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Archivio digitale delle tesi discusse presso l'Università di Pisa

Tesi etd-02062012-120243


Tipo di tesi
Tesi di laurea specialistica
Autore
MANCINI, ANDREA
URN
etd-02062012-120243
Titolo
Caratterizzazione di impianto pilota per la produzione di olio vegetale e biodiesel da girasole
Dipartimento
INGEGNERIA
Corso di studi
INGEGNERIA CHIMICA
Relatori
relatore Prof. Nicolella, Cristiano
relatore Prof. Tognotti, Leonardo
controrelatore Prof. Vitolo, Sandra
Parole chiave
  • olio
  • biodiesel
  • girasole
  • alto oleico
  • impianto pilota
Data inizio appello
23/02/2012
Consultabilità
Parziale
Data di rilascio
23/02/2052
Riassunto
La limitata disponibilità dei combustibii fossili, unita alla diminuzione dei livelli
di emissioni dei gas serra imposti dal Protocollo di Kyoto, ha prodotto un interesse
crescente, sia a livello scientifico che politico, verso la produzione di biocombustibili:
a tale proposito si registra un interesse verso l’uso a scopi energetici dell’olio vegetale
e del biodiesel da esso ottenibile.
Il presente studio ha la finalità di valutare la conversione ad uso energetico di varietà
alto-oleiche di girasole: lo studio è stato effettuato su infrastrutture, installate
presso il Centro di Ricerca Interdipartimentale Biomasse da Energia (C.R.I.B.E.) di
San Piero a Grado (PI), di taglia tipica di una filiera corta, per valutare, in un piccolo
contesto rurale, la fattibilità tecnologica del processo, da alimentare con materie
prime del territorio.
In tal senso, il lavoro si inserisce in un più ampio insieme di studi effettuati sulla
filiera corta di produzione e utilizzo di olio vegetale e biodiesel, ma a differenza di
altri studi l’analisi qui proposta si inserisce su un effettiva sperimentazione comprendente
tutte le fasi -agraria, chimica, energetica- strettamente connesse tra di loro:
ciò permette di ottenere dati coerenti con la filiera di una reale azienda agricola,
poiché le sperimentazioni nei vari ambiti si sviluppano sinergicamente su una taglia
produttiva idonea.
La filiera di produzione dell’olio vegetale si articola nella fase agricola di produzione
del seme e nella fase di estrazione dell’olio: quest’ultimo può essere utilizzato
direttamente a fini energetici oppure può essere trans-esterificato a biodiesel, dando
vita alla filiera del biodiesel.
Lo studio in questione ha riguardato gli aspetti tecnologici del processo di produzione
di olio e del co-prodotto, il panello di estrazione, di tre varietà di girasole
(due alto-oleiche, PR64 H41 e PR64 H31, e una convenzionale, Coralia), e la successiva
trans-esterificazione dell’olio ricavato dalla varietà alto-oleica PR64 H31: tali processi produttivi sono stati eseguiti sull’impianto pilota di produzione di biodiesel
da semi oleaginosi denominato “VEGA”.
Per quanto riguarda la fase di produzione dell’olio vegetale, lo studio si è concentrato
sulla messa a punto dell’impianto di spremitura meccanica, definendo la
procedura di conduzione e valutando le rese di estrazione dai semi delle cultivar
analizzate. La caratterizzazione qualitativa è stata condotta sui semi, sull’olio e sul
co-prodotto, il panello di estrazione: le caratteristiche indagate per le tre componenti
della filiera sono state il contenuto di umidità, la composizione in carbonio,
idrogeno e azoto, il contenuto di carbonio fisso, ceneri e sostanza volatile, e il potere
calorifico; mentre per i semi e il panello si è valutato il contenuto in olio, per l’olio si
sono analizzate le principali proprietà richieste dalla norma DIN V 51605 per l’uso
a scopo motoristico dell’olio di colza, valutando la rispondenza ai limiti imposti.
Per la produzione di biodiesel dal solo olio di H31, lo studio si è sviluppato
partendo dall’esecuzione della reazione su scala di laboratorio, al fine di determinare
i parametri e la procedura di conduzione della reazione su impianto, e dallo studio
delle operazioni di purificazione del metanolo, effettuabili solo in laboratorio, per
giungere alla trans-esterificazione sull’impianto, con la relativa esecuzione dei bilanci materiali.
Oltre alle analisi di potere calorifico, contenuto in carbonio, idrogeno e azoto, e di
sostanze volatili, carbonio fisso e ceneri, sono state condotte le analisi per l’idoneità
del biodiesel prodotto all’uso come combustibile per autotrazione, secondo quanto
imposto dalla normativa UNI EN 14214.
L’intera attività di caratterizzazione qualitativa e quantitativa ha permesso di
definire alcuni indici di prestazione, in riferimento all’efficienza di conversione di
massa e di energia.
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