L'olio di pirolisi, noto anche come bio-crude o bio-olio, è una miscela complessa derivata dalla decomposizione termica della biomassa in assenza di ossigeno.È caratterizzato da un elevato contenuto di ossigeno, acqua e un'ampia gamma di composti organici.Le impurità dell'olio di pirolisi derivano dalla sua complessa composizione, che comprende idrocarburi ossigenati, acqua e vari composti chimici.Queste impurità contribuiscono alla sua natura corrosiva, all'instabilità e alle proprietà distinte che lo differenziano dai prodotti petroliferi convenzionali.La comprensione di queste impurità è fondamentale per valutare il suo potenziale come combustibile o materia prima chimica.
Punti chiave spiegati:
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Alto contenuto di acqua (20-30 wt-%):
- L'olio di pirolisi contiene una percentuale significativa di acqua, in genere compresa tra il 20% e il 30% in peso.Questo elevato contenuto di acqua è il risultato dell'umidità presente nella biomassa di partenza e della formazione di acqua durante il processo di pirolisi.
- La presenza di acqua abbassa il potere calorifico dell'olio, rendendolo meno denso di energia rispetto ai combustibili fossili.Contribuisce inoltre all'instabilità del petrolio, in quanto l'acqua può favorire la separazione di fase e le reazioni chimiche che degradano il petrolio nel tempo.
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Idrocarburi ossigenati:
- L'olio di pirolisi è ricco di composti organici ossigenati, responsabili del suo elevato contenuto di ossigeno (fino al 40% in peso).Questi composti comprendono molecole a basso peso molecolare come la formaldeide, l'acido acetico e il metanolo, nonché molecole più complesse come fenoli, anidrosugari e oligosaccaridi.
- La natura ossigenata di questi composti rende l'olio di pirolisi altamente reattivo, con conseguenti problemi di instabilità termica, polimerizzazione e corrosività.Queste proprietà ne rendono difficile lo stoccaggio e il trasporto senza degrado.
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Idrocarburi aromatici e alifatici:
- L'olio contiene una miscela di idrocarburi aromatici e alifatici, che derivano dalla scomposizione di lignina, cellulosa ed emicellulosa nella biomassa.I composti aromatici sono particolarmente prevalenti e contribuiscono all'odore di fumo e al colore marrone scuro dell'olio.
- Questi idrocarburi, pur essendo simili a quelli presenti nel petrolio, sono spesso più complessi e meno stabili a causa della presenza di gruppi funzionali contenenti ossigeno.
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Contenuto di zolfo:
- L'olio di pirolisi ha un contenuto di zolfo più elevato rispetto al gasolio convenzionale.I composti dello zolfo sono impurità che possono provenire dalla biomassa di partenza o formarsi durante il processo di pirolisi.
- Un elevato contenuto di zolfo è indesiderabile perché contribuisce all'inquinamento ambientale quando l'olio viene bruciato, producendo anidride solforosa (SO₂), un inquinante atmosferico nocivo.
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Instabilità termica e polimerizzazione:
- L'olio di pirolisi è termicamente instabile e soggetto a polimerizzazione, soprattutto se esposto all'aria o a temperature elevate.Questa instabilità è dovuta alla presenza di composti ossigenati reattivi e di idrocarburi insaturi.
- Nel corso del tempo, l'olio subisce reazioni di condensazione che portano a un aumento della viscosità e alla formazione di molecole più pesanti.Ciò rende difficile la ri-vaporizzazione o la raffinazione dell'olio per un ulteriore utilizzo.
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Natura corrosiva:
- L'elevata acidità dell'olio di pirolisi, dovuta principalmente alla presenza di acidi organici come l'acido acetico, lo rende corrosivo per i metalli e altri materiali.Questa corrosività pone problemi di stoccaggio, manipolazione e compatibilità con le apparecchiature.
- La natura corrosiva limita anche l'uso diretto dell'olio di pirolisi nei motori o nelle turbine senza un trattamento o un aggiornamento preliminare.
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Mancanza di standardizzazione:
- A causa della produzione limitata e dell'uso commerciale dell'olio di pirolisi, esistono pochi standard stabiliti per la sua qualità e composizione.Lo standard ASTM è uno dei pochi riferimenti disponibili, ma non tratta in modo esaustivo tutte le impurità e le proprietà dell'olio di pirolisi.
- La mancanza di standardizzazione rende difficile confrontare diversi lotti di olio di pirolisi o garantire una qualità costante per le applicazioni industriali.
In sintesi, le impurità dell'olio di pirolisi derivano dalla sua complessa composizione, che comprende acqua, idrocarburi ossigenati, composti di zolfo e molecole organiche reattive.Queste impurità contribuiscono alle sue proprietà distintive, come l'elevata corrosività, l'instabilità termica e la bassa densità energetica.Affrontare queste impurità attraverso la raffinazione, la valorizzazione o la miscelazione con altri combustibili è essenziale per migliorare l'utilizzabilità dell'olio di pirolisi come fonte di energia rinnovabile.
Tabella riassuntiva:
| Impurezza | Descrizione | Impatto |
|---|---|---|
| Alto contenuto d'acqua (20-30%) | Risulta dall'umidità della biomassa e dal processo di pirolisi. | Abbassa il potere calorifico, favorisce l'instabilità e causa la separazione di fase. |
| Idrocarburi ossigenati | Include formaldeide, acido acetico e fenoli. | Provocano instabilità termica, polimerizzazione e corrosività. |
| Idrocarburi aromatici/lifatici | Derivano dalla scissione di lignina, cellulosa ed emicellulosa. | Contribuisce all'odore di fumo, al colore scuro e alla ridotta stabilità. |
| Contenuto di zolfo | Superiore a quello del gasolio convenzionale | Produce emissioni nocive di SO₂ durante la combustione |
| Instabilità termica | I composti reattivi portano alla polimerizzazione e all'aumento della viscosità | Rende difficile lo stoccaggio, il trasporto e la raffinazione |
| Natura corrosiva | Alta acidità da acidi organici come l'acido acetico | Danneggia le attrezzature per lo stoccaggio e la manipolazione, limita l'uso diretto |
| Mancanza di standardizzazione | Pochi standard di qualità stabiliti per l'olio di pirolisi | Ostacola la qualità costante e l'applicazione industriale |
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