Costi di Piantagione e Olio Non Commestibile

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Questions and Answers

Qual è il limite massimo di FFA (%) per cui la tecnologia di transesterificazione convenzionale è considerata accettabile?

  • 2%
  • 4%
  • 0.5% (correct)
  • 0.1%

L'acqua è un catalizzatore della transesterificazione.

False (B)

Quale intervallo tipico di FFA (%) si trova negli oli da cucina usati?

2-7%

Per le materie prime con livelli di FFA superiori al 4%, la strategia è quella di convertire sia la frazione FFA che quella acilglicerolica in biodiesel sfruttando il pretrattamento ______.

<p>acido</p> Signup and view all the answers

Quale dei seguenti acidi è comunemente usato nel pretrattamento acido?

<p>Acido solforico (A)</p> Signup and view all the answers

La transesterificazione catalizzata da alcali richiede temperature di reazione più basse rispetto alla catalisi acida.

<p>True (A)</p> Signup and view all the answers

Oltre alla transesterificazione catalizzata da alcali, quale altro metodo può essere utilizzato da solo per l'esterificazione degli FFA?

<p>Catalisi acida</p> Signup and view all the answers

Abbina le seguenti affermazioni al metodo di transesterificazione corretto:

<p>Transesterificazione alcalina = Utilizza idrossidi metallici come catalizzatori Transesterificazione acida = Adatta per alti livelli di FFA</p> Signup and view all the answers

Quale dei seguenti è un vantaggio principale dell'utilizzo di colture oleaginose non commestibili per la produzione di biodiesel?

<p>Hanno costi di piantagione inferiori rispetto alle colture commerciali. (C)</p> Signup and view all the answers

La Jatropha curcas richiede terreni ricchi e molta acqua per crescere.

<p>False (B)</p> Signup and view all the answers

Qual è uno svantaggio dell'utilizzo di Jatropha curcas per la produzione di biocarburanti, legato ai sottoprodotti?

<p>Le proteine di scarto non sono valorizzabili come prodotti alimentari a causa della presenza di tossine.</p> Signup and view all the answers

Il Guayule (Parthenium argentatum) è una pianta originaria dei deserti del sud degli Stati Uniti e del nord del _______ .

<p>Messico</p> Signup and view all the answers

Abbina le seguenti caratteristiche con la pianta oleaginosa appropriata:

<p>Jatropha curcas = La resa in biodiesel è nello stesso range di quello della soia Guayule = È una pianta originaria dei deserti del sud degli Stati Uniti e del nord del Messico.</p> Signup and view all the answers

Quale sfida deve essere superata per migliorare la produzione di Jatropha curcas?

<p>Sviluppare attrezzature adeguate per la raccolta meccanica. (C)</p> Signup and view all the answers

Le colture oleaginose non commestibili richiedono un'elevata nutrizione del suolo, una buona irrigazione e il mantenimento dei nutrienti e dell'umidità del suolo.

<p>False (B)</p> Signup and view all the answers

Qual è l'origine geografica della pianta Guayule?

<p>Deserti del sud degli Stati Uniti e del nord del Messico.</p> Signup and view all the answers

Quale acido è più comunemente usato per la produzione di FAME, in funzione dei costi?

<p>Acido solforico (B)</p> Signup and view all the answers

Il biodiesel non contiene ossigeno, a differenza del carburante fossile.

<p>False (B)</p> Signup and view all the answers

Cosa indica un elevato numero di cetano (CN) in un carburante diesel?

<p>Un breve ritardo di accensione</p> Signup and view all the answers

Il valore di riferimento per la prontezza di un diesel ad autoinfiammarsi è il numero di ______.

<p>cetano</p> Signup and view all the answers

Quale delle seguenti affermazioni descrive meglio un potenziale problema causato da un numero di cetano (CN) troppo alto?

<p>Combustione incompleta e fumo. (C)</p> Signup and view all the answers

Gli standard europei richiedono un CN minimo di 47 per il biodiesel.

<p>False (B)</p> Signup and view all the answers

Qual è la principale fonte di produzione di biodiesel attualmente?

<p>Energy crops</p> Signup and view all the answers

Abbina le seguenti proprietà con le loro descrizioni:

<p>Potere calorifico = Quantità di energia rilasciata durante la combustione. Numero di cetano = Misura la prontezza del carburante ad autoinfiammarsi. Viscosità = Resistenza di un fluido allo scorrimento. Integrità dielettrica = Capacità di un materiale di resistere alla rottura sotto stress elettrico.</p> Signup and view all the answers

Quale delle seguenti affermazioni descrive correttamente l'effetto delle insaturazioni (C=C) sul potere calorifico e sulla densità di un biocarburante?

<p>Diminuiscono il potere calorifico ma aumentano la densità. (C)</p> Signup and view all the answers

Un'elevata viscosità del carburante favorisce una migliore nebulizzazione dello spray nel cilindro del motore.

<p>False (B)</p> Signup and view all the answers

In quali unità di misura viene tipicamente misurata la viscosità dei biocarburanti e a quale temperatura standard viene generalmente considerata?

<p>La viscosità è misurata in centiStokes (cSt) e la temperatura standard considerata è di solito 40°C.</p> Signup and view all the answers

La viscosità di un biocarburante aumenta con l'aumentare della lunghezza della ______ e con l'aumentare del grado di saturazione.

<p>catena</p> Signup and view all the answers

Abbina i seguenti fattori alla loro influenza sulla viscosità di un biocarburante:

<p>Lunghezza della catena = Aumenta la viscosità Gradi di saturazione = Aumenta la viscosità Configurazione cis (doppio legame) = Diminuisce la viscosità Configurazione trans (doppio legame) = Aumenta la viscosità</p> Signup and view all the answers

Quale delle seguenti conseguenze è associata ad una viscosità eccessiva del carburante in un motore?

<p>Contaminazione dell'olio lubrificante. (D)</p> Signup and view all the answers

Gli esteri etilici tendono ad avere una frazione alcolica inferiore rispetto agli esteri metilici, influenzando la viscosità.

<p>False (B)</p> Signup and view all the answers

Quali sono i limiti di viscosità (in cSt) accettabili per il biodiesel negli Stati Uniti e in Europa?

<p>I limiti di viscosità sono 1,9–4,1 cSt negli Stati Uniti e 2,0–4,5 cSt in Europa.</p> Signup and view all the answers

Quale delle seguenti affermazioni spiega perché il biodiesel derivato da oli usati per friggere ha una viscosità cinematica superiore rispetto al biodiesel da oli vegetali?

<p>Maggiore concentrazione di esteri saturi e presenza di composti grassi trans (B)</p> Signup and view all the answers

Il punto di scorrimento (PP) è la temperatura più alta alla quale il carburante può ancora essere versato da un recipiente.

<p>False (B)</p> Signup and view all the answers

Cosa accade agli n-alcani ad alto peso molecolare (C18-C30) quando la temperatura ambiente diminuisce nei carburanti diesel?

<p>Formano cristalli di cera sospesi in una fase liquida.</p> Signup and view all the answers

Il punto di ______ è la temperatura alla quale si osserva visivamente l'inizio della cristallizzazione come torbidità nel combustibile.

<p>intorbidamento</p> Signup and view all the answers

Quale problema può verificarsi se il carburante viene conservato a basse temperature per un periodo prolungato?

<p>Agglomerazione dei cristalli di cera e ostruzione delle linee e dei filtri del carburante. (D)</p> Signup and view all the answers

Gli acidi grassi insaturi producono esteri metilici che inizieranno a cristallizzare a temperature più alte rispetto agli acidi grassi saturi.

<p>False (B)</p> Signup and view all the answers

Associa i seguenti parametri alle loro definizioni:

<p>Punto di Intorbidamento (CP) = Temperatura alla quale si osserva l'inizio della cristallizzazione Punto di Scorrimento (PP) = Temperatura più bassa alla quale il carburante può essere versato n-alcani = Formano cristalli di cera nei carburanti diesel cristalli di cera = Possono ostruire il flusso del carburante a basse temperature</p> Signup and view all the answers

Perchè le prestazioni del biodiesel durante la stagione fredda possono limitarne la commerciabilità?

<p>Molte fonti di lipidi hanno CP superiori rispetto al diesel fossile, quindi se cominciano a cristallizzare a temperature relativamente alte questo può renderle inadatte all'uso nel periodo invernale.</p> Signup and view all the answers

Quale delle seguenti proprietà rende i biocarburanti superiori ai carburanti sintetici?

<p>Maggiore potere lubrificante (D)</p> Signup and view all the answers

L'uso di biodiesel aumenta sempre le emissioni di solfati.

<p>False (B)</p> Signup and view all the answers

Quale inquinante atmosferico tende ad aumentare quando si utilizza il biodiesel?

<p>NOx</p> Signup and view all the answers

Il gasolio a base di petrolio può assorbire circa ______ ppm di acqua disciolta.

<p>50</p> Signup and view all the answers

Abbina i seguenti componenti delle emissioni con i loro effetti relativi all'uso di biodiesel:

<p>Particolato (PM) = Ridotto con l'uso di biodiesel Monossido di carbonio (CO) = Ridotto con l'uso di biodiesel Idrocarburi totali (THC) = Ridotto con l'uso di biodiesel Ossidi di azoto (NOx) = Aumentato con l'uso di biodiesel</p> Signup and view all the answers

Quale caratteristica strutturale di un biocarburante migliora la sua lubrificazione?

<p>Introduzione di doppi legami e/o di un gruppo OH (D)</p> Signup and view all the answers

La quantità di acqua che il biodiesel può assorbire è inferiore a quella del gasolio a base di petrolio.

<p>False (B)</p> Signup and view all the answers

Quali metalli inorganici presenti nel carburante possono produrre ceneri abrasive?

<p>sodio e potassio</p> Signup and view all the answers

Flashcards

Colture oleaginose non commestibili

Piante coltivate per la produzione di oli, non destinate al consumo umano.

Costi di piantagione

Spese necessarie per coltivare una pianta.

Jatropha curcas

Cespuglio perenne che produce semi con lipidi per biodiesel.

Produzione di biodiesel

Utilizzo di oli vegetali per creare carburante rinnovabile.

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Sottoprodotti tossici

Componenti di piante che non possono essere utilizzati a causa di tossine.

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Intensità di manodopera

Quantità di lavoro necessario per coltivare le piante.

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Guayule

Pianta originaria dei deserti, utilizzata per la produzione di gomma.

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Miglioramento agronomico

Sviluppo di tecniche per ottimizzare la produzione agricola.

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Transesterificazione convenzionale

Processo di conversione di oli e grassi in biodiesel, efficace per FFA ≤0,5%.

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FFA

Acidi grassi liberi che possono interferire nella transesterificazione.

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Saponi nella reazione

Sali formati dalla reazione di FFA con i cationi del catalizzatore.

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Pretrattamenti

Processi necessari se gli oli contengono elevate quantità di FFA.

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Transesterificazione alcalina

Reazione chimica standard usata per convertire trigliceridi in biodiesel.

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Pretrattamento acido

Trattamento che converte gli FFA in esteri metilici prima della transesterificazione.

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Reazione di esterificazione

Processo di trasformazione degli FFA in esteri in presenza di alcol.

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Catalisi acida

Tecnica che utilizza acido per la reazione di esterificazione in assenza di alcali.

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FAME

Estere metilico degli acidi grassi, prodotto mediante catalisi acida o alcalina.

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Catalizzatori acidi

Catalizzatori utilizzati per la produzione di biodiesel da FFA e trigliceridi.

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Potere calorifero

La quantità di energia che un combustibile rilascia quando viene bruciato.

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Numero di cetani

Misura della prontezza di un carburante ad autoaccendersi in un motore diesel.

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Ritardo dell'accensione

Il tempo tra l'iniezione del carburante e l'inizio della combustione.

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Standard di cetano

Requisiti minimi di CN per i carburanti diesel; 40 per diesel convenzionale, 47-51 per biodiesel.

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Viscosità

Resistenza al flusso di un liquido; può influenzare l'operatività del motore diesel.

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Carburante biodiesel

Carburante rinnovabile derivato da oli vegetali o grassi animali, con un CN superiore al diesel tradizionale.

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Effetto della viscosità eccessiva

Alte viscosità causano scarsa nebulizzazione, fumo nero e depositi nel motore.

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Metodo di misura della viscosità

Si misura nel tubo di vetro, calcolando il tempo di passaggio del carburante in cSt.

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Limiti di viscosità negli USA

I limiti di viscosità per i biocarburanti sono 1,9–4,1 cSt.

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Limiti di viscosità in Europa

I limiti di viscosità per i biocarburanti sono 2,0–4,5 cSt.

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Influenza della catena carboniosa

La viscosità aumenta con la lunghezza della catena carboniosa e il grado di saturazione.

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Transesterificazione

La viscosità cambia a seconda dell'alcol utilizzato e della configurazione dei doppi legami.

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Carburanti vegetali (olio)

Alte viscosità sono la ragione per cui gli oli vegetali pure non sono più usati come diesel.

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Viscosità cinematica

Resistenza di un fluido al fluire, importante per biodiesel.

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Punto di intorbidamento (CP)

Temperatura in cui il carburante inizia a cristallizzare visibilmente.

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Punto di scorrimento (PP)

Temperatura minima a cui un carburante resta fluido.

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Cristalli di cera

Formazioni solide che si sviluppano nel biodiesel a basse temperature.

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Esteri metilici

Composti derivati da acidi grassi saturi, influenzano la cristallizzazione.

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Temperature critiche

Temperature a cui i cristalli di cera iniziano a formarsi.

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Problemi di avviamento

Difficoltà nel far partire il motore a basse temperature.

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Biodiesel e clima

La performance del biodiesel è compromessa in climi freddi.

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Potere lubrificante

Capacità di un carburante di ridurre l'attrito tra le parti meccaniche.

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Additivi

Sostanze aggiunte ai carburanti per migliorarne le proprietà.

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Corrosione del motore

Danneggiamento delle parti del motore a causa dell'acqua nel carburante.

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Contaminanti nel biodiesel

Particelle estranee che possono sedimentare e danneggiare il motore.

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Emissioni inquinanti

Sostanze nocive rilasciate nell'ambiente dai motori diesel.

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PM10

Particolato totale inferiore a 10 micrometri prodotto dai motori.

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Riduzione di fuliggine

Meno residui solidi grazie all'uso di biodiesel.

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Emissioni di solfati

Rilascio di composti sulfurosi dal carburante contenente zolfo.

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Study Notes

Costi di Piantagione

  • I costi di piantagione per le colture oleaginose non commestibili sono generalmente inferiori a quelli per le colture commestibili.
  • Le colture commestibili richiedono maggiore nutrizione del suolo, irrigazione e mantenimento dell'umidità.
  • L'utilizzo di oli non commestibili riduce i costi di produzione del biodiesel.

Esempio: Jatropha curcas

  • È un cespuglio perenne resistente alla siccità.
  • Originario dell'America centrale, è stato trapiantato con successo in tutto il mondo.
  • Contiene un'elevata concentrazione di lipidi (circa il 35%).
  • La resa in biodiesel è paragonabile a quella della soia.
  • Cresce in terreni desertici, non competendo con le colture alimentari.

Analisi Chimica dei Semi

  • I semi contengono proteine, ceneri e lipidi in percentuali diverse prima e dopo estrazione dell'olio.
  • Il contenuto proteico è elevato, ma queste proteine non sono commercialmente utilizzabili a causa di tossine presenti.

Guayule

  • È una pianta originaria dei deserti del sud degli Stati Uniti e del nord del Messico.
  • È resistente alla siccità.
  • Produce gomma naturale.
  • La gomma guayule è priva di allergeni del lattice.
  • Attualmente coltivata in Arizona per ricerche sulla tolleranza al freddo e la gestione dell'irrigazione e degli insetti.

Biocarburanti da Risorse Residuali

  • I biocarburanti possono essere sviluppati a partire da biomassa residua, per la quale sono già stati sostenuti i costi di capitale, raccolta e pre-lavorazione (ad esempio, gomma prima della sintesi chimica).
  • I costi di produzione possono essere più bassi con le risorse residue.

Lipidi di Qualità Inferiore

  • I sottoprodotti della produzione di olio vegetale possono essere utilizzati come fonte di lipidi per i biocombustibili (inclusi oli esausti).
  • Gli oli esausti hanno un basso contenuto di lipidi.
  • Un elevato livello di acidi grassi liberi (FFA) nei sottoprodotti richiede pre-trattamenti.
  • La transesterificazione convenzionale è accettabile solo per FFA inferiori allo 0,5%.

Ricino (Ricinus communis)

  • Utilizzato per molti anni come coltura industriale di semi oleosi a causa dell'alto contenuto di olio di semi (~ 50%).
  • L'uso è limitato a causa della presenza di ricina, una proteina tossica nel seme.
  • Le colture possono essere utilizzate in regioni adatte, evitando così la concorrenza con colture alimentari.

Pretrattamento Acido

  • Inizia con un trattamento catalizzato con acido (ad es., acido solforico) per convertire i FFA in esteri metilici.
  • Successivamente, nel secondo reattore, si effettua il processo di transesterificazione alcalina (o idrolisi con una base) per convertire gli acilgliceroli in prodotti.
  • L'acqua formata deve essere rimossa per completare la reazione.

Caratteristiche Biodiesel/Gasolio

  • Potere calorifico inferiore rispetto al gasolio.
  • Moderato contenuto di ossigeno.
  • Maggiore numero di insaturazioni.
  • Diversi punti di intorbidamento e scorrimento rispetto al gasolio.

Potere Calorifico

  • Le caratteristiche dei biocarburanti possono variare a seconda della materia prima.
  • Le insaturazioni e la lunghezza della catena influenzano le proprietà del prodotto.
  • È più importante considerare il calore di combustione per peso o per unità di volume.

Viscosità Biodiesel

  • Influisce sull'iniezione nel motore.
  • La viscosità può essere tanto un beneficio quanto uno svantaggio.
  • Dipende dalla lunghezza della catena degli acidi grassi e dal grado di saturazione.
  • Gli oli saturi tendono ad avere una viscosità maggiore.

Prodotto di Corrosione

  • I motori diesel possono avere parti sensibili alla corrosione.
  • Il biodiesel può contenere sali (es. sodio e potassio) che possono generare ceneri abrasive.
  • Il biodiesel può assorbire più umidità del diesel standard.

Emissioni inquinanti

  • L'utilizzo del biodiesel può ridurre le emissioni di monossido di carbonio (CO), idrocarburi totali (THC) e particolato (PM).
  • I biocarburanti possono essere progettati per favorire un processo di combustione più puro.

Biodegradabilità

  • Tutti i biocarburanti testati sono risultati facilmente biodegradabili in acqua e terreno.
  • La velocità di biodegradazione è influenzata dalla concentrazione e dal tipo di biocarburante.

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