Produzione di biodiesel da olio di nocciolo di amarena

Il biodiesel è un combustibile ottenuto da fonti rinnovabili. Questo biocombustibile può ridurre la dipendenza dai combustibili fossili, soprattutto quando si ottiene da materie prime non convenzionali, come l'olio estratto dai noccioli di amarena (SCKO).

Questo sottoprodotto dell'industria alimentare, finora poco valorizzato, si è dimostrato un'opzione promettente per la produzione di biodiesel, in quanto non compete con la catena alimentare e consente di ridurre i costi di produzione, contribuendo allo stesso tempo a una gestione sostenibile dei rifiuti industriali.

L'olio estratto dal nocciolo di amarena si caratterizza per un alto contenuto di acidi grassi insaturi, con il 48,93% di acido linoleico ed il 41,25% di acido oleico, e una concentrazione significativa di acidi grassi liberi (FFA) pari al 14,6%. Questo elevato livello di FFA richiede una fase di esterificazione preliminare prima di poter essere utilizzato per la produzione di biodiesel.

Un recente studio dalla Serbia ha dimostrato che la metanolisi catalizzata da ossido di calcio (CaO) è una metodologia efficace per convertire l'olio esterificato in esteri metilici degli acidi grassi (FAME), un componente chiave del biodiesel.

Attraverso un'analisi cinetica della reazione di metanolisi, i ricercatori sono riusciti a modellare il processo utilizzando due modelli: uno basato su una reazione pseudo-primo ordine e l'altro sul comportamento auto-catalitico del meccanismo di reazione (CRM-AB). I risultati hanno mostrato che entrambi i modelli erano affidabili nel descrivere l'andamento della reazione. Tuttavia, il CRM-AB è risultato preferibile per la sua semplicità di calcolo e per la sua applicabilità lungo l'intero corso della reazione.

Un altro aspetto fondamentale dello studio riguardava l'ottimizzazione delle condizioni operative per massimizzare la resa in biodiesel. Le condizioni ottimali per ottenere il massimo contenuto di FAME (97,3%) sono una temperatura di reazione di 56,3°C, una quantità di catalizzatore del 6% e un rapporto molare metanolo/olio di 6:1. Questi parametri hanno portato a una resa in biodiesel di 87,3 g per ogni 100 g di olio, rispettando gli standard internazionali di qualità del biodiesel EN 14214 e ASTM D6751.

Dal punto di vista termodinamico, la reazione di metanolisi del SCKO catalizzata da CaO è risultata essere un processo endotermico, non spontaneo ed endoergonico, con valori positivi di entalpia ed energia libera di Gibbs e un valore negativo di entropia. Questo suggerisce che la reazione richiede un apporto di energia costante per essere sostenuta e che l'aumento della temperatura favorisce la sintesi del biodiesel.

Le proprietà chimico-fisiche del biodiesel ottenuto dall'olio di nocciolo di amarena risultano compatibili con gli standard richiesti per l'uso come biocarburante. La densità (862 kg/m³) e la viscosità cinematica (4,24 mm²/s) rientrano nei limiti previsti dalle normative europee, così come il numero di cetano, pari a 52, che garantisce un'accensione rapida e sicura del carburante. Inoltre, il punto di infiammabilità elevato (146°C) rende questo biodiesel sicuro per il trasporto e lo stoccaggio.

In conclusione, l'olio estratto dal nocciolo di amarena rappresenta una risorsa promettente per la produzione di biodiesel, offrendo un'alternativa economica e sostenibile agli oli tradizionali. Questo approccio non solo diversifica le fonti di approvvigionamento di olio, ma contribuisce anche alla riduzione dei costi di produzione e all'impatto ambientale, trasformando i rifiuti industriali in prodotti di valore aggiunto.

Tuttavia, è necessario proseguire con ulteriori studi sul riutilizzo del catalizzatore e con un'analisi tecnico-economica completa per la valutazione su larga scala di questo processo.

Fonte: Kostić, M. D., Đorđević, B. S., Miladinović, M. R., & Stamenković, O. S. (2024). Biodiesel production from sour cherry kernel oil: Kinetics, thermodynamics, and optimization. Energy Conversion and Management, 317, 118858. https://doi.org/10.1016/j.enconman.2024.118858.
Immagini: SL Fruit Service

Andrea Giovannini
Università di Bologna (IT)

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