Aspetti ambientali per l'uso del biodiesel

Aspetti ambientali relativi all'utilizzo del biodiesel

L'utilizzo del biodiesel e degli oli vegetali è stato studiato per anni e anche oggi sono in corso sperimentazioni a riguardo.

Per quanto concerne il suo utilizzo come combustibile per motori i dati a disposizione sono abbastanza numerosi, mentre per l'utilizzo in caldaie la sperimentazione è molto carente.

Utilizzo nei motori

Gli aspetti motoristici sono descritti nella sezione "Utilizzazione del biodiesel nei motori" quindi in queste pagine sono analizzati esclusivamente gli aspetti ambientali e di salute legati all'utilizzo del biodiesel tal quale o in miscela e sono riportati i risultati di alcuni studi relativi alle emissioni al tubo di scappamento.

Poiché il biodiesel ha una composizione molto diversa rispetto al gasolio il suo comportamento in termini di emissioni al tubo di scappamento si discosta a volte anche in maniera rilevante dal quello osservato per il gasolio; diverso ancora è il discorso se si prende in esame l'intero ciclo di vita.

Gli inquinanti più studiati sono anche quelli regolamentati dalla legislazione attuale, esistono però alcuni lavori relativi alle cosiddette emissioni non regolamentate:

  • Anidride carbonica
  • Ossidi di azoto
  • Biossido di zolfo
  • Particolato
  • Monossido di carbonio
  • Idrocarburi incombusti
  • Aldeidi
  • Tossicità ed emissioni non regolamentate





Anidride carbonica - CO2
L'aspetto principale che caratterizza il biodiesel è la sua rinnovabilità: questo implica che, oltre al fatto di essere una fonte di energia rinnovabile, emette anidride carbonica rinnovabile. In altre parole quasi tutta la CO2 emessa durante la combustione del biodiesel è destinata, in tempi brevi, ad essere riassorbita dalla coltura (colza, girasole, soia, ecc.). Tutto ciò ovviamente non accade nel caso del gasolio per il quale la CO2 emessa verrà riassorbita dal sistema (petrolio) solamente in tempi geologici molto più lunghi (millenni). Il concetto di rinnovabilità è quindi legato al tempo medio di permanenza dell'anidride carbonica nell'atmosfera. Le miscele possono venire considerate rinnovabili solamente per quel che riguarda la frazione di biocombustibile.

Un minimo apporto di CO2 fossile nel bilancio del biodiesel è determinato dal metanolo utilizzato nel processo di transesterificazione. Qualora anche tale composto chimico provenisse da fonti rinnovabili (biomassa) allora anche tutta la CO2 prodotta dalla combustione del biodiesel sarebbe rinnovabile.

Indipendentemente dal concetto di rinnovabilità l'emissione di CO2 al tubo di scappamento di un motore alimentato con biodiesel è pressoché uguale rispetto a quella misurabile per lo stesso motore alimentato a gasolio (Fosseen, 1994; Taberiski, 1998, Arcoumanis, 1999, PSA, 1998)

Ossidi di azoto - NOx
Il problema degli ossidi di azoto, attualmente considerati tra i composti maggiormente pericolosi, è il punto dolente del biodiesel. Mediamente si parla di un aumento delle emissioni di NOx del 10-13% rispetto al gasolio a causa dell'elevato contenuto di ossigeno del biocombustibile. In questo caso le miscele causano un'aumento minore della emissione di NOx che si attesta attorno al 2-3 % per il B20 sempre rispetto al gasolio.


Confronto emissioni di NOx (biodiesel vs gasolio)
Autore/Fonte
Tipo di combustibile
Biodiesel-Gasolio
Variazione rispetto al gasolio
Sharp C. B100-2D
+12%
Sharp C. B20-2D
+4%
PSA Peugeot B30-EN590 - Motore DI
+6%
PSA Peugeot B30-EN590 - Motore IDI
+4%
PSA Peugeot B30-EN590 - Motore HDI
+5%
PSA Peugeot B100-EN590 - Motore DI
+10%
PSA Peugeot B100-EN590 - Motore IDI
+12
PSA Peugeot B100-EN590 - Motore HDI
+14%
ARB 2000 B100-2D
+13%
ARB 2000 B20-2D
+2%
Fossen B20-2EPA Diesel
+2,2%

DI: Iniezione diretta
IDI: Iniezione a precamera
HDI: Common Rail

Idrocarburi incombusti - HC
Gli Idrocarburi prodotti durante la combustione del biodiesel (B100) sono mediamente inferiori 15-20 % rispetto a quelli prodotti dal gasolio.


Confronto emissioni di HC (biodiesel vs gasolio)
Autore/Fonte
Tipo di combustibile
Biodiesel-Gasolio
Variazione rispetto al gasolio
Sharp C. B100-2D
-80/-90%
Sharp C. B20-2D
-20/-30%
PSA Peugeot B30-EN590 - Motore DI
+3%
PSA Peugeot B30-EN590 - Motore IDI
-4%
PSA Peugeot B30-EN590 - Motore HDI
+11%
PSA Peugeot B100-EN590 - Motore DI
-30%
PSA Peugeot B100-EN590 - Motore IDI
-36%
PSA Peugeot B100-EN590 - Motore HDI
+10%
ARB 2000 B100-2D
-93%
ARB 2000 B20-2D
-30%
Fossen B20-2EPA Diesel
-26,4%

DI: Iniezione diretta
IDI: Iniezione a precamera
HDI: Common Rail

Monossido di carbonio - CO
Le emissioni di CO sono mediamente inferiori del 40% (per il B100) rispetto al gasolio; il biodiesel in miscela al 20% emette mediamente il 15% in meno di CO.
Il monossido di carbonio però nell'ambito motoristico non crea grandi problemi e può essere considerato un inquinante minore, ma è invece indice di cattiva combustione in quanto si produce in carenza di ossigeno. Maggiore è il quantitativo emesso e maggiori sono i problemi della combustione. L'ossigeno contenuto nei combustibili vegetali (mediamente il 10% nel biodiesel contro il 2% nel gasolio) favorisce la combustione e diminuisce le emissioni di CO.


Confronto emissioni di CO (biodiesel vs gasolio)
Autore/Fonte
Tipo di combustibile
Biodiesel-Gasolio
Variazione rispetto al gasolio
Sharp C. B100-2D
-40%
Sharp C. B20-2D
-10/-20%
PSA Peugeot B30-EN590 - Motore DI
+5%
PSA Peugeot B30-EN590 - Motore IDI
-6%
PSA Peugeot B30-EN590 - Motore HDI
+23%
PSA Peugeot B100-EN590 - Motore DI
-2%
PSA Peugeot B100-EN590 - Motore IDI
-12%
PSA Peugeot B100-EN590 - Motore HDI
+41
ARB 2000 B100-2D
-50%
ARB 2000 B20-2D
-20%
Fossen B20-2EPA Diesel
-23,9%

DI: Iniezione diretta
IDI: Iniezione a precamera
HDI: Common Rail

Particolato - PM
Parlare semplicemente di particolato è fuorviante perché esistono ben precise definizioni che classificano questo componente e spesso si fa confusione tra PM, PM10, PM2,5. Inoltre il tema del particolato merita un approfondimento in quanto non basta verificare se un combustibile emette più o meno particelle di un altro, ma bisogna considerare la sua composizione in quanto la pericolosità del particolato varia molto in funzione delle specie chimiche che lo compongono e delle dimensioni medie delle sue particelle. Sulle particelle solide è adsorbita una certa quantità di sostanze aromatiche che sono considerate più o meno cancerogene e mutagene. Il biodiesel però, contenendo una minore percentuale di molecole aromatiche rispetto al gasolio, produce quantità inferiori di tali sostanze e quindi i suoi effetti sulla salute sembrerebbero meno pericolosi. Secondo studi recenti sembra infatti che il particolato emesso dal biodiesel sia mediamente meno pericoloso rispetto a quello emesso dalla combustione del gasolio in quanto costituito da particelle più grosse e quindi meno inalabili di quelle prodotte dal gasolio.


Confronto emissioni di PM (biodiesel vs gasolio)
Autore/Fonte
Tipo di combustibile
Biodiesel-Gasolio
Variazione rispetto al gasolio
Sharp C. B100-2D
-30/-50%
Sharp C. B20-2D
-5/-15%
PSA Peugeot B30-EN590 - Motore DI
-22%
PSA Peugeot B30-EN590 - Motore IDI
-9%
PSA Peugeot B30-EN590 - Motore HDI
-22%
PSA Peugeot B100-EN590 - Motore DI
-60%
PSA Peugeot B100-EN590 - Motore IDI
-35%
PSA Peugeot B100-EN590 - Motore HDI
-46%
ARB 2000 B100-2D
-30%
ARB 2000 B20-2D
-22%
Fossen B20-2EPA Diesel

-2,3%

DI: Iniezione diretta
IDI: Iniezione a precamera
HDI: Common Rail

Opacità dei gas di scarico
La fumosità diminuisce notevolmente, fino al 70% circa.


Combustibile
Variazione di opacità
Etil-estere
Canola
-67,9%
Colza
-71,7%
Soia
-72,3%
Media Etil-estere
-70,6%
Metil-estere
Canola
-66,3%
Colza
-72,3%
Soia
-79,1%
Media Metil-estere
-73,9%
Media
-72,2%

Peterson C.L., 1996
Gasolio di riferimento americano 2D - L'opacità è stata misurata in m-1

Biossido di zolfo - SO2
L'emissione di SO2 non costituisce un problema essendo il biodiesel totalmente privo di zolfo. Ovviamente la miscelazione gasolio/biodiesel comporta l'aumento di emissioni di SO2 in percentuale uguale al contenuto di combustibile fossile.

Aldeidi:
sembra sia un argomento controverso: diverse fonti affermano che il biodiesel emette meno aldeidi rispetto al gasolio, mentre studi più recenti dimostrano il contrario (Krahl J. 1996).

Utilizzo nelle caldaie

L'utilizzazione del biodiesel nelle caldaie, anche se abbastanza diffusa a livello nazionale, non è stato oggetto di studi particolarmente approfonditi, se non in alcuni casi sporadici (ENEA, CNR, NOVAOL). Nel grafico sono riportate le emissioni di polveri, NOx, SO2 e CO misurate al camino di una caldaia di 1750 kWatts alimentata a biodiesel e raffrontate con quelle emesse bruciando gasolio contenente zolfo allo 0,25% in peso (De Stefanis et Al., 1994).Come si può osservare le emissioni degli inquinanti considerati sono inferiori per il biodiesel rispetto al gasolio, tranne nel caso degli NOx, punto dolente del biodiesel.



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