Distillazione reattiva per produzione di biodiesel

1 Introduzione Il consumo mondiale di energia ottenuta da fonti fossili è in crescita con l’incremento della popolazione nel mondo. Nell’ottica futura di esaurimento delle fonti fossili e del problema delle emissioni di sostanze inquinanti nasce la necessità di trovare dei nuovi combustibili economici e ed ecosostenibili per la produzione di energia. In tale conteso il biodiesel rappresenta una valida alternativa al diesel perché è un combustibile biodegradabile a basso impatto ambientale. Il metodo tradizionale di sintesi del biodiesel è di transesterificazione dei trigliceridi contenuti negli oli vegetali o nel grasso animale alla presenza di un alcool (molto spesso il metanolo) e di un catalizzatore. La maggior quantità di biodiesel è prodotta tramite il processo di transesterificazione alcalina omogenea perché le temperature di reazione sono basse. Tale metodologia è svantaggiosa dal punto di vista energetico del processo poiché si deve spendere altra energia per la purificazione degli esteri metilici dal glicerolo. La presenza di acidi grassi liberi negli oli vegetali rappresenta un problema per la sintesi del biodiesel tramite transesterificazione alcalina. Per valori di acidi grassi superiori al 3% negli oli vegetali, per la sintesi del biodiesel tramite transesterificazione alcalina si ha reazione di saponificazione con diminuzione della produzione di esteri metilici. Nella maggior parte degli oli vegetali utilizzati come materia prima per la produzione di biodiesel, il contenuto di acidi grassi è molto elevato. Per non ottenere reazioni di saponificazioni, nel processo tradizionale di transesterificazione alcalina gli oli vegetali subiscono un pretrattamento iniziale, dove gli acidi grassi liberi alla presenza di un alcool sono esterificati. Una alternativa può essere quella di utilizzare un processo a due step. Nel primo step si fa avvenire l’idrolisi dei trigliceridi alla presenza di acqua ottenendo come prodotto di reazione il glicerolo e gli acidi grassi liberi. Nel secondo step del processo avviene l’esterificazione degli acidi grassi liberi alla presenza di metanolo con produzione di biodiesel. L’esterificazione degli acidi grassi rappresenta uno step importantissimo nella produzione di biodiesel sia nel caso di pretrattamento degli oli vegetali nel processo di transesterificazione alcalina che nel processo in due stadi. In questo contesto è stato sviluppato il presente lavoro di tesi. In particolar modo si è cercato di innovare un nuovo processo di sintesi del biodiesel che utilizza il processo di distillazione reattiva come step di esterificazione degli acidi grassi, che per sua natura è governato dall’equilibrio chimico. La distillazione reattiva può essere considerata come un processo d’intensificazione della produzione del biodiesel. E’ noto che nel caso di reazioni di esterificazione degli acidi grassi, il processo di distillazione reattiva è più vantaggioso rispetto ai processi convenzionali poiché spinge l’equilibrio termodinamico della reazione. Ciò è dovuto al fatto che in unica unità di processo sono integrate la reazione e la separazione degli stessi prodotti di reazione. Il lavoro svolto ha come obiettivo quello di individuare i parametri operativi che controllano le prestazioni di una colonna di distillazione reattiva quando indirizzata alla produzione di esteri di acidi grassi. Per