Come produrre biodiesel dall’olio di frittura

Realizzazione di gasolio biologico tramite transesterificazione di olio vegetale esausto

La necessità di ridurre i gas serra, le scarse riserve di petrolio ed il suo prezzo crescente, l’aumento della domanda di energia generata dalla crescita della popolazione mondiale e del tasso di urbanizzazione sono le principali motivazioni che hanno stimolato la ricerca di nuove fonti di energia, alternative all’utilizzo delle classiche fonti di origine fossile, in grado di essere sostenibili, economicamente competitive ed essere tecnicamente fruibili nel quotidiano.
Questo progetto ha avuto come obiettivo principale quello di implementare un processo produttivo semplice e soprattutto qualitativamente valido per la produzione di gasolio biologico a partire da oli vegetali esausti.

Con il termine “biodiesel” si indica un biocombustibile che si ottiene tramite una reazione chimica chiamata transesterificazione (figura 1) che presenta caratteristiche prestazionali e motoristiche simili a quelle del gasolio di origine petrolifera. Dal punto di vista energetico il gasolio biologico è caratterizzato da un potere calorifico inferiore Hi pari a 37MJ/kg mentre, il suo corrispondente di origine fossile, presenta un valore pari a 42MJ/kg, questo apparente riduzione di energia specifica rilasciata nel processo di termo-conversione è controbilanciata da un aumento del 7% nell’efficienza della combustione.
Il maggiore vantaggio di questo combustibile è costituito dai benefici ambientali derivanti dal suo utilizzo in termini di emissioni ambientali: è completamente biodegradabile, non è tossico, non contiene metalli pesanti né benzene o altri componenti ritenuti cancerogeni, presenta una riduzione del 40% delle emissioni di CO, una riduzione del 67% delle emissioni di idrocarburi policiclici aromatici e dimezza le emissioni di polveri sottili in atmosfera.

L’utilizzo del gasolio biologico trova due sbocchi principali: l’alimentazione dei motori a combustione interna (MCI) per l’autotrazione e come combustibile per gli impianti termici. Normalmente, nel caso di alimentazione di MCI per l’autotrazione, viene utilizzato in miscela con il gasolio tradizionale in tutti i motori funzionanti secondo il ciclo Diesel, senza apportare modifiche al motore. Molti veicoli a gasolio convenzionale, infatti, possono utilizzare miscele che contengono fino al 20% di biodiesel senza richiedere alcuna modifica funzionale al motore; Il biodiesel contribuisce, inoltre, a lubrificare e a mantenere pulito il sistema d’iniezione del motore contribuendo ad aumentare l’efficienza della combustione e prolungando gli intervalli manutentivi.



Figura 1 - Schema per la produzione di biodiesel

Olio vegetale esausto: da rifiuto a risorsa energetica
Come molti altri residui anche l’olio vegetale esausto di natura alimentare (olio di frittura, conserve sott’olio ecc.) può rappresentare, se differenziato dagli altri rifiuti, una fonte di risparmio energetico.
Gli oli esausti sono spesso considerati, erroneamente, come un rifiuto poco inquinante che non necessita di un adeguato smaltimento e dunque viene sottovalutato il loro impatto ambientale.
La scelta di utilizzare olio vegetale di natura alimentare esausto come materia prima per la produzione del biodiesel rappresenta, dunque, una soluzione intelligente in quanto non solo non intacca la filiera di produzione degli oli vegetali, anzi la preserva, ma soprattutto consente di realizzare il recupero di sostanze di scarto altamente inquinanti che andrebbero smaltite adeguatamente disperdendo, tra l’altro, il loro prezioso contenuto energetico (figura 2).



Figura 2 - Uso dell’olio vegetale esausto dopo la raccolta differenziata

In Italia, si stima che il quantitativo annuale di olio esausto prodotto è pari a 230.000 t/anno di queste: 70.000t provengono dalla ristorazione e vengono raccolte dalla filiera ufficiale; 30.000t provengono dalle industrie alimentari; le restanti 130.000t provengono dalle utenze domestiche.
Dal report annuale redatto dal CONOE (Consorzio Obbligatorio Nazionale di raccolta e trattamento oli e grassi vegetali e animali esausti) si deducono i dati relativi ai costi dovuti ai danni ambientali causati dalla mancanza di raccolta degli oli vegetali esausti su tutto il territorio nazionale, economicamente tale danno ammonta a 16 milioni di euro all’anno escludendo da questa somma i costi per gli interventi necessari a risanare i siti inquinati.

Attività sperimentale
L’attività sperimentale sviluppata all’interno dei laboratori dell’Università di Catania, ha consentito di analizzare dal punto di vista pratico oltre che da quello teorico la procedura per la produzione di gasolio biologico a partire da oli vegetali esausti. Le prove sono state effettuate utilizzando un dispositivo per la transesterificazione degli oli vegetali.
L’attività di recupero da utenze domestiche è un impegno difficile ed oneroso poiché bisogna raggiungere in maniera capillare le abitazioni affinché si possano raggiungere volumi importanti. Una raccolta ben organizzata permetterebbe all’Amministrazione Comunale di ridurre l’impatto ambientale risparmiando i costi legati al trattamento delle acque. Il test è stato condotto grazie ad una miscela di oli vegetali esausti di natura alimentare raccolti grazie ad una filiera “domestica” appositamente creata “porta a porta”.
La reazione chimica che porta alla trasformazione dell’olio in gasolio biologico avviene ad una temperatura medio-alta di 65°C, l’olio va quindi portato dalla temperatura ambiente alla temperatura adatta per la reazione. Questa è l’unica operazione che si effettua con l’ausilio di energia elettrica poiché il dispositivo, lavorando con materiale infiammabili e pericolosi, è alimentato con aria compressa per motivi di sicurezza.
Per ottenere, alla fine del processo un gasolio biologico di buona qualità, occorre conoscere le corrette proporzioni di catalizzatore (idrossido di sodio) e alcol metilico da utilizzare affinché la reazione avvenga in modo completo. L’olio utilizzato nel processo, provenendo da scarti (miscele di oli vegetali esausti) avrà, di volta in volta, differente composizione chimica, per questa ragione per ogni partita di olio da trasformare bisognerà prelevarne un campione e titolarlo (figura 3).
Le quantità di catalizzatore da utilizzare sono molto importanti in quanto se, ad esempio, viene utilizzato poco catalizzatore si avrà un processo incompleto, viceversa se la quantità risultasse elevata si formerà all’interno del biodiesel del sapone.
L’alcol metilico utilizzato nel processo sperimentale è il metanolo reperito anch’esso da scarti di lavorazioni di industrie farmaceutiche. Anche il reagente utilizzato nella reazione chimica, quindi, risulta uno scarto da smaltire adeguatamente che invece diventa risorsa per il processo produttivo del biodiesel.



Figura 3 – Miscela di olio a temperatura di 65°C pronto per la titolazione

Note le quantità di reagenti da utilizzare si può preparare la premiscela (miscela di idrossido di sodio e metanolo) che verrà iniettata all’interno della tanica di reazione del dispositivo, quando la premiscela si mescola all’olio ha inizio il processo di transesterificazione e successivamente si formeranno il biodiesel e il glicerolo.
Il processo produttivo del biodiesel è privo di residui o scarti di lavorazione, l’unico sottoprodotto della reazione è infatti il glicerolo che può essere impiegato in altri processi industriali aumentando il valore aggiunto del prodotto di partenza. Attualmente il glicerolo trova applicazioni in più di 1500 ambiti come ad esempio: nel settore farmaceutico dove la glicerina è molto diffusa grazie all’assenza di tossicità e di allergeni e viene utilizzata come solvente, umidificante e umettante; nel settore tessile la glicerina viene utilizzata per la produzione di spray e come agente protettore per determinate superfici.

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