Carburanti per autotrazione: chimica

[Ciliegioso]

Salve a tutti vorrei inserire una discussione dove chiarire in maniera semplice di cosa parliamo quando trattiamo l'argomento carburanti per motori perché spesso non c'è molta chiarezza sull'argomento. Partiamo dal Diesel.

DIESEL
Il gasolio (o diesel) è una miscela complessa di idrocarburi e altre sostanze chimiche, simile alla benzina, ma con una gamma di idrocarburi più pesante e una composizione diversa. Gli idrocarburi che compongono il gasolio hanno in genere tra 12 e 20 atomi di carbonio. Qui un elenco dettagliato delle principali sostanze chimiche presenti nel gasolio:

1. Alcani (paraffine)
Gli alcani costituiscono una parte significativa del gasolio e variano in catene lineari o ramificate.

• Dodecano (C12H26)
• Tridecano (C13H28)
• Tetradecano (C14H30)
• Pentadecano (C15H32)
• Esadecano (C16H34)
• Eptadecano (C17H36)
• Ottadecano (C18H38)
• Nonadecano (C19H40)
• Eicosano (C20H42)

2. Cicloalcani (nafteni)
I cicloalcani sono idrocarburi ciclici e sono presenti in quantità significative nel gasolio.

• Ciclopentano (C5H10)
• Cicloesano (C6H12)
• Decalina (C10H18)
• Metilcicloesano (C7H14)
• Altri cicloalcani (C12-C20)

3. Aromatici
Gli aromatici nel gasolio forniscono energia e contribuiscono alla viscosità del carburante, ma la loro presenza è limitata dalle normative EU per ridurre le emissioni nocive.

• Benzene (C6H6) - Presente in quantità minime.
• Toluene (C7H8)
• Xileni (C8H10)
• Naftalene (C10H8) - Un composto aromatico a due anelli.
• Metilnaftalene (C11H10) - Simile al naftalene ma con un gruppo metilico aggiuntivo.
• Fenantrene (C14H10)

4. Olefine
Le olefine (alcheni) sono presenti solo in piccole quantità nel gasolio rispetto alla benzina, perché tendono a polimerizzarsi e formare depositi. Questi sono i principali autori delle cosiddette "incrostazioni".

• Butene (C4H8)
• Esene (C6H12)

5. Zolfo
Tradizionalmente, il gasolio conteneva quantità significative di zolfo, ma a causa delle normative ambientali, il gasolio moderno è a basso tenore di zolfo (ULSD). Tuttavia, piccole tracce di zolfo possono ancora essere presenti. Lo zolfo era il principale lubrificante delle parti meccaniche del motore, ora quasi del tutto rimosso perché fortemente inquinante per l'aria e tossico per gli esseri umani.

6. Additivi
Gli additivi vengono introdotti nel gasolio per migliorare le sue prestazioni e ridurre l'impatto ambientale. I gasoli premium li contengono sempre.

• Inibitori di corrosione - Proteggono le parti metalliche del motore dalla corrosione.
• Detergenti - Mantengono puliti gli iniettori e altri componenti del motore.
• Modificatori del numero di cetano - Sostanze come nitrito di isopropile per migliorare l'accensione del gasolio aumentando il numero di cetano.
• Depressori del punto di scorrimento - Evitano che il carburante si solidifichi a basse temperature.
• Inibitori di schiuma - Per ridurre la formazione di schiuma durante il rifornimento.
• Stabilizzanti - Impediscono l'ossidazione del carburante durante lo stoccaggio.

7. Composti ossigenati
I composti ossigenati sono usati occasionalmente come additivi per migliorare la combustione e ridurre le emissioni.

• Esteri metilici degli acidi grassi (FAME) - Presenti nel biodiesel.
• Diisopropil etere (DIPE) - Un esempio di composto ossigenato usato in piccole quantità.

8. Poliaromatici (PAH)

• Gli idrocarburi policiclici aromatici (PAH) sono presenti in piccole quantità, ma sono regolamentati a causa della loro tossicità e del loro potenziale cancerogeno. Esempi:
  • Pirene (C16H10)
  • Fluorene (C13H10)
  • Crisene (C18H12)

9. Metalli (tracce)

• Piccole quantità di metalli possono essere presenti a causa dell'origine fossile della materia prima e del processo di raffinazione/distillazione, ma sono altamente indesiderati in quanto rovinano i catalizzatori. Alcuni esempi includono:
  • Nichel
  • Vanadio

10. Acqua

• L'acqua può essere presente nel gasolio a causa della condensazione durante il trasporto o lo stoccaggio. L'acqua è altamente indesiderata, poiché può causare problemi di combustione e la crescita di batteri o alghe nel carburante.

Riassunto
Il gasolio è una miscela complessa di idrocarburi con catene più lunghe rispetto alla benzina, con una presenza di alcani, cicloalcani e aromatici, oltre a una gamma di additivi per migliorare le prestazioni e ridurre l'impatto ambientale. Il colore naturale di un gasolio di buona qualità deve essere giallo chiaro con riflessi opachi bluastri allo scorrimento.

BENZINA
La benzina è una miscela complessa di idrocarburi e altre sostanze chimiche. Questi componenti variano a seconda del tipo di benzina e dei processi di raffinazione, ma in generale, la benzina è composta principalmente da idrocarburi con un numero di atomi di carbonio che varia tra C4 e C12. Ecco un elenco dettagliato delle principali sostanze chimiche presenti nella benzina:

1. Alcani (paraffine)

• Butano (C4H10)
• Pentano (C5H12)
• Esano (C6H14)
• Eptano (C7H16)
• Ottano (C8H18) - L'isoottano è un riferimento importante per la valutazione dell'indice di ottano della benzina (ossia il potere anti-detonante all'interno del motore). Il numero di ottano deriva da studi e scoperte fatte sulla resina di un pino degli Stati Uniti occidentali, il pino di Jeffrey (Pinus jeffrey..veramente una bella conifera se volete vi racconto la storia)
• Nonano (C9H20)
• Decano (C10H22)
• Undecano (C11H24)
• Dodecano (C12H26)

2. Cicloalcani (nafteni)

• Cicloesano (C6H12)
• Metilcicloesano (C7H14)
• Ciclopentano (C5H10)
• Altri cicloalcani (C7-C12)

3. Alcheni (olefine)

• Butene (C4H8)
• Pentene (C5H10)
• Esene (C6H12)
• Etene (C2H4)

4. Aromatici

• Benzene (C6H6) - Presente in piccole quantità, ma è regolamentato a causa della sua tossicità.
• Toluene (C7H8) - Utilizzato per aumentare l'indice di ottano.
• Etilbenzene (C8H10)
• Xileni (C8H10) (orto-xilene, meta-xilene, para-xilene)
• Trimetilbenzene (C9H12)

5. Additivi e composti ossigenati

• MTBE (metil-terziario-butil-etere) - Un ossigenato utilizzato per migliorare la combustione.
• ETBE (etil-terziario-butil-etere)
• TAME (terziario-amile-metile-etere)
• Etanolo (C2H5OH) - Spesso aggiunto per ridurre le emissioni di CO e per aumentare l'ossigenazione. Distillato a partire dalla canna da zucchero, dall'amido di mais e dalla barbabietola da zucchero nella tipologia "bioetanolo" presente nelle benzine E5, E10, E85 ecc..
• Metanolo (CH3OH) - Talvolta usato in piccole quantità come additivo.

6. Antiossidanti

• Butilidrossitoluene (BHT) - Aggiunto per prevenire l'ossidazione del carburante.
• Alchilfenoli - Utilizzati anche come antiossidanti.

7. Inibitori di corrosione

• Composti organici che formano uno strato protettivo per prevenire la corrosione dei serbatoi e delle tubature. Soprattutto se la benzina contiene etanolo.

8. Detergenti

• Aggiunti per mantenere pulito il sistema di iniezione del carburante e prevenire l'accumulo di depositi sulle valvole e nei cilindri.

9. Coloranti

• Utilizzati per differenziare i tipi di carburante. In alcuni Paesi, la benzina agricola o meno tassata può essere colorata per distinguerla dalla benzina per uso stradale. Oggi sono stati tolti ma in passato la benzina era rossa e verde.

La composizione esatta della benzina può variare notevolmente a seconda del paese, delle normative locali e del tipo di benzina (es. benzina senza piombo, benzina premium). Il colore naturale di una benzina di buona qualità deve essere il più trasparente possibile: giallo molto chiaro/quasi trasparente o trasparente.

 

[albert56]

Il gasolio (o diesel)

meno male che l'hai chiamato gasolio, dato che non sopporto chiamarlo diesel, infatti qualcuno ha già la caldaia a diesel...asinata più grossa non si può dire!

 

[Ciliegioso]

GPL
Il GPL (Gas di Petrolio Liquefatto) è una miscela di idrocarburi leggeri, principalmente propano e butano, derivata dalla raffinazione del petrolio greggio e dalla lavorazione del gas naturale. Il GPL è utilizzato come combustibile per riscaldamento, autotrasporti e in altre applicazioni. È la frazione più leggera dei distillati del petrolio ed è spesso considerato uno scarto. Ecco un elenco dettagliato delle principali sostanze chimiche che compongono il GPL:

1. Propano (C3H8)

• Il propano è un idrocarburo saturo (alcano) composto da tre atomi di carbonio e otto di idrogeno. È il componente principale del GPL, soprattutto nelle miscele utilizzate in climi più freddi, perché rimane allo stato gassoso a basse temperature.

2. Butano (C4H10)

• Il butano è un altro alcano, composto da quattro atomi di carbonio e dieci di idrogeno. È utilizzato nel GPL in combinazione con il propano. A differenza del propano, il butano tende a liquefarsi più facilmente a temperatura ambiente e bassa pressione, perciò è più comune nelle miscele di GPL usate in climi caldi.

Ci sono due isomeri del butano:

• n-Butano (butano lineare)
• Iso-butano (2-metilpropano) - Un isomero ramificato del butano che viene utilizzato per migliorare alcune proprietà della miscela.

3. Etene (C2H4) e Propilene (C3H6)

• Piccole quantità di etene (alchene con due atomi di carbonio) e propilene (alchene con tre atomi di carbonio) possono essere presenti nel GPL. Questi composti sono alcheni e hanno un legame doppio tra gli atomi di carbonio. Sono impurità minori e non giocano un ruolo significativo nelle proprietà del GPL, ma possono essere presenti come sottoprodotti della raffinazione.

4. Etano (C2H6)

• L'etano è un altro idrocarburo saturo che può essere presente in tracce nel GPL, soprattutto quando derivato dalla lavorazione del gas naturale. Non è un componente principale ma può essere presente in piccole quantità.

5. Additivi

• Il GPL viene trattato con additivi per migliorare la sicurezza e le prestazioni.
• Odoranti: Il GPL è inodore in forma pura, quindi viene aggiunto un composto chiamato etilmercaptano (C2H5SH) o tetraidrotiofene (THT) per renderlo riconoscibile al naso in caso di perdite.
• Inibitori di corrosione: Sono talvolta aggiunti per proteggere i serbatoi e le tubature dalla corrosione.

6. Impurità minori
Il GPL può contenere tracce di altre sostanze come:

• Metano (CH4): Piccole quantità di metano, il più semplice degli alcani, possono essere presenti come impurità, specialmente nel GPL derivato dal gas naturale.
• Anidride carbonica (CO2): Tracce di anidride carbonica possono essere presenti come sottoprodotto dei processi di raffinazione.
• Acqua (H2O): Anche se indesiderata, piccole quantità di acqua possono essere presenti, ma vengono in genere rimosse per evitare problemi con il congelamento e la corrosione.

Riassunto
Il GPL è principalmente composto da propano (C3H8) e butano (C4H10), con piccole quantità di altre sostanze come etene (C2H4), propilene (C3H6), e impurità come etano (C2H6). Viene anche trattato con additivi come etilmercaptano per la sicurezza (per renderlo riconoscibile a olfatto in caso di perdite). La composizione esatta del GPL nelle varie percentuali può variare leggermente a seconda della sua origine (raffinazione del petrolio o estrazione del gas naturale) e delle condizioni climatiche in cui viene utilizzato.

METANO (GAS NATURALE)
Il metano (CH₄) è un idrocarburo semplice, composto da un solo atomo di carbonio e quattro atomi di idrogeno. È il componente principale del gas naturale, che viene utilizzato come combustibile per riscaldamento, produzione di energia elettrica e come carburante per veicoli (gas naturale compresso o liquefatto, CNG o LNG). Non deriva quindi dal petrolio ma come il carbone di trova in giacimenti a se stanti (in sacche nel sottosuolo in questo caso). Il metano in sé è un singolo composto chimico, ma quando parliamo di gas naturale, ci riferiamo a una miscela di metano con altre sostanze chimiche in tracce. Ecco un elenco dettagliato delle sostanze chimiche presenti nel gas naturale, con il metano come componente principale:

1. Metano (CH₄)

• Il metano è l'idrocarburo più semplice e costituisce generalmente il 70-90% del gas naturale. È composto da un atomo di carbonio legato a quattro atomi di idrogeno. È un gas incolore, inodore e altamente infiammabile. Combinandosi con l'ossigeno forma una miscela esplosiva.

2. Etano (C₂H₆)

• L'etano è il secondo componente più abbondante nel gas naturale, costituito da due atomi di carbonio e sei di idrogeno. Di solito rappresenta il 5-15% del gas naturale. Come il metano, l'etano è un idrocarburo saturo.

3. Propano (C₃H₈)

• Il propano è presente in quantità minori, tra lo 0,1% e il 5% del gas naturale. È un idrocarburo a catena più lunga rispetto al metano e all'etano e viene spesso separato dal gas naturale e venduto come GPL (gas di petrolio liquefatto).

4. Butano (C₄H₁₀)

• Anche il butano è presente in piccole quantità, meno dell'1%. Come il propano, può essere separato dal gas naturale per essere utilizzato nel GPL.

5. Anidride carbonica (CO₂)

• L'anidride carbonica è presente in tracce nel gas naturale, di solito tra lo 0,1% e il 1%. Viene rimossa in gran parte durante il processo di purificazione del gas naturale, poiché non è combustibile.

6. Azoto (N₂)

• L'azoto è un gas inerte che può essere presente in piccole quantità (0,1-5%) nel gas naturale. Non è combustibile e viene generalmente rimosso o ridotto durante la lavorazione.

7. Zolfo (H₂S e mercaptani)

• Tracce di composti di zolfo come l'idrogeno solforato (H₂S) e i mercaptani possono essere presenti nel gas naturale. L'H₂S è tossico e corrosivo, quindi viene rimosso durante il processo di purificazione. I mercaptani sono a volte aggiunti artificialmente per dare al gas naturale il suo caratteristico odore pungente, rendendolo rilevabile in caso di perdite.

8. Elio (He)

• L'elio può essere presente in piccolissime quantità nel gas naturale. Non è combustibile e viene spesso estratto commercialmente dal gas naturale.

9. Acqua (H₂O)

• Anche l'acqua può essere presente in forma di vapore nel gas naturale e viene generalmente rimossa durante il processo di trattamento per evitare problemi di condensa e corrosione nelle condutture.

10. Idrocarburi più pesanti (C₅H₁₂ e oltre)

• Tracce di idrocarburi più pesanti come pentano (C₅H₁₂) e esano (C₆H₁₄) possono essere presenti in piccolissime quantità. Questi idrocarburi vengono spesso separati dal gas naturale e venduti come liquidi del gas naturale (NGL).

Riassunto
Il metano (CH₄) è il componente principale del gas naturale, con piccole quantità di etano (C₂H₆), propano (C₃H₈), butano (C₄H₁₀) e tracce di anidride carbonica (CO₂), azoto (N₂), idrogeno solforato (H₂S), mercaptani, elio (He) e acqua (H₂O). Questi componenti variano a seconda del giacimento da cui il gas naturale è estratto e dei processi di raffinazione utilizzati per purificarlo.

 

[albert56]

Il colore naturale di una benzina di buona qualità deve essere il più trasparente possibile: giallo molto chiaro/quasi trasparente.

infatti l'ho sempre vista così, al punto che puoi scambiarla per acqua se non l'annusi...una volta la super era rossa e la normale gialla e l'agricola verde

 

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BIOCARBURANTI
BIODIESEL FAME (BIODIESEL DI PRIMA GENERAZIONE)
Il biodiesel FAME (Fatty Acid Methyl Ester) è un tipo di biodiesel prodotto attraverso la transesterificazione di oli vegetali o grassi animali. Il processo di transesterificazione consiste nella reazione di un trigliceride (il principale componente degli oli e dei grassi) con un alcol (generalmente metanolo) in presenza di un catalizzatore, come l'idrossido di sodio (NaOH), per produrre esteri metilici degli acidi grassi (FAME) e glicerolo (glicerina) come sottoprodotto.

Caratteristiche del Biodiesel FAME

• Il biodiesel FAME è chimicamente diverso dal diesel fossile, ma è utilizzabile nei motori diesel con piccole modifiche o additivi, ed è spesso miscelato con il diesel fossile in proporzioni come richiesto dalle normative UE B5 (5% biodiesel, 95% diesel fossile) o B20 (20% biodiesel, 80% diesel fossile).
• È considerato un carburante più sostenibile rispetto al diesel convenzionale perché deriva da fonti rinnovabili e può contribuire alla riduzione delle emissioni di gas serra.

Processo di produzione
Durante la produzione di FAME, i trigliceridi presenti nei grassi vegetali o animali vengono trasformati in esteri metilici e glicerolo. Il metanolo (CH₃OH) reagisce con i trigliceridi, dividendo le lunghe catene di acidi grassi dal glicerolo, formando esteri metilici.

Composizione chimica del Biodiesel FAME
Il biodiesel FAME è una miscela di esteri metilici di acidi grassi, la cui composizione varia a seconda della fonte di olio o grasso utilizzato (come olio di colza, olio di palma, olio di soia, grassi animali). Gli esteri principali sono:

1. Esteri metilici degli acidi grassi saturi
   • Metil-palmitato (C17H34O2): Estere dell'acido palmitico, un acido grasso saturo a 16 atomi di carbonio.
   • Metil-stearato (C19H38O2): Estere dell'acido stearico, un acido grasso saturo a 18 atomi di carbonio.
2. Esteri metilici degli acidi grassi monoinsaturi
   • Metil-oleato (C19H36O2): Estere dell'acido oleico, un acido grasso monoinsaturo a 18 atomi di carbonio con un doppio legame.
   • Metil-palmitoleato (C17H32O2): Estere dell'acido palmitoleico, un acido grasso monoinsaturo con 16 atomi di carbonio.
3. Esteri metilici degli acidi grassi polinsaturi
   • Metil-linoleato (C19H34O2): Estere dell'acido linoleico, un acido grasso polinsaturo con 18 atomi di carbonio e due doppi legami.
   • Metil-linolenato (C19H32O2): Estere dell'acido linolenico, un acido grasso polinsaturo con 18 atomi di carbonio e tre doppi legami.

Altre sostanze presenti nel biodiesel FAME:

1. Glicerolo (C3H8O3): Prodotto come sottoprodotto della reazione di transesterificazione. Durante il processo di produzione, il glicerolo viene separato, ma tracce possono rimanere nel biodiesel.
   
   
2. Metanolo residuo (CH₃OH): Piccole quantità di metanolo non reagito possono essere presenti come impurità nel biodiesel.
   
   
3. Catalizzatori: Tracce di catalizzatori come l'idrossido di sodio (NaOH) o l'idrossido di potassio (KOH), usati per accelerare la reazione di transesterificazione, possono essere presenti in piccole quantità.
   
   
4. Antiossidanti: A volte vengono aggiunti per migliorare la stabilità del biodiesel e prevenire l'ossidazione degli esteri metilici.
   
   
5. Acqua: Anche se l'acqua è indesiderata, tracce possono rimanere nel biodiesel dopo il processo di produzione.

Proprietà chimiche

• Il biodiesel FAME ha una viscosità superiore al diesel fossile, ma è biodegradabile e ha un punto di infiammabilità più alto, rendendolo più sicuro da maneggiare.
• Gli esteri metilici nel FAME hanno un contenuto energetico leggermente inferiore rispetto al diesel fossile, il che può comportare una leggera riduzione dell'efficienza nei motori.

Riassunto
Il biodiesel FAME è una miscela di esteri metilici degli acidi grassi derivati da oli vegetali o grassi animali, prodotti tramite un processo chimico chiamato transesterificazione. I principali componenti chimici sono i vari esteri metilici, come metil-palmitato, metil-stearato, metil-oleato, metil-linoleato, con piccole quantità di glicerolo, metanolo residuo, e talvolta tracce di catalizzatori e antiossidanti. È di colore bruno-scuro e può formare alghe e colonie batteriche con più facilità dell'impianto di alimentazione della macchina.

 

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Albert Aspetta fammi finire

 

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HVO
L'HVO (Hydrotreated Vegetable Oil), noto anche come olio vegetale idrotrattato, è un tipo di biocarburante avanzato prodotto da oli vegetali, grassi animali o oli da rifiuti mediante un processo chiamato idrotrattamento sviluppato da ENI. Questo processo lo rende diverso dal biodiesel FAME, sia in termini di produzione che di composizione chimica.

Che cos'è l'HVO
L'HVO è prodotto attraverso l'idrogenazione catalitica di oli vegetali o grassi. Durante il processo, gli oli o grassi vengono trattati con idrogeno sotto alta pressione, eliminando l'ossigeno contenuto negli acidi grassi e producendo idrocarburi saturi. Il risultato è un biocarburante paraffinico chimicamente molto simile al diesel fossile, ma con un contenuto di zolfo e impurità molto inferiore.

Processo di produzione

1. Idrogenazione: Gli oli vegetali o grassi animali vengono esposti a idrogeno sotto pressione. Durante questa fase, i legami insaturi negli acidi grassi vengono saturati (idrogenati), eliminando i doppi legami.
   
   
2. Decarbossilazione e deossigenazione: L'ossigeno presente nei trigliceridi (contenuti negli oli e nei grassi) viene rimosso sotto forma di acqua o anidride carbonica, producendo idrocarburi puri.
   
   
3. Isomerizzazione (opzionale): Per migliorare le proprietà del carburante, come la fluidità a basse temperature, l'HVO può essere sottoposto a un processo di isomerizzazione, che modifica la struttura molecolare dei composti.

Composizione chimica dell'HVO
L'HVO è composto principalmente da idrocarburi saturi, simili a quelli del diesel fossile, ma la sua composizione chimica specifica dipende dagli oli di partenza utilizzati (come olio di palma, olio di colza, oli esausti, ecc.). Ecco un elenco delle principali sostanze chimiche presenti nell'HVO:

1. Alcani (paraffine) Gli alcani sono idrocarburi saturi con catene lineari o ramificate. Questi composti sono il principale prodotto del processo di idrogenazione.
   • n-Dodecano (C12H26)
   • n-Tridecano (C13H28)
   • n-Tetradecano (C14H30)
   • n-Pentadecano (C15H32)
   • n-Esadecano (C16H34)
   • n-Eptadecano (C17H36)
   • n-Ottadecano (C18H38)
   A differenza del biodiesel FAME, che è composto da esteri, l'HVO è composto da alcani puri, che sono più simili agli idrocarburi presenti nel diesel fossile.
   
   
2. Cicloalcani (nafteni) In misura minore, l'HVO può contenere cicloalcani, che sono idrocarburi ciclici saturi.
   • Cicloesano (C6H12)
   • Ciclopentano (C5H10)
3. Isomeri ramificati Gli isomeri ramificati sono introdotti durante il processo di isomerizzazione, che migliora la fluidità a basse temperature e riduce il punto di congelamento del carburante.
   • Isoparaffine (alcani ramificati): Questi sono idrocarburi con strutture più complesse rispetto agli alcani lineari e migliorano le prestazioni a basse temperature.
4. Altri composti
   • Anidride carbonica (CO₂) e acqua (H₂O): Sono prodotti durante il processo di deossigenazione degli oli vegetali, ma non fanno parte del prodotto finale.
     
     
   • Zolfo: In genere, l'HVO ha un contenuto di zolfo estremamente basso o nullo, rendendolo molto pulito rispetto al diesel tradizionale.
5. Tracce di impurità Il processo di idrogenazione rimuove la maggior parte delle impurità presenti negli oli di partenza, quindi l'HVO è chimicamente molto più puro rispetto ad altri carburanti. Tracce di contaminanti come azoto o metalli possono comunque essere presenti, ma in quantità molto ridotte.

Proprietà dell'HVO

• Alta qualità del carburante: L'HVO è chimicamente più stabile e ha una durata di conservazione più lunga rispetto al biodiesel FAME. Non ha problemi di ossidazione e può essere immagazzinato per periodi prolungati SENZA formare alghe o colonie batteriche.
• Compatibilità con motori diesel: L'HVO è perfettamente compatibile con i motori diesel esistenti e può essere utilizzato senza modifiche. È anche miscelabile con il diesel fossile in qualsiasi proporzione. Verifica però sempre la compatibilità ufficiale del tuo motore.
• Emissioni ridotte: L'HVO produce meno emissioni di particolato, ossidi di azoto (NOx) e gas serra rispetto al diesel fossile. Inoltre, la sua origine rinnovabile riduce l'impatto ambientale di circa il 90% rispetto al gasolio petroderivato (secondo dati ENI).

Differenza tra HVO e Biodiesel FAME

• Composizione chimica: L'HVO è composto principalmente da alcani saturi, mentre il biodiesel FAME è una miscela di esteri metilici. Questo rende l'HVO più simile al diesel fossile rispetto al FAME.
• Produzione: Il FAME è prodotto tramite transesterificazione, mentre l'HVO viene prodotto tramite idrogenazione.
• Stabilità e prestazioni: L'HVO è chimicamente più stabile e ha una migliore performance in termini di viscosità e conservazione rispetto al FAME. Può operare a temperature più basse senza problemi di congelamento.

Riassunto
L'HVO (Hydrotreated Vegetable Oil) è un biocarburante avanzato composto principalmente da alcani (idrocarburi saturi) e, in misura minore, cicloalcani e isoparaffine. È prodotto dall'idrogenazione di oli vegetali o grassi animali, rendendolo chimicamente simile al diesel fossile, ma con un contenuto di zolfo e impurità molto basso. Grazie alla sua alta qualità, l'HVO offre prestazioni superiori e una maggiore compatibilità con i motori diesel rispetto al biodiesel FAME. È un liquido denso e trasparente. Il principale produttore di HVO mondiale è attualmente l'italiana ENI, che ha sviluppato e brevettato un innovativo processo di produzione. È l'unico carburante veramente Made in Italy ed ENI ha licenziato la sua tecnologia a livello globale.

 

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Ora passiamo al mio preferito in assoluto il

BIOETANOLO
Il bioetanolo è un biocarburante ottenuto dalla fermentazione di biomasse vegetali ricche di zuccheri o amidi, come canna da zucchero (Brasile) mais (Stati Uniti), barbabietola da zucchero (Europa) o più raramente cereali (Stati Uniti, Europa). È una forma di etanolo (C₂H₅OH) prodotta da fonti rinnovabili, utilizzato principalmente come carburante per veicoli o come additivo nella benzina per ridurre le emissioni di gas serra e migliorare la combustione. Ha un forte potere anti-detonante e incrementa il numero di ottano del carburante.

Processo di produzione del bioetanolo
Il bioetanolo si ottiene attraverso un processo in più fasi che coinvolge la fermentazione di zuccheri presenti nelle biomasse. Ecco le principali fasi di produzione:

1. Raccolta della biomassa:
   • Le materie prime utilizzate per la produzione di bioetanolo sono colture ricche di zuccheri, amidi o lignocellulosa. Le più comuni includono:
     • Zuccheri: Canna da zucchero, barbabietola da zucchero.
     • Amidi: Mais, grano, tapioca, patate.
     • Lignocellulosa (biomasse di seconda generazione): legno e segatura di abete rosso.
2. Estrazione e idrolisi:
   • Se si usano colture amidacee, l'amido deve essere convertito in zuccheri semplici. Questo avviene tramite un processo di idrolisi enzimatica, dove enzimi come l'amilasi trasformano l'amido in glucosio.
   • Nel caso di biomasse zuccherine, gli zuccheri sono già presenti sotto forma di saccarosio e non richiedono idrolisi.
3. Fermentazione:
   • Gli zuccheri ottenuti vengono fermentati dai lieviti (generalmente del genere Saccharomyces cerevisiae) per produrre etanolo e anidride carbonica. Durante la fermentazione, il glucosio o il saccarosio viene trasformato in etanolo secondo la reazione: C6 H12O6 (glucosio)→2C2H5 OH(etanolo)+2CO2 (anidridecarbonica)
4. Distillazione:
   • Una volta completata la fermentazione, il bioetanolo viene separato dalla miscela acquosa mediante distillazione, per ottenere una concentrazione di etanolo fino al 95-96%.
5. Deidratazione:
   • Per ottenere etanolo puro (con una concentrazione superiore al 99%), il prodotto distillato viene ulteriormente deidratato per rimuovere l'acqua residua. Questo processo può avvenire tramite distillazione azeotropica o l'uso di setacci molecolari.

Composizione chimica del bioetanolo
Il bioetanolo è chimicamente identico all'etanolo prodotto da processi industriali di sintesi chimica, come quello derivato dal petrolio (perché può anche essere ottenuto per idratazione dell'etilene da fonte fossile), ed è composto principalmente da:

1. Etanolo (C₂H₅OH):
   • L'etanolo è un alcol semplice con due atomi di carbonio, cinque di idrogeno e un gruppo idrossilico (-OH). È un liquido incolore, infiammabile, con un caratteristico odore e completamente miscibile con l'acqua.
2. Acqua (H₂O):
   • Il bioetanolo non purificato contiene una certa quantità di acqua. Anche dopo la deidratazione, tracce di acqua possono rimanere.
3. Tracce di impurezze:
   • Il bioetanolo può contenere piccole quantità di composti secondari come metanolo (CH₃OH), acetaldeide (CH₃CHO), e fusel oil (miscela di alcoli superiori), che derivano dai processi di fermentazione e distillazione. Tuttavia, la purificazione riduce queste impurità a livelli molto bassi, soprattutto quando il bioetanolo viene utilizzato come carburante.

Utilizzo del bioetanolo

1. Additivo nella benzina: Il bioetanolo è comunemente miscelato con la benzina per formare miscele come E10 (10% bioetanolo, 90% benzina) o E85 (85% bioetanolo, 15% benzina). Queste miscele riducono le emissioni di CO₂ e migliorano la combustione.
   
   
2. Carburante puro: In alcuni veicoli a bioetanolo, può essere utilizzato puro (E100), ma richiede motori progettati o modificati per funzionare con carburanti ad alta percentuale di alcol (motori FlexFuel, molto diffusi in Brasile).
   
   
3. Produzione di energia: Oltre che come carburante per autoveicoli, il bioetanolo può essere utilizzato per la generazione di energia elettrica o per il riscaldamento.

Vantaggi del bioetanolo

• Rinnovabile: Poiché il bioetanolo deriva da colture agricole, è considerato una fonte di energia rinnovabile. Può contribuire alla riduzione dell'uso dei combustibili fossili.
• Riduzione delle emissioni: L'uso di bioetanolo può ridurre le emissioni di gas serra, in quanto la CO₂ emessa durante la combustione è teoricamente compensata dalla CO₂ assorbita dalle piante durante la crescita.
• Compatibilità con i motori: Il bioetanolo può essere utilizzato nei motori a combustione interna senza modifiche significative, soprattutto se miscelato in piccole quantità con la benzina.

Svantaggi e limitazioni

• Efficienza energetica inferiore: L'etanolo ha un contenuto energetico inferiore rispetto alla benzina, il che significa che i veicoli che utilizzano bioetanolo puro possono avere una riduzione del rendimento. Rende circa il 30% in meno, compensato però da un numero di ottano superiore che permette un recupero grazie all'anticipo più spinto.
• Uso di terre agricole: La produzione di bioetanolo da colture alimentari può generare problemi di competizione tra cibo e carburante, causando potenzialmente l'aumento dei prezzi delle materie prime alimentari.
• Emissioni indirette: Sebbene il bioetanolo riduca le emissioni dirette di CO₂, la sua produzione può generare emissioni indirette legate alla coltivazione, alla lavorazione e al trasporto delle biomasse.

Riassunto
Il bioetanolo è un biocarburante rinnovabile prodotto principalmente dalla fermentazione di zuccheri o amidi presenti nelle colture come canna da zucchero, mais e barbabietola da zucchero. La sua principale componente chimica è l'etanolo (C₂H₅OH), accompagnato da tracce di acqua e impurità derivanti dal processo di fermentazione e distillazione. È ampiamente utilizzato come additivo ossigenato nella benzina per ridurre le emissioni e aumentare il numero di ottano e può essere utilizzato in veicoli specificamente progettati o adattati per funzionare con alte concentrazioni di etanolo. Come rilevare una possibile truffa nelle benzine E5 - E10 - E85 riguardo l'origine vegetale del bioetanolo prevista come unica opzione dalle normative UE? Con una datazione al radiocarbonio 14. L'etanolo petroderivato è infatti completamente privo di carbonio 14 (in quanto ormai andato in decadimento radioattivo), mentre quello derivante dalle piante ne sarà ricco. In Italia ha buone prospettive future anche il bioetanolo di scarto ottenuto dall'uva (di cui siamo tra i principali paesi produttori al mondo).

 

[Ciliegioso]

 

[arizona77]

Salve a tutti vorrei inserire una discussione dove chiarire in maniera semplice di cosa parliamo quando trattiamo l'argomento carburanti per motori perché spesso non c'è molta chiarezza sull'argomento. Partiamo dal Diesel.

DIESEL
Il gasolio (o diesel) è una miscela complessa di idrocarburi e altre sostanze chimiche, simile alla benzina, ma con una gamma di idrocarburi più pesante e una composizione diversa. Gli idrocarburi che compongono il gasolio hanno in genere tra 12 e 20 atomi di carbonio. Qui un elenco dettagliato delle principali sostanze chimiche presenti nel gasolio:

1. Alcani (paraffine)
Gli alcani costituiscono una parte significativa del gasolio e variano in catene lineari o ramificate.

• Dodecano (C12H26)
• Tridecano (C13H28)
• Tetradecano (C14H30)
• Pentadecano (C15H32)
• Esadecano (C16H34)
• Eptadecano (C17H36)
• Ottadecano (C18H38)
• Nonadecano (C19H40)
• Eicosano (C20H42)

2. Cicloalcani (nafteni)
I cicloalcani sono idrocarburi ciclici e sono presenti in quantità significative nel gasolio.

• Ciclopentano (C5H10)
• Cicloesano (C6H12)
• Decalina (C10H18)
• Metilcicloesano (C7H14)
• Altri cicloalcani (C12-C20)

3. Aromatici
Gli aromatici nel gasolio forniscono energia e contribuiscono alla viscosità del carburante, ma la loro presenza è limitata dalle normative EU per ridurre le emissioni nocive.

• Benzene (C6H6) - Presente in quantità minime.
• Toluene (C7H8)
• Xileni (C8H10)
• Naftalene (C10H8) - Un composto aromatico a due anelli.
• Metilnaftalene (C11H10) - Simile al naftalene ma con un gruppo metilico aggiuntivo.
• Fenantrene (C14H10)

4. Olefine
Le olefine (alcheni) sono presenti solo in piccole quantità nel gasolio rispetto alla benzina, perché tendono a polimerizzarsi e formare depositi. Questi sono i principali autori delle cosiddette "incrostazioni".

• Butene (C4H8)
• Esene (C6H12)

5. Zolfo
Tradizionalmente, il gasolio conteneva quantità significative di zolfo, ma a causa delle normative ambientali, il gasolio moderno è a basso tenore di zolfo (ULSD). Tuttavia, piccole tracce di zolfo possono ancora essere presenti. Lo zolfo era il principale lubrificante delle parti meccaniche del motore, ora quasi del tutto rimosso perché fortemente inquinante per l'aria e tossico per gli esseri umani.

6. Additivi
Gli additivi vengono introdotti nel gasolio per migliorare le sue prestazioni e ridurre l'impatto ambientale. I gasoli premium li contengono sempre.

• Inibitori di corrosione - Proteggono le parti metalliche del motore dalla corrosione.
• Detergenti - Mantengono puliti gli iniettori e altri componenti del motore.
• Modificatori del numero di cetano - Sostanze come nitrito di isopropile per migliorare l'accensione del gasolio aumentando il numero di cetano.
• Depressori del punto di scorrimento - Evitano che il carburante si solidifichi a basse temperature.
• Inibitori di schiuma - Per ridurre la formazione di schiuma durante il rifornimento.
• Stabilizzanti - Impediscono l'ossidazione del carburante durante lo stoccaggio.

7. Composti ossigenati
I composti ossigenati sono usati occasionalmente come additivi per migliorare la combustione e ridurre le emissioni.

• Esteri metilici degli acidi grassi (FAME) - Presenti nel biodiesel.
• Diisopropil etere (DIPE) - Un esempio di composto ossigenato usato in piccole quantità.

8. Poliaromatici (PAH)

• Gli idrocarburi policiclici aromatici (PAH) sono presenti in piccole quantità, ma sono regolamentati a causa della loro tossicità e del loro potenziale cancerogeno. Esempi:
  • Pirene (C16H10)
  • Fluorene (C13H10)
  • Crisene (C18H12)

9. Metalli (tracce)

• Piccole quantità di metalli possono essere presenti a causa dell'origine fossile della materia prima e del processo di raffinazione/distillazione, ma sono altamente indesiderati in quanto rovinano i catalizzatori. Alcuni esempi includono:
  • Nichel
  • Vanadio

10. Acqua

• L'acqua può essere presente nel gasolio a causa della condensazione durante il trasporto o lo stoccaggio. L'acqua è altamente indesiderata, poiché può causare problemi di combustione e la crescita di batteri o alghe nel carburante.

Riassunto
Il gasolio è una miscela complessa di idrocarburi con catene più lunghe rispetto alla benzina, con una presenza di alcani, cicloalcani e aromatici, oltre a una gamma di additivi per migliorare le prestazioni e ridurre l'impatto ambientale. Il colore naturale di un gasolio di buona qualità deve essere giallo chiaro con riflessi opachi bluastri allo scorrimento.

BENZINA
La benzina è una miscela complessa di idrocarburi e altre sostanze chimiche. Questi componenti variano a seconda del tipo di benzina e dei processi di raffinazione, ma in generale, la benzina è composta principalmente da idrocarburi con un numero di atomi di carbonio che varia tra C4 e C12. Ecco un elenco dettagliato delle principali sostanze chimiche presenti nella benzina:

1. Alcani (paraffine)

• Butano (C4H10)
• Pentano (C5H12)
• Esano (C6H14)
• Eptano (C7H16)
• Ottano (C8H18) - L'isoottano è un riferimento importante per la valutazione dell'indice di ottano della benzina (ossia il potere anti-detonante all'interno del motore). Il numero di ottano deriva da studi e scoperte fatte sulla resina di un pino degli Stati Uniti occidentali, il pino di Jeffrey (Pinus jeffrey..veramente una bella conifera se volete vi racconto la storia)
• Nonano (C9H20)
• Decano (C10H22)
• Undecano (C11H24)
• Dodecano (C12H26)

2. Cicloalcani (nafteni)

• Cicloesano (C6H12)
• Metilcicloesano (C7H14)
• Ciclopentano (C5H10)
• Altri cicloalcani (C7-C12)

3. Alcheni (olefine)

• Butene (C4H8)
• Pentene (C5H10)
• Esene (C6H12)
• Etene (C2H4)

4. Aromatici

• Benzene (C6H6) - Presente in piccole quantità, ma è regolamentato a causa della sua tossicità.
• Toluene (C7H8) - Utilizzato per aumentare l'indice di ottano.
• Etilbenzene (C8H10)
• Xileni (C8H10) (orto-xilene, meta-xilene, para-xilene)
• Trimetilbenzene (C9H12)

5. Additivi e composti ossigenati

• MTBE (metil-terziario-butil-etere) - Un ossigenato utilizzato per migliorare la combustione.
• ETBE (etil-terziario-butil-etere)
• TAME (terziario-amile-metile-etere)
• Etanolo (C2H5OH) - Spesso aggiunto per ridurre le emissioni di CO e per aumentare l'ossigenazione. Distillato a partire dalla canna da zucchero, dall'amido di mais e dalla barbabietola da zucchero nella tipologia "bioetanolo" presente nelle benzine E5, E10, E85 ecc..
• Metanolo (CH3OH) - Talvolta usato in piccole quantità come additivo.

6. Antiossidanti

• Butilidrossitoluene (BHT) - Aggiunto per prevenire l'ossidazione del carburante.
• Alchilfenoli - Utilizzati anche come antiossidanti.

7. Inibitori di corrosione

• Composti organici che formano uno strato protettivo per prevenire la corrosione dei serbatoi e delle tubature. Soprattutto se la benzina contiene etanolo.

8. Detergenti

• Aggiunti per mantenere pulito il sistema di iniezione del carburante e prevenire l'accumulo di depositi sulle valvole e nei cilindri.

9. Coloranti

• Utilizzati per differenziare i tipi di carburante. In alcuni Paesi, la benzina agricola o meno tassata può essere colorata per distinguerla dalla benzina per uso stradale. Oggi sono stati tolti ma in passato la benzina era rossa e verde.

La composizione esatta della benzina può variare notevolmente a seconda del paese, delle normative locali e del tipo di benzina (es. benzina senza piombo, benzina premium). Il colore naturale di una benzina di buona qualità deve essere il più trasparente possibile: giallo molto chiaro/quasi trasparente o trasparente.

Ottimo....

Un gran bel ripasso....
( un gran bel ricordo )
Uno dei pochi 30 che presi all' Universita'

 

[Ciliegioso]

Scusate perché la discussione è stata spostata in "off topic"? Non mi sembra la sezione giusta per quello che ho scritto.

 

[FAUST50]

Scusate perché la discussione è stata spostata in "off topic"? Non mi sembra la sezione giusta per quello che ho scritto.

Per la moderazione è coerente con la discussione:
La chimica dei carburanti.