Tesi di dottorato

Per biodiesel si intende un composto di origine biologica che può essere sostituito al diesel derivato dal petrolio. La materia prima dalla quale si ottiene biodiesel è l'olio vegetale. L'olio vegetale generalmente non può essere utilizzato nei motori diesel. Per questo l'olio vegetale deve subire un processo di trasformazione chimica per la conversione in biocombustibile. Il più diffuso metodo di conversione dell'olio vegetale a fini energetici è la reazione di transesterificazione. Nella pratica industriale la reazione di transesterificazione degli oli vegetali è condotta facendo reagire l'olio con metanolo in presenza di catalizzatori basici in fase omogenea, da questa reazione si ottiene una miscela di esteri comunemente denominata biodiesel. Esiste tuttavia la possibilità di convertire gli oli vegetali in biodiesel tramite hydrocracking. Questo ultimo tipo di trasformazione, anche se consente l'ottenimento di un prodotto sotto numerosi aspetti migliore del biodiesel da transesterificazione, è ancora oggi non interamente applicabile su larga scala. Il fattore che limita la competitività del biodiesel rispetto al diesel convenzionale è il suo maggior costo, il quale deriva principalmente dal costo dell'olio vegetale. Per questo è necessaria una ottimizzazione termodinamica del processo di produzione di biodiesel. Tale ottimizzazione consente la riduzione dell'energia necessaria al processo. Innanzitutto è necessario rielaborare un nuovo sistema di trattamento degli oli vegetali quando essi vengono destinati al mercato energetico e sviluppare nuove fonti di produzione di oli non in conflitto con il mercato alimentare. Molte delle fasi di trattamento sono applicate alla materia prima allo scopo di fornire un olio vegetale di grado commestibile e risultano talvolta eccessive per il mercato energetico. Questo aspetto conduce ad una riduzione del costo dell'olio. Inoltre il processo di trasformazione dell'olio a biodiesel è oggi eseguito con molte inefficienze energetiche. Una accurata revisione del layout di impianto o più semplicemente delle condizioni di temperatura e pressione di alcuni punti nell'intero processo può ridurre la richiesta di energia necessaria per la trasformazione. Tale ottimizzazione multi-obiettivo necessita però di dati su alcune proprietà termofisiche di importanti composti coinvolti nel processo, non conosciute. Per questo è stato pianificato un lavoro inerente la transesterificazione di olio di semi di girasole con metanolo in presenza di KOH omogeneo dal punto di vista degli equilibri di fase, dell'equilibrio chimico e della cinetica chimica. Tali tre ambiti possono essere tra loro collegati attraverso un approccio termodinamico. Per l'ottenimento dei risultati nei tre ambiti è stato necessario lo sviluppo preliminare di tecniche chimico-analitiche in cromatografia liquida. I risultati ottenuti collaborano allo sviluppo di un nuovo approccio all'ottimizzazione termodinamica di processi biotecnologici.