Cultivation and Benefits of Guayule and Ricino
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Questions and Answers

Quale delle seguenti caratteristiche rende il guayule una coltura adatta per le regioni desertiche?

  • Necessità di irrigazione intensiva
  • Produzione di lattice con allergeni
  • Alto contenuto di olio nei semi
  • Resistenza alla siccità (correct)

    • Perché la gomma prodotta dal guayule è considerata vantaggiosa rispetto alla gomma di lattice tradizionale?

  • È più elastica e resistente
  • Non contiene allergeni del lattice (correct)
  • Ha un costo di produzione inferiore
  • È più facile da sintetizzare chimicamente

    • Qual è una delle sfide principali associate all'uso del ricino come coltura industriale?

  • Alta suscettibilità alla siccità
  • Difficoltà nella domesticazione della pianta
  • Presenza di una proteina tossica (ricina) nei semi (correct)
  • Basso contenuto di olio nei semi

    • Perché l'utilizzo di colture come guayule e ricino è considerato vantaggioso in termini di impatto sul mercato alimentare?

    <p>Non influenzano il mercato del food e feed (D)</p> Signup and view all the answers

    Qual è il principale svantaggio nell'utilizzo di oli esausti per la produzione di biodiesel?

    <p>Basso contenuto di lipidi (A)</p> Signup and view all the answers

    Cosa rappresenta il 'numero di acidità' nelle specifiche di qualità del biodiesel?

    <p>Il contenuto di acidi grassi liberi (FFA) e altre specie acide (C)</p> Signup and view all the answers

    Perché è necessario un trattamento preliminare degli oli esausti prima della conversione in biodiesel?

    <p>Per rimuovere o convertire gli acidi grassi liberi (FFA) (C)</p> Signup and view all the answers

    Quale tipo di ricerca è attualmente in corso riguardo alla coltivazione del guayule?

    <p>Selezione di cultivar per la tolleranza al freddo (A)</p> Signup and view all the answers

    In che modo le insaturazioni (C=C) influenzano il potere calorifico di un biocarburante?

    <p>Diminuiscono il potere calorifico per peso, ma aumentano il potere calorifico per densità. (B)</p> Signup and view all the answers

    Quale tra i seguenti effetti non è causato da una viscosità eccessiva del biocarburante?

    <p>Aumento dell'efficienza della combustione. (D)</p> Signup and view all the answers

    Qual è l'unità di misura standard per la viscosità dei biocarburanti e a quale temperatura viene solitamente misurata?

    <p>CentiStokes (cSt) a 40°C. (B)</p> Signup and view all the answers

    Quale tra i seguenti fattori influenza negativamente la viscosità di un biodiesel?

    <p>Aumento della lunghezza della catena degli acidi grassi. (A)</p> Signup and view all the answers

    Quali sono i limiti approssimativi di viscosità (in cSt) accettabili per il biodiesel secondo gli standard europei?

    <p>2,0 – 4,5 cSt (C)</p> Signup and view all the answers

    Perché gli oli vegetali puri sono stati ampiamente abbandonati come carburante diesel alternativo?

    <p>A causa della loro alta viscosità. (A)</p> Signup and view all the answers

    Come viene misurata, di solito, la viscosità di un biocarburante?

    <p>Misurando il tempo impiegato per passare attraverso un tubo di vetro con una restrizione (C)</p> Signup and view all the answers

    In che modo la transesterificazione con etanolo influenza la viscosità del biodiesel rispetto alla transesterificazione con metanolo?

    <p>Diminuisce leggermente la viscosità. (A)</p> Signup and view all the answers

    Qual è la principale differenza tra il biodiesel derivato da oli usati per friggere e quello derivato da oli vegetali come la soia o la colza?

    <p>Il biodiesel da oli usati ha una viscosità cinematica superiore. (B)</p> Signup and view all the answers

    Cosa succede agli n-alcani ad alto peso molecolare nei carburanti diesel quando la temperatura ambiente diminuisce?

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

    Qual è il principale problema causato dai cristalli di cera nei carburanti diesel a basse temperature?

    <p>Ostruzione del flusso nelle linee e nei filtri del carburante. (D)</p> Signup and view all the answers

    Cosa rappresenta il parametro del punto di intorbidamento (CP) in un carburante?

    <p>La temperatura a cui si osserva l'inizio della cristallizzazione. (B)</p> Signup and view all the answers

    Cosa indica il punto di scorrimento (PP) di un carburante?

    <p>La temperatura più bassa a cui il carburante può ancora essere versato. (A)</p> Signup and view all the answers

    Come influiscono gli acidi grassi saturi sul punto di cristallizzazione del biodiesel?

    <p>Aumentano il punto di cristallizzazione. (D)</p> Signup and view all the answers

    Perché le prestazioni del biodiesel durante la stagione fredda possono limitarne la fattibilità commerciale?

    <p>Perché il biodiesel aumenta la sua viscosità e può causare problemi di flusso. (C)</p> Signup and view all the answers

    Quale intervallo di temperatura rappresenta approssimativamente l'inizio della cristallizzazione per gli esteri metilici derivati da grassi animali e oli per friggere?

    <p>Tra 13°C e 15°C (D)</p> Signup and view all the answers

    Qual è la principale limitazione dell'utilizzo della tecnologia di transesterificazione convenzionale per materie prime con alti livelli di FFA (acidi grassi liberi)?

    <p>Porta alla formazione di saponi che emulsionano gli strati di FAME e glicerolo, riducendo la resa del prodotto. (C)</p> Signup and view all the answers

    Per materie prime con livelli di FFA superiori al 4%, quale strategia è considerata più sostenibile per la produzione di biodiesel?

    <p>Utilizzare un pretrattamento acido per convertire sia la frazione FFA che quella di acilgliceroli in biodiesel. (A)</p> Signup and view all the answers

    Qual è lo scopo principale del pretrattamento acido nella produzione di biodiesel da materie prime con elevati FFA?

    <p>Convertire gli acidi grassi liberi (FFA) in esteri metilici. (A)</p> Signup and view all the answers

    Quale svantaggio è associato all'utilizzo della sola catalisi acida per l'esterificazione degli FFA rispetto alla transesterificazione catalizzata da alcali?

    <p>Richiede temperature di reazione più elevate, tempi di reazione più lunghi e una maggiore quantità di alcol. (D)</p> Signup and view all the answers

    Cosa succede ai protoni rilasciati dagli FFA dopo la formazione di sapone quando si utilizzano idrossidi metallici come catalizzatori?

    <p>Si combinano con gli ioni idrossido per formare acqua. (A)</p> Signup and view all the answers

    Qual è un potenziale problema causato dalla formazione di acqua durante il pretrattamento acido degli oli con alti livelli di FFA?

    <p>L'acqua inibisce la reazione prima del suo completamento. (B)</p> Signup and view all the answers

    Perché è necessario rimuovere l'alcol dall'olio o grasso pretrattato dopo la reazione di esterificazione acida?

    <p>Per rimuovere l'acqua formatasi durante la reazione e consentire una seconda fase di esterificazione. (B)</p> Signup and view all the answers

    In che modo l'aumento della quantità di catalizzatore alcalino influenza i costi di produzione del biodiesel quando si lavorano materie prime con un contenuto di FFA fino al 4%?

    <p>Aumenta i costi a causa della maggiore quantità di catalizzatore necessaria. (B)</p> Signup and view all the answers

    Quale delle seguenti affermazioni descrive meglio l'effetto della concentrazione di acidi grassi saturi a catena lunga con alto punto di fusione (MP) sulle proprietà di scorrimento a freddo del biodiesel?

    <p>Una maggiore concentrazione di acidi grassi saturi a catena lunga peggiora le proprietà di scorrimento a freddo, innalzando il punto di congelamento. (B)</p> Signup and view all the answers

    Se si desidera produrre biodiesel con migliori proprietà di flusso a basse temperature, quale strategia di selezione delle materie prime sarebbe più appropriata?

    <p>Selezionare materie prime con un'alta percentuale di acidi grassi insaturi o polinsaturi. (A)</p> Signup and view all the answers

    Considerando la formula: grado di saturazione degli AG x 1.44 – 24.8, cosa rappresenta il risultato di questo calcolo?

    <p>La temperatura approssimativa a cui iniziano a formarsi i cristalli nel biodiesel. (A)</p> Signup and view all the answers

    Perché è spesso necessario miscelare il biodiesel con altri carburanti diesel anziché utilizzarlo puro?

    <p>Per ottimizzare le proprietà di flusso a basse temperature e prevenire problemi di cristallizzazione. (B)</p> Signup and view all the answers

    Quale tecnica biotecnologica viene menzionata come metodo per modificare le proprietà dell'olio e incorporare tratti desiderabili nel germoplasma ad alto rendimento?

    <p>Genome editing. (B)</p> Signup and view all the answers

    Quali sono i due principali obiettivi di miglioramento ricercati dall'industria del biodiesel?

    <p>Migliore stabilità ossidativa e migliori proprietà di flusso a basse temperature. (B)</p> Signup and view all the answers

    In che modo la selezione di una linea di soia con livelli di acido linolenico inferiori al 3% rispetto all'8% nella soia convenzionale contribuisce al miglioramento del biodiesel?

    <p>Migliora la qualità del biodiesel. (A)</p> Signup and view all the answers

    Se un biodiesel ha un elevato grado di saturazione degli acidi grassi, come influisce ciò sul suo punto di congelamento (CP)?

    <p>Aumenta il CP, peggiorando le proprietà di flusso a freddo. (A)</p> Signup and view all the answers

    Quale caratteristica rende i biocarburanti superiori ai carburanti sintetici in termini di prestazioni del motore?

    <p>Migliore potere lubrificante, riducendo l'usura delle parti meccaniche. (A)</p> Signup and view all the answers

    Qual è il principale rischio associato all'elevata capacità del biodiesel di assorbire acqua?

    <p>Corrosione delle parti del sistema di iniezione a causa della presenza di acqua. (D)</p> Signup and view all the answers

    Come influisce la presenza di materiali inorganici, come sodio e potassio, nel biodiesel sulle prestazioni del motore?

    <p>Possono produrre ceneri abrasive, causando usura tra pistone e cilindro. (D)</p> Signup and view all the answers

    Quale dei seguenti inquinanti atmosferici è generalmente ridotto dall'uso di biodiesel nei motori diesel?

    <p>Monossido di carbonio (CO). (B)</p> Signup and view all the answers

    Perché il biodiesel è in grado di ridurre le emissioni di fuliggine (particolato) rispetto al gasolio tradizionale?

    <p>Contiene ossigeno nella sua struttura molecolare, migliorando la combustione. (B)</p> Signup and view all the answers

    In che modo l'assenza di zolfo nel biodiesel influisce sulle emissioni inquinanti dei motori diesel?

    <p>Riduce le emissioni di solfati e anidride solforosa. (D)</p> Signup and view all the answers

    Quale parametro viene misurato per valutare il potere lubrificante di un biocarburante in laboratorio?

    <p>La dimensione della cicatrice formata su una superficie metallica. (B)</p> Signup and view all the answers

    Quale modifica chimica nella struttura di un biocarburante può migliorare le sue proprietà lubrificanti?

    <p>L'introduzione di doppi legami e/o di un gruppo ossidrilico (OH). (B)</p> Signup and view all the answers

    Flashcards

    Guayule

    Una pianta desertica resistente alla siccità che produce gomma naturale.

    Gomma di Guayule

    Gomma naturale senza allergeni di lattice, diversa dalla gomma importata.

    Ricinus communis

    Nome scientifico del ricino, una coltura industriale di semi oleosi.

    Ricina

    Proteina altamente tossica presente nel seme di ricino.

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    Biocarburanti

    Carburanti derivati da biomassa, potenziali provenienti da guayule e oli esausti.

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    Oli esausti

    Oli vegetali utilizzati per alimenti, riciclati per produrre biodiesel.

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    Acidi grassi liberi (FFA)

    Contaminanti presenti negli oli esausti che riducono la qualità del biodiesel.

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    Numero di acidità

    Misura del contenuto di FFA nel biodiesel, importante per la qualità.

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    Transesterificazione convenzionale

    Processo chimico per convertire oli e grassi in biodiesel, accettabile per FFA ≤0,5%.

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    FFA (Acidi grassi liberi)

    Acidi grassi presenti negli oli, problematici in alte concentrazioni nella transesterificazione.

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    Saponi nella transesterificazione

    Formati dalla reazione di FFA con i cationi del catalizzatore, riducono l'efficacia della reazione.

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    Pretrattamento acido

    Processo che trasforma FFA in esteri metilici, fondamentale quando FFA > 4%.

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    Reattori nel pretrattamento

    Involvono un primo reattore per l'esterificazione e un secondo per la transesterificazione.

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    Inibitore della transesterificazione

    Acqua formata durante la reazione che può fermare il processo.

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    Catalizzatore alcalino

    Usato nella transesterificazione per oli con FFA fino al 4%, richiede aggiustamenti.

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    Catalizzatore acido

    Usato per l'esterificazione degli FFA, richiede più tempo e alcol.

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    Viscosità cinematica

    Misura di come un liquido scorre, influenzata dalla presenza di esteri e grassi trans.

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    Punto di intorbidamento (CP)

    Temperatura in cui il carburante inizia a cristallizzare visivamente.

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    Punto di scorrimento (PP)

    Temperatura più bassa alla quale il carburante può essere versato.

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    Cristallizzazione nel biodiesel

    Processo in cui gli esteri metilici formano cristalli a basse temperature.

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    n-alcani ad alto peso molecolare

    Composti che formano cristalli di cera nel biodiesel a basse temperature.

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    Problemi di avviamento del motore

    Difficoltà a far partire il motore a causa di cristalli di cera.

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    Esteri metilici

    Prodotti della reazione tra acidi grassi e alcol, utilizzati nel biodiesel.

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    Effetti del freddo sul biodiesel

    Le basse temperature limitano l'uso del biodiesel in climi moderati.

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    Viscosità

    Capacità del biocarburante di muoversi nel motore, misura della resistenza al flusso.

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    Impatto della viscosità alta

    Cause di scarsa nebulizzazione e formazione di depositi nel motore.

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    Metodo di misurazione della viscosità

    Meccanismo che utilizza un tubo di vetro per calcolare il tempo di passaggio del carburante.

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    Limiti di viscosità negli Stati Uniti

    Limiti di viscosità per biodiesel: 1,9–4,1 cSt.

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    Limiti di viscosità in Europa

    Limiti di viscosità per biodiesel: 2,0–4,5 cSt.

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    Influenza della lunghezza della catena

    La viscosità aumenta con il numero di atomi di carbonio nella catena.

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    Effetto della saturazione sulla viscosità

    La viscosità aumenta con l'aumento del grado di saturazione.

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    Effetto del tipo di alcol

    La viscosità varia a seconda dell'alcol usato per la transesterificazione.

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    Proprietà di scorrimento a freddo

    Dipendono dalla concentrazione di acidi grassi saturi a catena lunga.

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    FAME da microalghe

    Hanno un punto di congelamento di -12°C.

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    Formula per calcolare CP

    Grado di saturazione degli AG x 1.44 – 24.8.

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    Titolazione di biodiesel

    Mischiare biodiesel con carburanti per migliorare CP.

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    Acidi grassi saturi

    Aumenti nel contenuto peggiorano il punto di congelamento.

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    Incroci e genome editing

    Tecniche per ridurre acidi grassi saturi nelle varietà.

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    Stabilità ossidativa del biodiesel

    Susceptibilità all'ossidazione quando esposto all'aria.

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    Biodiesel sintetico

    Preparato da miscele di esteri metilici di AG puri.

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    Potere lubrificante

    Capacità di un carburante di ridurre l'attrito e l'usura nei motori.

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    Corrosione

    Deterioramento delle parti del motore a contatto con l'acqua.

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    Contaminanti

    Sostanze nel biodiesel che causano sedimentazione nel motore.

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    Emissioni inquinanti

    Fumi e particelle rilasciate dai motori diesel.

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    Biodiesel

    Carburante rinnovabile che riduce le emissioni di fumi nocivi.

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    Solfati

    Composti che possono causare inquinamento quando presenti nel carburante.

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    Nitrogeno (NOx)

    Gas inquinante che aumenta con l'uso di biodiesel.

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    Study Notes

    Costi di coltivazione

    • I costi di piantagione per le colture oleaginose non commestibili sono generalmente inferiori rispetto a quelli per le colture commestibili, che richiedono maggiore nutrizione, irrigazione e mantenimento del terreno.
    • L'utilizzo di oli non commestibili riduce il costo di produzione del biodiesel grazie al basso costo delle materie prime.

    Esempio: Jatropha curcas

    • La Jatropha curcas è un cespuglio perenne resistente alla siccità, originario dell'America centrale.
    • Cresce bene in terreni poveri e in climi aridi o umidi.
    • I semi contengono un'elevata concentrazione di lipidi (circa il 35%), utilizzabili per la produzione di biocarburanti.
    • La resa in biodiesel è simile a quella della soia, ma la Jatropha non compete con le colture alimentari, potendosi coltivare su terreni marginali.

    Analisi dei semi

    • Il grafico mostra la percentuale di proteine, ceneri e lipidi nei semi, prima e dopo l'estrazione dell'olio.
    • I semi contengono un'alta percentuale di proteine, ma attualmente non sono commercialmente utilizzabili a causa di tossine presenti.
    • Il miglioramento agronomico è necessario per la produzione di biocarburanti.
    • La produzione è ad alta intensità di manodopera, poiché i frutti non maturano tutti contemporaneamente.
    • Le attrezzature per la raccolta meccanica devono ancora essere sviluppate.

    Guayule

    • Il guayule (Parthenium argentatum) è una pianta del deserto resistente alla siccità, originaria del Messico.
    • Produce gomma naturale, alternativa alla gomma di lattice.
    • Non contiene allergeni del lattice, evitando reazioni allergiche.
    • Attualmente è coltivato in Arizona.
    • La ricerca si concentra su cultivar resistenti al freddo, sulla gestione dell'irrigazione e sul controllo degli insetti e delle erbe infestanti.
    • Può essere utilizzato per la produzione di biocarburanti dalla biomassa residua.

    Ricino

    • Il ricino (Ricinus communis) è una coltura oleosa con un alto contenuto di olio di semi (circa il 50%).
    • Il seme contiene la ricina, una proteina tossica.
    • Può essere utilizzato nelle zone aride.

    Lipidi di qualità inferiore

    • Gli oli vegetali esausti o sottoprodotti di estrazione possono essere fonti di lipidi per la produzione di biocarburanti.
    • Gli oli vegetali esausti possono avere un basso contenuto di lipidi e alti livelli di acidi grassi liberi (FFA).
    • L'alto livello di FFA può danneggiare i serbatoi e le pompe di iniezione del carburante.
    • I pretrattamenti sono necessari per gli oli con alti livelli di FFA prima della transesterificazione.

    Pretrattamento acido

    • Un pretrattamento acido converte acidi grassi liberi (FFA) in esteri metilici.
    • Questo migliora la transesterificazione alcalina.
    • La catalisi acida può essere utilizzata per l'esterificazione dei FFA.
    • Temperature di reazione più elevate e tempi di reazione più lunghi sono necessari rispetto alla catalisi alcalina.

    Proprietà di autoaccensione

    • Il numero di cetani (CN) è un parametro importante per i carburanti diesel, che indica la prontezza all'autoaccensione.
    • Un CN elevato implica un piccolo ritardo di accensione.
    • I carburanti biodiesel hanno generalmente un CN più alto rispetto ai carburanti diesel tradizionali.

    Viscosità

    • La viscosità è la resistenza al flusso di un liquido.
    • I biocarburanti hanno viscosità confrontabile con i carburanti diesel.
    • La viscosità è influenzata dalla lunghezza, dalla saturazione e dalla ramificazione delle catene degli acidi grassi.
    • La viscosità è influenzata dai metodi di produzione e dalla tipologia di materia prima impiegata.

    Corrosione

    • I componenti del motore, spesso in acciaio o carbonio, possono subire corrosione a contatto con l'acqua.
    • I biocarburanti possono contenere quantità maggiori di acqua rispetto ai carburanti fossili tradizionali.
    • È necessario eliminare l'acqua per prevenire danni al motore.
    • Il biodiesel può contenere contaminanti che possono formare particelle sedimentate e essere abrasive.

    Emissioni inquinanti

    • I motori diesel devono soddisfare i limiti di emissioni di monossido di carbonio (CO), idrocarburi totali (THC) e particolato.
    • Il biodiesel riduce la quantità di fuliggine prodotta.

    Biodegradabilità

    • Il biodiesel è facilmente biodegradabile sia in ambiente acquatico che terrestre.
    • La degradazione può ripristinare un suolo contaminato in 4-6 settimane.
    • Il biodiesel migliora la biodegradabilità dei carburanti diesel tradizionali.

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    Description

    Questo quiz esplora il guayule e il ricino come colture alternative per regioni desertiche e per la produzione di biodiesel. Analizza anche i vantaggi e le sfide associate a queste colture. Le domande coprono aspetti tecnici e di mercato legati a queste risorse sostenibili.

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