si svolge su strada. Il consumo energe'co legato alla mobilità implica l impiego di fon5 non rinnovabili cos'tuite da idrocarburi. È dunque di fondamentale importanza tentare la definizione di una strategia complessiva per l approvvigionamento energe'co del seuore, che comprenda anche l impiego di fon5 rinnovabili, quali i BIOFUEL 2

3 INTRODUZIONE In generale, il rapporto veicoli/popolazione in Italia è uno dei più al' rispeuo alle altre nazioni europee Confronto consumo di carburan' 3

4 INTRODUZIONE La percentuale delle veuure a benzina è ancora prevalente, ma la sua quota, che nel 2003 vale il 74%, è in costante diminuzione a favore delle veeure diesel (21%). Questo andamento è ancora più evidente se dall analisi del parco autoveicolare si passa a quello generale rela'vo ai consumi di carburan' in Italia. Dall analisi dei da' riporta' si evidenzia come, per soddisfare la domanda di prodo[ per il mercato della mobilità in Italia, sia indispensabile rendere disponibile sempre più gasolio e meno benzina. 4

5 INTRODUZIONE Difficile conciliare le accresciute esigenze di mobilità con quelle di tutela dell ambiente e della salute dei cieadini. Il trasporto, soprauuuo quello su strada, è tradizionalmente un importante fonte di produzione di ossidi di carbonio (CO e CO 2 ), di azoto (NO x ), di zolfo (SO x ) e di idrocarburi incombusm. I veicoli a combus'one interna emeuono, inoltre, il parmcolato solido, che presenta un grave impauo sull uomo e sull ambiente, par'colarmente per il contenuto di par'celle di dimensioni inferiori a qualche decina di micron. Emissioni ossidi di azoto per 'po di traffico e per modalità 5

6 SOLUZIONE: BIODIESEL Il BIODIESEL è un biocombusmbile, cioè un combus'bile ouenuto da fon' rinnovabili quali oli vegetali (es. colza, girasole o altri) e grassi animali, analogo al gasolio derivato dal petrolio. Generalmente è un liquido trasparente e di colore ambrato. Contrariamente a quanto si crede comunemente, il biodiesel non è un olio vegetale puro e semplice, ma il risultato di un processo chimico (transesterificazione di oli vegetali con alcol emlico o memlico) a par're da ques' o altri componen' biologici. vantaggi ambientali per la riduzione delle emissioni tossiche, salvo quelle di NO x, e contribuisce a diminuire l effeuo serra. alcuni svantaggi: minore potere calorifico, una più difficile partenza a freddo, una minore stabilità 6

7 PRODUZIONE MONDIALE BIOCOMBUSTIBILI 7

8 CONSUMO DEI BIOCARBURANTI IN EUROPA 8

9 CARATTERISTICHE FONDAMENTALI DEL BIODIESEL Densità e peso specifico Acidità totale Analisi di C, H e O Tenore di fosforo e zolfo Dis'llazione Numero di Cetano Numero di iodio Potere calorifico inferiore Punto di infiammabilità e di fuoco (flash point, fire point) Temperatura di autoaccensione Punto di intorbidimento e scorrimento Stabilità all ossidazione Viscosità 9

10 Densità È la massa per unità di volume di una sostanza in determinate condizioni. Nel caso di liquidi deve essere indicata la temperatura (di solito 20 C), nel caso di gas deve essere data anche la pressione. Peso specifico È il rapporto fra il peso di una sostanza e il peso di un ugual volume di acqua (grandezza adimensionale). La temperatura scelta come riferimento è quasi sempre quella di 15 C. Per passare dalla densità al peso specifico occorre dunque conoscere la densità dell acqua alla temperatura scelta come riferimento. Nei casi pra'ci, tale fauore è talmente prossimo all unità che si usa indifferentemente il peso specifico o la densità con approssimazioni ampiamente acceuabili per gli scopi a cui sono des'nate. 10

11 Tenore di fosforo e zolfo Importanti sono le analisi dei tenori di zolfo. Lo zolfo totale si determina per combustione totale del campione. Per esempio, lo zolfo mercaptanico si ottiene per adsorbimento in soluzioni di AgNO 3 con formazione di mercapatani di Ag e loro successiva determinazione. DisMllazione 11

12 Acidità totale Analisi di C, H e O 12

13 Numero di Cetano (n-esadecano) è una misura del tempo che intercorre tra l iniezione del combus'bile e la sua accensione: più è alto il suo valore e maggiore è la prontezza del combus'bile all accensione. Un diesel tradizionale deve avere un numero di cetano pari o superiore a 51 e può arrivare fino a 55 in quelli addi'va'. 13

14 Numero di iodio 14

15 Numero di iodio 15

16 Potere calorifico inferiore 16

17 Punto di infiammabilità (Flash point) 17

18 Punto di fuoco (Fire point) È la temperatura minima alla quale la miscela di aria e di vapori della sostanza con'nua a bruciare in un contenitore aperto una volta che sia stata accesa. Temperatura di autoaccensione È la temperatura alla quale il materiale (sia esso solido, liquido o gassoso) si autoaccende in aria e sos'ene la combus'one in assenza di scin'lle o fiamme libere. 18

19 Punto di intorbidimento e scorrimento 19

20 Stabilità all ossidazione 20

21 Viscosità 21

22 CLASSIFICAZIONE DEI PRODOTTI PETROLIFERI ü Gas combus'bili ü Gas di petrolio liquefa[ ü Benzine ü Acqua regia minerale ü Petrolio (o Kerosene) ü Gasoli ü Residui della lavorazione ( o Oli combus'bili) ü Oli lubrifican' e oli bianchi ü Bitumi 22

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25 ASPETTI ECONOMICI Il futuro L impiego e l espansione del biodiesel è previsto dall Unione europea che nella dire[va 30/2003 fissa determinate quote annue che, a onor del vero, sono abbastanza basse, ma la direzione giusta è la pressione per accelerare e far aumentare queste quote 25