Produzione di Biofuel da OVE

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Produzione di Biofuel da OVE - schema

Gli oli vegetali sottoposti ad un riscaldamento severo, come avviene durante la frittura di un alimento, sono dei rifiuti ad elevato carico inquinante, sia per la natura delle sostanze costituenti l’olio, che per quelle formatisi durante l’uso, comprendenti composti polimerici, prodotti di ossidazione, residui solidi alimentari, sostanze carboniose e metalli.

La rigenerazione degli oli alimentari esausti, effettuata ai fini della produzione del biodiesel, consiste nell’eliminazione di tutti i composti che interferiscono nella reazione di transesterificazione.

La reazione di produzione del biodiesel più utilizzata è catalizzata da catalizzatori basici, solitamente idrossido di sodio, è necessario quindi che il contenuto di acidi grassi liberi sia il più basso possibile (inferiore all’1% in peso), in modo da evitare reazioni acido-base, con formazioni di saponi.

La presenza di mucillagini, invece, riduce il grado di conversione della reazione di transesterificazione, come anche un alto contenuto di acqua.

Il processo di produzione di biodiesel da Olio Vegetale Esausto O.V.E. può avvenire attraverso vari processi, sebbene quello che è stato considerato in questo caso sia quello di transesterificazione. In questo modo, i trigliceridi vengono ridotti a componenti più semplici in presenza di un alcool e di un catalizzatore, tipicamente basico in quanto permette di ridurre il tempo richiesto dalla reazione. Nelle varie fasi in cui il trigliceride viene scomposto dapprima in digliceride e gliceride, viene prodotto un metil alchil estere, il biodiesel stesso. Il sottoprodotto, completamente recuperabile dalla reazione di transesterificazione, risulta essere il glicerolo.

Il CIRDER dispone di un impianto pilota per la produzione di biodiesel da OVE attraverso la reazione sopra descritta. Nel corso degli ultimi anni è stato sottoposto a più interventi di upgrade al fine di rendere l’intero processo auto-gestito dal sistema di controllo e monitoraggio.

Di seguito si riportano le caratteristiche principali dell’impianto di produzione di biofuel (biodiesel) a partire da OVE:

  • capacità del reattore pari a 100 l;
  • sistema di controllo e monitoraggio integrato;
  • sistema di alimentazione fluido composto da 2 pompe centrifughe, 1 pompa volumetrica ed elettrovalvole a 24 V;
  • sensori installati: Pt100, celle di carico, sonda pH;
  • agitatore assiale con velocità massima di 74 rpm;
  • serbatoi per catalizzatore ed alcool integrati;
  • colonna di purificazione a resine ioniche;
  • sistema di filtraggio a membrane per l’O.V.E. in ingresso;
  • software di gestione automatizzato (CMAT Biodiesel Chemical Plant v2.0).

La pompa centrifuga PC1 provvede all’invio dell’OVE verso il reattore principale (R1), una volta fatto circolare attraverso un sistema di filtraggio appositamente realizzato (FI1, FI2). In contemporanea, è possibile procedere al caricamento del serbatoio dell’alcol D1 tramite la PC2. Il riempimento del serbatoio del catalizzatore D2 avviene manualmente. L’OVE all’interno del reattore principale R1 viene lasciato decantare per qualche ora, al fine che l’acqua si separi a causa del gradiente di densità. La fase acquosa viene quindi rimossa attraverso la valvola manuale VM5 posizionata sul fondo del reattore a fondo sferico. Il dosaggio del catalizzatore e dell’alcol, mediante le elettrovalvole EV2 ed EV1 rispettivamente, avviene monitorando in real-time la massa di liquido presente nel reattore, attraverso delle celle di carico posizionate sul fondo dello stesso. Il motore a corrente continua M1 consente di far ruotare l’impeller di tipo assiale che favorisce il mescolamento all’interno del reattore R1. Una volta completata la reazione di transesterificazione, il glicerolo posizionatosi sul fondo viene estratto mediante la valvola manuale VM5, che richiede un controllo visivo per evitare che fuoriesca del biofuel. Una volta completata la fase di spurgo del glicerolo, si provvede al pompaggio del biodiesel tramite la pompa ad impulsi VP1 verso la colonna di purificazione C1, dove per gravita il biofuel attraversa delle resine ioniche che trattengono le impurezze, prima di essere estratto tramite la valvola manuale VM6. Nel corso della reazione si monitora il pH e la temperatura, apportando eventuali misure correttive (ad esempio l’apporto di calore tramite riscaldatore ad immersione) qualora richiesto.

Il sistema di monitoraggio consente di verificare i parametri di processo cui avviene la reazione in real-time, segnalando eventuali anomalie. L’interfaccia di controllo, monitoraggio ed acquisizione dati (CMAS Biodiesel v2.0) è stata realizzata utilizzando hardware e software fornito dalla National Instruments (rispettivamente compactDAQ e NI LabVIEW).