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LUnione Europea e i biocombustibili

• LUnione Europea a marzo 2007 ha proposto i nuovi
  target europei da raggiungere al 2020 per
  promuovere una nuova politica energetica
• 30 riduzione di gas serra
• 20 incremento efficienza energetica
• 20 di energia prodotta da fonti rinnovabili
• 10 di incremento delluso dei biocombustibili

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I biocombustibili sono prodotti derivati dalla
biomassa usati per autotrazione e riscaldamento,
miscelati con carburanti ottenuti da combustibili
fossili o utilizzati puri. I più comuni
biocombustibili
Bio-Etanolo
ottenuto da amidi e zuccheri
Bio-Diesel
ottenuto da grassi e oli
Metanolo
ottenuto dal legno
I benefici legati ai biocombustibili derivano dal
fatto di avere un impatto ambientale più
contenuto rispetto ai combustibili di origine
fossile e di utilizzare materiali di scarto che
solitamente non vengono utilizzati.
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L'uso di carburanti per autotrazione di origine
vegetale risale ai primi del '900 quando Henry
Ford ne promosse l'utilizzo, tanto che nel 1938
gli impianti del Kansas producevano già 18
milioni di galloni/anno di etanolo (circa 54.000
t/anno). L'interesse americano per i
biocombustibili scemò dopo la seconda guerra
mondiale in conseguenza dell'enorme disponibilità
di olio e gas, ma negli anni '70, a seguito del
primo shock petrolifero, apparvero in commercio
benzine contenenti il 10 di etanolo, il
cosiddetto gasohol, (grazie al sussidio fiscale
concesso per lutilizzo delletanolo).
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Con i più recenti emendamenti Clean Air Act
(1990) che imponevano restrizioni sulle benzine,
per migliorare la qualità dellaria nelle aree
metropolitane più inquinate, si prospettò un
maggiore ritorno dei biocombustibili. Ma
alletanolo fu preferita ladozione dell MTBE
(metil ter butil - etanolo) come sostitutivo
del piombo tetrametiletile ( per migliorare le
proprietà antidetonanti delle benzine). Solo
dopo il progressivo inquinamento delle falde
acquifere il governo americano sta cercando di
mettere fuori legge gli MTBE promuovendo una
politica che incentivi i biocombustibili.
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Bio-Etanolo

• È un alcool (etanolo o alcool etilico) ottenuto
  mediante la fermentazione di diversi prodotti
  ricchi di carboidrati e zuccheri.
• Le materie prime per la produzione di etanolo
  possono essere racchiuse nelle seguenti classi 
• Residui di coltivazioni agricole
• Residui di coltivazioni forestali
• Eccedenze agricole temporanee ed occasionali
• Residui di lavorazione delle industrie agrarie e
  agro - alimentari
• Coltivazioni ad hoc (quelle più sperimentate e
  diffuse sono la canna da zucchero, il grano, il
  mais) 
• Rifiuti urbani.
• Il bio-etanolo è tra i biocombustibili quello che
  mostra il miglior compromesso tra prezzo,
  disponibilità e prestazioni, in alcuni paesi del
  sudamerica viene utilizzato puro in normali
  motori a combustione interna, opportunamente
  modificati.

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Nel processo di fermentazione vengono utilizzati
dei catalizzatori naturali come i lieviti ed i
batteri.
Stabilimento francese si producono 150 tonnellate
di zucchero e 200 ettolitri di bioetanolo
all'anno, oltre alla polpa di barbabietola
disidratata e pressata per l'industria dei
fertilizzanti.                    
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ETBE (Ethyl Tertiary Butyl Ether) - Etere
prodotto tramite Isobutilene (54 ) Etanolo
(46 ) ? ETBE calore - Si utilizza un
catalizzatore a T lt 100C
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Oggi si possono acquistare vetture alimentate a
bioetanolo. Alcuni esempi
Ford Focus Flexi-Fuel 1.8
Chrysler Sebring
Dodge Stratus
Fiat Siena TetraFuel (in Brasile)
Mercedes C320 Sedans
Saab 9-5 BioPower da 210 cv
Renault Megane 1.6 16v
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Riportiamo i dati ottenuti da diversi autori nel
corso degli ultimi 10 anni.Il grafico mostra i
valori di bilancio energetico per il bioetanolo
da mais espresso comeEnergy Ratio (energia
ottenuta dal biofuel/energia consumata per
produrlo) Come appare evidente, i dati
raccolti variano in un intervallo estremamente
ampio che può essere giustificato da un lato con
la reale difficoltà di individuare e quantificare
tutti gli aspetti del problema, ma anche dalle
scelte operate per "favorire" il raggiungimento
del risultato ritenuto più interessante.
Il bilancio energetico è favorevole al bioetanolo
quando il valore di Energy Ratio è superiore a 1.
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Biodiesel
Si ottiene dagli oli vegetali, dai grassi di
cucina riciclati, dalla spremitura di semi
oleoginosi di colza, soia, girasole attraverso
una reazione detta di  transesterificazione, che
semplificando può essere rappresentata
Il glicerolo o più comunemente glicerina che si
ottiene come prodotto secondario può essere usata
per la produzione di creme per uso cosmetico.
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I prodotti e gli oli utilizzati per la produzione
del biodiesel devono subire vari processi prima
di essere convertiti

• ESTRAZIONE
• Meccanica (normalmente a pressione)
• Chimica (solvente, normalmente esano. Rapporto
  fino a 118)
• Combinati
• Girasole, Colza circa 1 ha ? 1 tolio (girasole
  2.6 t/ha 15 )
• RAFFINAZIONE rimozione sostanze estranee
  (proteine, gomme, resine, fosfatidi, chetoni,
  aldeidi)
• Depurazione (sedimentazione, filtrazione,
  demucillaginazione, centrifugazione)
• Raffinazione (neutralizzazione o
  deacidificazione, decolorazione, deodorazione,
  demargarinazione)

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Il bilancio di massa semplificato dell'intero
processo è il seguente 1000 kg di olio raffinato
100 kg metanolo 1000kg biodiesel 100 kg
glicerolo
Il biodiesel produce più energia di quanta ne è
necessaria per la sua produzione
Caratteristica Quantità(t/ha) Consumo EnergeticoSpecifico (MJ/t) Consumo EnergeticoTotale (MJ/ha)
Spese di Energia Coltivazione Colza Estrazione Olio Raffinazione Olio Trasformazione in Biodiesel Alcool NecessarioTotale Ricavi di Energia Biodiesel Panello Proteico Altri Sottoprodotti Residui Colturali GlicerinaTotale 331,21,080,13 1,041,60,064,80,09 7.6151.2451.66038820.000 36.50015.00038.18112.50017.500 22.8443.7351.9924192.66231.612 37.93024.0002.29160.0001.540125.761
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Utilizzazione del biodiesel nei motori Il
biodiesel può essere utilizzato in tutti i motori
Diesel oggi sul mercato senza alcuna modifica, se
miscelati con il gasolio fino al 20-30, o
solamente con piccoli accorgimenti nel caso si
utilizzasse biodiesel puro. La sperimentazione
migliore nel settore dell'autotrazione con
biodiesel si è osservata nel pubblico trasporto
(autobus urbani) le cosiddette "flotte"
percorrono un elevato numero di chilometri ogni
anno e quindi consentono di ricavare dati
statisticamente attendibili.
Produttori Italiani
Mercato in Europa
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• Sicurezza ed uso
• Flash Point (FP) T minima alla quale i vapori di
  un combustibile si accendono se esposti a fiamma
  o scintilla
• FP basso ? Pericolo di incendio
• FP di miscele di Biodiesel aumenta allaumentare
  della di Biodiesel nella miscela
• Il Biodiesel è più sicuro da utilizzare,
  maneggiare e stoccare
• Il biodiesel puro è pressoché privo di zolfo
• Nessuna emissione di SO2 ed aerosol di solfati
  sul particolato
• Aumento della vita del veicolo e del
  catalizzatore

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Metanolo
Noto anche come alcool metilico o alcool del
legno, venne scoperto nel 1661 da Boyle nei
prodotti di distillazione del legno. Nel 1812
Taylor notò che le proprietà chimiche dell'alcool
metilico e quelle dell'alcool etilico erano molto
simili. Da qui la frode alimentare che portò
all'uso del metanolo nella vinificazione, con
esiti spesso mortali essendo questo in forti dosi
tossico per luomo. È prodotto di solito dal gas
naturale, ma può essere sintetizzato dalla
biomassa. Il processo più diffuso è la
gassificazione della biomassa, che consiste nel
vaporizzare la biomassa ad alta temperatura e
rimuovere le impurezze dal gas caldo e farlo
passare su un catalizzatore che accelera la
formazione del metanolo.

• produrre 1 lt di metanolo richiede
• 2 - 2.2 kg di biomassa
• 4.35 kg di carbone

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Applicazioni
Trasformato in gas di metanolo può essere usato
per lautotrazione
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La fase di combustine è una reazione di
ossidazione in cui gli elementi C, H e S reagendo
con lossigeno (contenuto nell aria) si ossidano
dando luogo ad anidride carbonica, acqua e
anidride solforica (come componenti
principali). La reazione è esotermica, il calore
sviluppato è quello che poi viene utilizzato
nelle applicazioni. Il potere calorifico proprio
la quantità di calore che si sviluppa dalla
combustione completa di un unità di massa del
combustibile. In particolare si definisce potere
calorifico superiore Hs , che tiene conto del
calore condensazione dellacqua (vapore) che si
forma a seguito della combustione. Generalmente
nelle applicazioni si fa riferimento al potere
calorifico inferiore Hi che si ottiene da quello
superiore sottraendogli il calore di
condensazione dellacqua
yH frazione massica (percentuale in peso) di
idrogeno nel combustibile yu quantità dacqua che
si forma a seguito della combustione rH2O calore
latente di condensazione dellacqua (2500 kJ/kg)
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combustibile Hi (kJ/kg)
Idrogeno 121500
Metano 50000
Diesel 47000
Etilene 46300
Gpl (Butano) 45800
Olio Combustile (Riscaldamento) 42000
Estere Metilico 39000
Biodiesel 38000
Olio Vegetale 37000
Etanolo 26900
Carbone 25000
Metanolo 21300
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La crescita del Biodiesel e del Bioetanolo in
Europa (1993-2004)
Fonte Eurobserver 2005