Biodiesel: caratteristiche, utilizzi e produzione

Indice:
  1. Cos’è il biodiesel
  2. Caratteristiche
  3. Benefici
  4. Utilizzo
  5. Produzione
  6. BPS: impianto per la produzione di biodiesel by Termogamma

1. Cos’è il biodiesel

Il biodiesel (diesel biologico) è un biocarburante liquido ottenuto per transesterificazione da materie prime quali: oli vegetali, grasso animale o UCO (Used Cooking Oil) costituiti da esteri alchilici a catena lunga (tipo metile, etile o propile).

Le materie prime più utilizzate sono: colza, girasole, soia, grassi animali oppure gli oli da friggitoria esausti. Quando la materia prima è raffinabile per uso alimentare, si dice di prima generazione, mentre quando non può essere utilizzata a questo scopo, come nel caso di oli esausti o scarti animali, si dice di seconda generazione.

Il biodiesel è tipicamente prodotto facendo reagire chimicamente i lipidi con un alcol e può essere usato sia puro che in miscela. Come sostituto del gasolio riesce a sviluppare un ciclo virtuoso tra agricoltura, industrie e ambiente.

Secondo Assocostieri, associazione rappresentativa del settore dei produttori di biodiesel:

il biodiesel è l’unica fonte di energia rinnovabile in forma liquida effettivamente disponibile sul mercato […]”

Il biodiesel ha caratteristiche simili a quelle del gasolio, ma a differenza di quest’ultimo è di origine biologica (vegetale o animale) e quindi può contribuire a risolvere le problematiche relative all’inquinamento.

2. Caratteristiche

Le sue qualità principali sono:

  • La sostenibilità: il biodiesel è rinnovabile perché ottenuto da piante, animali o scarti, e biodegradabile in pochi giorni data la sua composizione
  • La sicurezza: non è tossico perché non contiene idrocarburi policiclici aromatici e zolfo
  • L’efficienza: le sue molecole contengono ossigeno che ne migliora la combustione ed è più lubrificante rispetto al gasolio

Il biodiesel è il primo carburante alternativo riconosciuto dall’EPA (Agenzia per la Protezione dell’Ambiente Statunitense)

L’assenza di zolfo riduce il particolato durante la combustione e permette di usurare meno i sistemi di abbattimento catalitici e la sua conformazione molecolare lo rende facilmente attaccabile dai batteri e ne migliora la combustione. L’elevata lubrificazione e la rapida biodegradabilità lo rendo un ottimo sostituto del gasolio tradizionale.

I suoi requisiti minimi di qualità sono definiti dalla normativa europea EN 14214:2008 e da quella americana ASTM D6751.

Le proprietà del biodiesel sono influenzate dalle diverse composizioni dei vari alchilestri presenti nella materia prima di derivazione e dal processo di trasformazione. Quindi le performance del prodotto finale possono presentare delle variazioni nelle qualità chimico-fisiche.

Per questo motivo ci sono differenze tra il biodiesel a uso combustibile (es. per le centrali termiche) e quello a uso carburante (es. per il trasporto), questi, in ordine, sono definiti dalle normative italiane UNI 10947 e UNI 10946

3. Benefici

Il biodiesel è una fonte di energia rinnovabile il cui uso permette di non utilizzare fonti fossili e di emettere meno sostanze inquinanti.

Diversi enti ufficiali considerano il biodiesel come neutro dal punto di vista delle emissioni di carbonio perché le piante utilizzate come materia prima assorbono durante il suo ciclo vitale la stessa quantità di CO2 che viene rilasciata durante la combustione. Di conseguenza, l’uso del biodiesel rispetto al gasolio comporta una riduzione delle emissioni di questo gas.

I benefici dell’utilizzo del biodiesel come combustibile sono diversi:

  • è biodegradabile e rinnovabile: non inquina se disperso nell’ambiente e riduce la dipendenza dalle fonti fossili
  • non è tossico: non contiene benzene o altri componenti cancerogeni e durante la combustione non vengono emessi SOx
  • ha un ciclo chiuso di CO2: l’attività fotosintetica della pianta durante il suo ciclo vitale bilancia le emissioni durante la combustione
  • ha un basso rischio per la salute: emette un particolato di dimensioni superiori a quello del diesel (per tanto molto meno pericoloso per le vie aeree)
  • non contiene zolfo: esso è responsabile del fenomeno delle piogge acide
  • è classificato come materiale non pericoloso: è sicuro da maneggiare e stoccare perché ha un alto punto di infiammabilità
  • ha alto potere lubrificante: diminuisce l’usura del motore

Con il costante aumento del prezzo del petrolio e la diminuzione del prezzo delle materie prime, l’uso del biodiesel, unitamente alla sensibile riduzione dell’inquinamento atmosferico, è senza dubbio una delle alternative sostenibili per la riduzione dei consumi petroliferi.

4. Utilizzo

Il biodiesel è un combustibile rinnovabile simile al gasolio che ne riproduce le caratteristiche chimico-fisiche e prestazionali.

È un carburante molto versatile e di facile impiego, può essere utilizzato puro o in miscela per migliorarne alcune proprietà in qualsiasi tipo di motore diesel o caldaia senza modifiche sostanziali.

Più frequentemente il biodiesel è miscelato con il gasolio per migliorarne alcune proprietà. In questo caso può essere usato senza dover modificare l’impianto di riscaldamento o il motore diesel del veicolo.

Nel mercato italiano si sono sviluppati principalmente gli impieghi:

  •  Al 5% nelle raffinerie miscelato con il gasolio come additivo per aumentarne il potere lubrificante
  •  al 30% in miscela con gasolio fossile come carburante per le grandi flotte pubbliche e private (trasporto pubblico, società di nettezza urbana, etc.)
  • Biodiesel puro per la nautica da diporto

L’adozione di questo combustibile per produrre energia termica non richiede modifiche o cambiamenti degli impianti a gasolio. Anzi, la fiamma più pulita e priva di alcuni elementi evita la formazione di incrostazione nella caldaia e l’assenza di zolfo riduce la corrosione degli scambiatori.

5. Produzione

Il biodiesel è prodotto dalla transesterificazione (alcoolisi) di oli vegetali, grassi animali o UCO. Dal punto di vista chimico, il biodiesel transesterificato comprende una miscela di esteri monoalchilici di acidi grassi a catena lunga. La forma più comune utilizza il metanolo per produrre esteri metilici, i così detti FAME (Fatty Acid Methyl Ester) in quanto è l’alcol più economico in commercio.

Il ciclo di produzione inizia con la miscelazione di olio vegetale con metanolo e un catalizzatore (di solito idrossido di potassio e di sodio e alcolati). A pressione normale e a temperature intorno ai 60°C i legami esterici dei trigliceridi dell’olio vegetale vengono spezzati e successivamente gli acidi grassi vengono esterificati con il metanolo (transesterificazione).

La glicerina che si forma viene poi rimossa dal biodiesel.

Dopo la transesterificazione semplice o multipla, vengono eseguite diverse fasi di chiarificazione in cui, tra l’altro, l’eccesso di metanolo e di glicerina viene eliminato mediante una combinazione di lavaggi neutri e acidi. A causa dell’aggiunta di acqua durante le precedenti fasi di lavaggio, alla fine del processo è necessaria una distillazione per eliminare l’acqua presente nel biodiesel.

I sottoprodotti (glicerina e acqua di lavaggio) possono essere utilizzati, per esempio, come substrato in impianti di biogas e impianti di depurazione, o addirittura venduti nel mercato (glicerina).

In Europa, per capacità produttiva, l’Italia si posiziona al secondo posto con un valore di circa 2,68 tonnellate di biodiesel all’anno in continua crescita. 

6. BPS: impianto per la produzione di biodiesel by Termogamma

Noi di Termogamma siamo molto attenti alle tematiche riguardanti la sostenibilità e amiamo tanto l’efficienza quanto il risparmio; per questo abbiamo progettato il nostro impianto per la produzione di biodiesel: BPS™ (Biodiesel Production System).

BPS™ è un impianto tecnologico compatto per la produzione di biodiesel, è un sistema completamente prefabbricato e modulare, nato per essere PLUG&PLAY.

La capacità produttiva del nostro sistema parte da 5.000 l/giorno e può arrivare a 30.000 l/giorno considerando la fornitura di un singolo container su una base di produzione di 24 ore al giorno.

La speciale progettazione di Termogamma permette un approccio modulare, permettendo di raggiungere così anche produzioni di fino a 60.000 l/giorno.

La produzione del sistema BPS™ si basa su un approccio di produzione a lotti con transizione automatica da un lotto all’altro; ogni lotto è programmato per durare tra le 10 e le 12 ore a seconda dei parametri di qualità e delle caratteristiche della materia prima.

Ingegnerizzato per l’utilizzo di oli vegetali, ha comunque la capacità di essere alimentato anche da UCO, grassi animali e oleine con la semplice integrazione di un sistema per il pretrattamento di queste materie prime.

Ogni progetto ha le proprie caratteristiche e necessità, per questo il nostro processo ingegneristico e produttivo ci permettono di adattare il nostro sistema alle esigenze e ai requisiti del cliente.

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