Biodiesel

Il biodiesel è un carburante per motori diesel ricavato da oli vegetali o grassi animali. Un alcol, di solito il metanolo, spezza ogni molecola di grasso in tre molecole più fluide, esteri di acidi grassi, e libera il glicerolo che le teneva unite. Il chimico belga Georges Chavanne brevettò l’uso di questi esteri come carburante nel 1937, e l’anno dopo un autobus li usò sulla linea tra Bruxelles e Lovanio.

Che cos’è

La colza, la pianta da olio più usata in Europa per il biodiesel.

Il biodiesel è un carburante liquido ricavato dai grassi: oli vegetali come quelli di soia, colza o palma, grassi animali od oli di frittura usati. Sostituisce il gasolio nei motori diesel, da solo o miscelato. Ogni paese tende a usare l’olio che produce di più: la soia negli Stati Uniti, la colza in Europa.

Un olio vegetale può far girare un motore diesel, ma è troppo denso perché gli iniettori lo nebulizzino finemente e lascia depositi che alla fine intasano il motore. Per fare il biodiesel si fa reagire l’olio con un alcol, di solito il metanolo, in presenza di un catalizzatore. Le sue grandi molecole si spezzano in molecole più piccole, esteri di acidi grassi, che scorrono quasi come il gasolio, e la reazione libera glicerolo come sottoprodotto. Il diesel rinnovabile, ottenuto trattando gli oli con idrogeno, è un altro carburante, chimicamente uguale al gasolio.

Produrre biodiesel è un lavoro di chimica industriale e spetta a impianti autorizzati con personale addestrato. Il metanolo è molto infiammabile, brucia con una fiamma quasi invisibile ed è tossico se respirato, ingerito o assorbito attraverso la pelle. I catalizzatori sono corrosivi e ustionano pelle e occhi. Uno studio dell’ente britannico per la sicurezza sul lavoro, l’Health and Safety Executive, riporta impianti distrutti dal fuoco, uno dopo uno sversamento di metanolo, e due incidenti mortali: un incendio durante il pompaggio di biodiesel da un’autocisterna e un’esplosione mentre un uomo saldava su un serbatoio che conteneva biodiesel. Non mescolate né scaldate mai queste sostanze in casa e non versate mai in un motore un carburante fatto in casa.

Come funziona

Oli e grassi sono fatti di trigliceridi. Ogni molecola è una piccola unità di glicerolo che porta tre lunghe catene di acidi grassi, e molecole di queste dimensioni rendono l’olio viscoso. In un motore diesel il carburante viene iniettato in aria scaldata dalla compressione e deve dividersi in una nebbia fine per bruciare del tutto. Un olio denso si nebulizza in gocce grosse, brucia male e lascia carbonio sugli ugelli degli iniettori.

Nella reazione che produce il biodiesel, la transesterificazione, l’alcol prende il posto del glicerolo. Ciascuna delle tre catene si stacca come estere a sé, molto più piccolo e fluido della molecola di partenza, e il glicerolo viene liberato. Con il metanolo si ottiene una miscela di esteri metilici di acidi grassi; con l’etanolo, come nel brevetto di Chavanne, esteri etilici.

Glicerolo ed esteri non si mescolano. Il glicerolo è il più denso dei due e forma uno strato inferiore sotto gli esteri. Se restano nel carburante, anche tracce di glicerolo, alcol o catalizzatore danneggiano i motori. Il glicerolo ha altri usi e si vende, per esempio per i cosmetici.

Al freddo il biodiesel si intorbida formando cristalli, prima del gasolio.

Il carburante venduto come biodiesel deve rispettare una norma. Negli Stati Uniti la norma ASTM D6751 lo definisce e limita il glicerolo e il metanolo che vi restano. Il biodiesel si comporta diversamente anche al freddo: vi si formano cristalli a una temperatura più alta che nel gasolio, e d’inverno possono intasare i filtri del carburante. La temperatura alla quale il carburante comincia a intorbidirsi si chiama punto di intorbidamento; a una più bassa, il punto di scorrimento, smette di scorrere. I costruttori di motori chiedono che il punto di intorbidamento resti al di sotto della temperatura di impiego, quindi un carburante invernale deve averne uno più basso.

Storia ed evoluzione

Gli oli vegetali furono provati nei motori diesel fin dai primi anni del motore, e lo stesso Rudolf Diesel fece esperimenti con essi. Negli anni Trenta e Quaranta l’interesse crebbe nei paesi le cui colonie tropicali producevano olio ma non petrolio, tra cui il Belgio, con l’olio di palma del Congo belga. Gli oli grezzi davano problemi per la loro densità e la tendenza a lasciare depositi.

Il 31 agosto 1937 Georges Chavanne, professore di chimica all’Università di Bruxelles, ottenne il brevetto belga 422.877 per un procedimento che rendeva gli oli vegetali utilizzabili come carburante. Sostituiva il glicerolo dell’olio con un alcol corto, etanolo o metanolo, e descriveva in particolare gli esteri etilici dell’olio di palma. È la più antica descrizione nota di ciò che oggi si chiama biodiesel.

Nel 1938 un autobus alimentato a esteri d’olio di palma portava passeggeri tra Bruxelles e Lovanio.

Nell’estate del 1938 un autobus alimentato a esteri etilici d’olio di palma trasportò passeggeri su una linea regolare tra Bruxelles e Lovanio. Il rapporto sulla prova, pubblicato nel 1942, concluse che l’autobus aveva funzionato in modo soddisfacente. La guerra e poi il petrolio a basso prezzo posero fine a questi primi lavori.

L’idea tornò alla fine del Novecento. In Austria impianti pilota in Stiria trasformarono l’olio di colza in estere metilico, e seguirono piccoli siti di produzione. Negli Stati Uniti l’olio di soia divenne la materia prima principale, e la norma ASTM D6751 diede al carburante una definizione legale. Oggi il biodiesel è miscelato al gasolio in molti paesi.