GLI OLI VEGETALI
COMBUSTIBILI DI ORIGINE VEGETALE LIQUIDI CHE POSSONO AVERE IMPIEGHI SIMILI A QUELLI DEL GASOLIO

La sostituzione del gasolio con un carburante alternativo di origine vegetale ha molteplici vantaggi.

Gli oli vegetali consentono un risparmio nelle emissioni in atmosfera di anidride carbonica.
Essi sono ottenuti dagli organismi vegetali, che sottraggono l'anidride carbonica dall'atmosfera attraverso la fotosintesi clorofilliana, per produrre nuova biomassa vegetale. Di conseguenza il bilancio netto dell'emissione di anidride carbonica nell'atmosfera è nullo.
Diverso è il caso dei prodotti di origine fossile: il petrolio ha origine dalla decomposizione degli organismi vegetali vissuti in ere geologiche lontane, per cui il momento della fissazione dell'anidride carbonica nella biomassa vegetale è lontano dal momento dell'emissione in atmosfera nel corso dell'utilizzo dei prodotti petroliferi ed il bilancio netto non può essere considerato nullo.
Gli oli vegetali sono una fonte rinnovabile di energia.
Essi sono prodotti a partire dagli organismi vegetali e non sono, pertanto, soggetti ad esaurimento.
La quantità di petrolio disponibile è "finita", poiché si è formata in epoche geologiche lontane.
Gli oli vegetali sono una fonte di energia diffusa.
Sono ottenuti da molte tipologie di organismi vegetali, la cui diffusione interessa quasi tutta la Terra.
Ne consegue che la produzione degli oli vegetali può avvenire nello stesso Paese che lo utilizza, aumentando l'autonomia energetica locale.
L'approvvigionamento di petrolio subisce, invece, importanti oscillazioni in risposta agli eventi internazionali, sia in termini di disponibilità, sia in termini di prezzo al barile.

Gli oli vegetali sono biocombustibili liquidi, prodotti mediante l'estrazione dalle colture dedicate oleaginose (oli grezzi, senza necessità di raffinazione) o recuperati attraverso la raccolta differenziata degli oli alimentari esausti.

Immagine di una coltivazione di girasole. I semi oleosi contengono in media il 50 % ss. di materia grassa. il girasole predilige climi temperati caldi e terreni con un'abbondante riserva idrica.

La proprietà degli oli vegetali come carburanti

La sostituzione del gasolio con gli oli vegetali deve tenere in considerazione alcune caratteristiche che li differenziano dal concorrente fossile.

Gli oli vegetali hanno un'intensità energetica simile, ma inferiore a quella del gasolio. L'intensità energetica è inferiore del 15-20 % rispetto a quella del gasolio, se misurato sulla massa, e del 10-11 % se misurato sui volumi.
Gli oli vegetali contengono fosfolipidi che possono assorbire l'umidità dall'aria e formare gomme insolubili nei serbatoi, nelle tubazioni e nei filtri. Il fosforo causa un aumento dell'indice di carbonioso "Conradson", determinando deposizioni nella camera di combustione. Il contenuto di fosforo può però variare da olio a olio (l'olio di girasole ha un contenuto di fosfatidi pari a circa lo 0,5 %, mentre l'olio di soia si aggira attorno allo 0,2%).
Il "numero di cetano" per gli oli grezzi varia da 30 a 40, in funzione del grado di saturazione e della lunghezza della catena degli acidi grassi, mentre il "numero di cetano" del gasolio è pari a 48.
L'infiammabilità degli oli vegetali, espressa come "flashpoint", è pari a 300 °C, mentre per il gasolio è di 60-73 °C. La notevole differenza può essere attribuita alla maggiore lunghezza della catena di atomi di carbonio ed al maggiore grado di insaturazione (da 3 a 6 doppi legami) dell'olio rispetto agli idrocarburi contenuti nel gasolio.

Come possono essere impiegati gli oli vegetali?

Gli oli vegetali trovano nell'alimentazione degli impianti per la produzione. di energia termica ed elettrica la loro più ampia applicazione. Nel settore dei trasporti, invece, il loro utilizzo è attualmente limitato a causa delle loro caratteristiche.

Autotrazione - energia meccanica
L'applicazione su larga scala per l'autotrazione non è attualmente proponibile, poiché necessita di importanti modifiche nella progettazione dei motori e nell'organizzazione della rete di distribuzione, in considerazione della loro maggiore viscosità rispetto al gasolio.
Si riporta, tuttavia, come l'alimentazione dei trattori avvenga già in Germania.
Riscaldamento - energia termica
Sono già disponibili sul mercato alcuni impianti di taglie comprese tra i e 10 MW.
Per l'utilizzo al 100 % nelle caldaie normalmente alimentate con il gasolio, sono necessarie alcune modifiche:
- la geometria degli ugelli di polverizzazione deve essere lèggermente differente dà quella utilizzata per il gasolio (45° nel primo caso, contro i 60° del secondo), a causa della maggiore viscosità degli oli vegetali;
- la temperatura ottimale di preriscaldamento del combustibile è di 65°C~ mentre la pressione di atomizzazione di 2,2 MPa;
Rendimento della conversione in energia termica = 40-50 %.
Produzione di energia elettrica e cogenerazione.
Gli oli vegetali possono essere utilizzati per l'alimentazione di gruppi elettrogeni.
Rendimento della conversione in energia elettrica: sotto 1MW è pari a 42 % sopra 1MW è pari al 45 %.

Come sono prodotti gli oli vegetali?

La materia prima per la produzione degli oh vegetali e costituita dai semi delle colture oleaginose.
Nei climi temperati, le principali colture oleaginose sono il girasole, il colza e, soprattutto negli Stati Uniti, la soia.
Nei climi mediterranei possono essere utilizzate altre specie appartenenti alla famiglia delle Brassicacee, quali Brassica carinata e Crambe abyssinica.

Immagine di un'infiorescenza del colza. I semi oleosi contengono in media il 45 % sul peso secco (s.s.) di materia grassa. Il colza predilige i climi temperati, umidi e non troppo soleggiati e terreni drenanti. E molto diffuso in Germania ed Austria, dove è la principale coltura oleaginosa per la produzione del biodiesel.

Fasi di preparazione e purificazione dell'olio vegetale.

Pulizia
I semi oleosi, prima della lavorazione, devono essere separati dalle eventuali impurità (ferro, pietrisco, terra), derivate dalle operazioni di raccolta i.n campo e di trasporto nei sui. L'operazione si rende necessaria, per ottenere una buona qualità del prodotto e per preservare l'iritegrità dell'impianto I materiali metallici sono eliminati con elettromagneti, per quelli non metallici, invece, si ricorre a vibrovagli.
Decorticazione
In questa fase e eliminato lo strato protettivo ligno-cellulosico, detto pericarpo, che caratterizza in particolare i semi di girasole Questo strato non contiene olio ed il relativo contenuto proteico e generalmente modesto.
La decorticazione consente di diminuire la dimensione delle presse e la relativa abrasione I decorticatori sono essenzialmente di due tipi a cilindro e a dischi Il principio su cui operano e, tuttavia, analogo leggera pressione sul seme per l'apertura del pericarpo e separazione dalla mandorla mediante corrente d'aria La decorticazione non e mai totale, tende, infatti, a raggiungere un compromesso fra eliminazione del pericarpo e perdita di sostanza grassa durante il processo1.
Macinazione
L'olio e contenuto nelle cellule oleifere all'interno dei vacuoli La rottura di queste strutture, mediante schiacciamento per lacerazione o laminazione, determina un incremento della velocità di estrazione.
Riscaldamento e condizionamento
Il riscaldamento aumenta la velocità di estrazione dell'olio e rende più efficiente il drenaggio della matrice proteica.

Estrazione
Il contenuto in materia grassa all'interno di semi delle colture oleaginose è in media del 42 %.
L'estrazione avviene mediante sistemi combinati meccanici (pressione mediante pressa idraulica o meccanica a vite) e chimici (estrazione con solventi).
In linea indicativa, l'estrazione meccanica è operata su semi contenenti materia grassa in quantità superiore al 20%, mentre per valori inferiori si procede con quella chimica.
L'estrazione meccanica può essere totale o parziale: nel primo caso, la maggior parte dell'olio presente è estratta in un solo passaggio; nel secondo, ne viene estratta una quantità minore ed il residuo è trattato chimicamente, ottenendo una farina. La spremitura totale, ottenuta impiegando presse continue, comporta un assorbimento di circa 45 kWh/t di seme e fornisce un pannello proteico con residuo oleoso minimo del 5-12 % Nel secondo caso, invece, la spremitura lascia un contenuto in olio superiori, pari al 20-24 %.
Per quanto riguarda i sistemi chimici, essi si basano sulla solubilità dei grassi nei solventi organici.
La diffusione della materia grassa è influenzata dalla durata del processo, in quanto l'olio proveniente dalla rottura delle cellule oleifere è recuperato per diluizione diretta con .11 solvente, mentre quello delle cellule integre per diffusione. In una prima fase, quindi, la quantità di olio estratta è direttamente proporzionale al tempo e la maggior parte dell'olio, comunque, viene estratta nei primi 30 minuti, durante i quali si riesce ad ottenere un residuo grasso del 2, 5% circa per il girasole e dell'1,4% circa per il colza. Per ridurre il residuo a meno dell'1%, invece, occorre superare le due ore nel colza e un'ora nel girasole.
Altri parametri o fattori tecnologici che influenzano il procedimento sono la quantità, la temperatura ed il tipo di solvente.
Il rapporto seme-solvente, in particolare, può raggiungere valore limite di 1:18. Ulteriori aumenti determinano incrementi di resa ridotti. Il processo estrattivo migliora con l'impiego di temperature crescenti fino a 50°C, oltre le quali tende a decrescere.
I solventi utilizzati generalmente sono esano, benzina solvente, tricloroetilene e solfuro di carbonio.
In linea generale, un aumento del potere solvente è accompagnato da un peggioramento delle caratteristiche dell'olio. L'estrazione tramite solvente può essere condotta con flussi di materia in controcorrente per percolazione (si ottiene facendo cadere sulla massa il solvente per gravità), per immersione (si immerge nel solvente in movimento la massa da disoleare) ed in controcorrente mista.
In tutti i casi, quindi, l'expeller con minore contenuto in olio viene in contatto con il solvente a minore concentrazione.
La resa media in olio del processo di estrazione è circa il 36-38 % in peso di olio.
Gli oli grezzi possono essere utilizzati direttamente per la produzione energetica.