Biodiesel e diesel rinnovabile: qual è la differenza?

Il diesel basato sulla biomassa svolge da tempo un ruolo importante nel rispetto dei mandati statunitensi sui combustibili rinnovabili (RFS) (ad esempio, farmdoc daily, 19 luglio 2017). I due principali tipi di carburanti diesel a base di biomassa utilizzati per conformarsi ai mandati RFS sono il “biodiesel” e il “diesel rinnovabile”. Storicamente, la produzione di biodiesel ha sostanzialmente superato la produzione di diesel rinnovabile. La situazione ha cominciato a cambiare negli ultimi anni a causa del boom nello sviluppo di capacità di produzione di diesel rinnovabile. Il boom è stato sufficientemente ampio da avere un impatto sostanziale sul prezzo dei grassi e degli oli utilizzati per produrre diesel a base di biomassa. Questo articolo è il primo di una serie che esaminerà il boom del diesel rinnovabile e il suo impatto sull’agricoltura statunitense.

Iniziamo oggi la serie con una discussione sulle differenze tra biodiesel e carburanti diesel rinnovabili. Attualmente, i carburanti diesel basati su biomassa sono prodotti da materie prime lipidiche organiche che contengono acidi grassi liberi, come oli vegetali, grassi animali o grasso riciclato (AFDC, 2022a,b). Sebbene il biodiesel e il diesel rinnovabile siano entrambi classificati come combustibili diesel basati su biomassa e possano essere prodotti utilizzando la stessa materia prima, sono tipi di combustibili nettamente diversi che differiscono per diverse caratteristiche importanti.

Il biodiesel, spesso indicato come biodiesel FAME o semplicemente FAME, è prodotto mediante un processo noto come transesterificazione (FAME sta per Fatty Acid Methyl Ester). La transesterificazione converte i grassi e gli oli organici in esteri alchilici di acidi grassi facendoli reagire con alcoli e catalizzatori (AFDC, 2022a). Il metanolo funge tipicamente da reagente e crea esteri metilici di acidi grassi. Durante il processo di transesterificazione, 100 libbre di olio o grasso vegetale vengono generalmente fatte reagire con 10 libbre di metanolo per produrre circa 100 libbre di biodiesel e 10 libbre di glicerolo. Equivalentemente, sono necessarie circa 7,5 libbre di materia prima per produrre un litro di biodiesel e 0,9 libbre di glicerina (farmdoc daily, 15 febbraio 2022). Esistono diversi usi sia per il glicerolo grezzo che per quello raffinato, tipicamente chiamato glicerina, con un contenuto di glicerolo di circa l'80%. Il glicerolo può essere utilizzato nei mangimi per animali o in una varietà di processi chimici.

Uno schema del processo di produzione del biodiesel FAME è fornito nella Figura 1. Lo schema rappresenta quello che è noto come processo di produzione "continuo". I processi batch vengono utilizzati anche negli impianti di biodiesel più vecchi e più piccoli. Le fasi del processo di produzione sono simili per entrambi i tipi di processi, tranne che la fase del reattore è molto più lunga nel processo batch.

Come mostrato nella Figura 1, la materia prima viene prima pretrattata per rimuovere le impurità. La materia prima trattata viene quindi preriscaldata a circa 130 gradi Fahrenheit. Mentre la materia prima viene preriscaldata, la sua qualità viene testata per il contenuto di acidi grassi liberi. Mantenendo la temperatura costante, la materia prima viene quindi caricata nel reattore insieme al metanolo, ai catalizzatori basici e, raramente negli Stati Uniti, agli enzimi. La miscela viene quindi agitata fino al completamento della reazione chimica, spesso in appena un'ora. Dopo che la reazione è completa, la miscela di reazione viene lasciata sedimentare per diverse ore. Durante questo periodo, la glicerina e il biodiesel vengono separati, con la glicerina che si deposita sul fondo del reattore e il biodiesel sulla parte superiore a causa della differenza nella loro densità. Trascorso il tempo di sedimentazione, il glicerolo viene separato dagli esteri metilici mediante drenaggio dal fondo del reattore. La glicerina viene purificata rimuovendo il metanolo in eccesso e quindi conservata in un serbatoio. Gli esteri metilici vengono trasferiti in una vasca diversa dove vengono lavati con acqua, più volte finché l'acqua non diventa limpida. Il lavaggio rimuove eventuali residui di catalizzatore, sapone, sale, metanolo e glicerina rimanente dagli esteri metilici. Dopo il lavaggio gli esteri metilici subiscono un lungo processo di essiccazione fino alla completa eliminazione dell'umidità residua. Infine, il biodiesel metilestere degli acidi grassi (FAME) viene stoccato in serbatoi pronto per il consumo.