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Produzione di biodiesel da microalghe

Informazioni tesi

  Autore: Antonino Alessi
  Tipo: Laurea liv.I
  Anno: 2014-15
  Università: Università degli Studi della Calabria
  Facoltà: Ingegneria
  Corso: Ingegneria chimica
  Relatore: Stefano Curcio
  Lingua: Italiano
  Num. pagine: 121

La tesi analizza la maggior parte degli aspetti afferenti alla produzione di biodiesel da microalghe. Analizza i metodi di coltura e di crescita algale con una analisi matematica dei modelli di trasporto, modelli di crescita ed equazioni di bilancio. Dopo una introduzione più generica sui biocombustibili, si affrontano tutte le proprietà del biodiesel, spiegandone vantaggi e svantaggi rispetto al petrodiesel. Dopo qualche accenno di biologia, è fornita una analisi approfondita sui tipi e sulla scelta delle microalghe, illustrando le proprietà fondamentali che deve avere la stirpe microalgale per essere utilizzata allo scopo di produrre biodiesel. Modelli di proliferazione dipendenti da vari parametri sono forniti al fine di capire quali siano gli aspetti limitanti alla crescita (legge di Liebig). La maggior parte dei sistemi di coltura, rottura cellulare, dewatering, estrazione degli oli è illustrata con i modelli annessi ed equazioni di bilancio.
L'analisi di quanto detto risulta approfondita perché i singoli bilanci, equazioni e risultati sono spiegati e ricavati (cosa che non è da sottovalutare visto che non è possibile, molto spesso, trovare il procedimento per ricavare delle formule che sono portate come risultato in molte pubblicazioni e quindi molti procedimenti sono stati ricavati dal sottoscritto).
Ogni parametro che influenza la produzione è analizzato fornendo strumenti per l'ottimizzazione del sistema produttivo. Alcune connessioni tra i metodi estrattivi e di transesterificazione indicano vie molto promettenti per la produzione futura (es. estrazione con anidride carbonica supercritica e transesterificazione lipasi-catalizzata).
Per quanto riguarda lo step di transesterificazione, sono riportati alcuni metodi classici ed alcuni molto innovativi che utilizzano enzimi supportati; l'analisi della transesterificazione con catalisi biologica tiene conto dei problemi di inibizione e denaturazione delle proteine catalitiche.
Tutto è corredato da un set di dati sperimentali presi dai citati riferimenti (che sono 47 tra libri e pubblicazioni). Un lavoro di ricerca sulle informazioni è stato fatto al fine di confrontare più testi e discernere il contenuto più corretto(sono stati analizzati minimo 100-150 documenti).

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1 INTRODUZIONE L’energia è la capacità di svolgere lavoro; in un mondo sempre più industrializzato e tecnologico le richieste di energia crescono sempre. Essa ha varie forme (elettrica, termica, elastica, chimica, nucleare, radiativa, …) e può essere convertita da una forma ad un'altra ma non in modo ugualmente semplice. Fino ad oggi la produzione di carburante si basa essenzialmente sull’industria petrolifera e dei combustibili fossili in generale (90% circa). Il petrolio (fonte esauribile e non rinnovabile) aveva il pregio, fino a qualche tempo fa, di essere una risorsa abbondante; il problema è che l’ “oro nero” è una risorsa che si forma con una velocità di gran lunga più bassa di quella con cui viene consumata per produrre molte delle cose che ci circondano e che utilizziamo tra cui plastiche, carburanti, lubrificanti, energia elettrica e persino concimi chimici; come inesorabile conseguenza si ha che questa risorsa, prima o poi (secondo un rapporto della British Petroleum, tra soli 53.3 anni), dovrà finire, e ciò comporta il bisogno di trovare valide alternative, che possibilmente non siano destinate, anche esse, ad esaurirsi nel tempo, cioè che siano inesauribili o che possano rigenerarsi con una velocità uguale o maggiore a quella con cui si consumano (fonti rinnovabili). Da milioni di anni esistono organismi, detti autotrofi, che riescono a convertire i prodotti ossidati (CO2 ed H2O) in zuccheri e composti oleosi utilizzando l’energia proveniente dalla luce. Questi organismi sono molto diversificati ed hanno complessità differenti, vanno dai batteri fino alle piante. Le ricerche mirano allo sfruttamento efficace di questi organismi per produrre combustibili sostenibili e rinnovabili; questi biocarburanti hanno una caratteristica particolare: ci permettono di ottenere un ciclo chiuso del carbonio; in effetti per produrli serve anidride carbonica, la stessa che poi sarà liberata all’atto della combustione per la produzione di energia (cosa da non sottovalutare visto gli effetti climatici dovuti all’effetto serra). Non bisogna dimenticare che la produzione biologica ci permette di avere pochissimi se non nulli prodotti di scarto; al contrario la filiera del petrolio non solo produce scarti (ad esempio Pet coke, ricco in zolfo, utilizzato anche come combustibile), ma utilizza composti altamente tossici e cancerogeni che provocano molto spesso, a causa del non rispetto delle normative, morti tra i lavoratori e non solo.

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Parole chiave

alghe
produzione
diesel
combustibili
biodiesel
microalghe
sostenibile
bio
biocombustibili
transesterificazione

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