"Analisi della sostenibilita ambientale di processi di produzione di biodiesel"

UNIVERSITA` DI PISA Scuola di Ingegneria Corso di laurea magistrale in Ingegneria Chimica Dipartimento di Ingegneria Civile e Industriale TESI DI LAUREA Analisi della Sostenibilità ambientale di processi di produzione di Biodiesel Relatore Controrelatore Prof. Ing. Monica Puccini Prof. Ing. Gabriele Pannocchia Candidato Ficarra Federico Anno accademico 2021/22 SOMMARIO Negli ultimi decenni l’aumento dei consumi generato dai processi industriali, e in particolare nel settore dei biocarburanti impiegati principalmente per la generazione di energia necessaria per autotrazione, ha richiamato l’attenzione sulle possibili conseguenze ambientali delle emissioni di questi processi e ha sollecitato la ricerca scientifica a sperimentare nuove soluzioni più ecocompatibili, ossia più rispettose dell’ambiente, utilizzando come materie prime fonti rinnovabili come le colture vegetali (biomasse) oppure scarti di altri processi valorizzati mediante riciclo e riutilizzo in un nuovo ciclo di produzione, in sostituzione delle fonti fossili tradizionali (petrolio, gas, carbone). Nella presente Tesi sono stati studiati due processi di produzione di biodiesel, il primo a partire da olio di soia vergine con catalizzatore basico (NaOH) e il secondo usando olio da cucina esausto (WCO) come materia prima e un enzima biologico (Lipasi) come catalizzatore. Dopo aver delineato l’obiettivo dello studio (analisi comparativa degli impatti di due processi di sintesi di biodiesel) e i confini del sistema a cui tale studio si applica (è stata scelta un’analisi “from cradle to gate”, cioè dal reperimento di materie prime all’uscita dei prodotti dall’impianto) e l’unità funzionale di riferimento (produzione di 1000 kg di biodiesel da entrambi i processi), e dopo aver raccolto in un inventario dati sia da impianti esistenti sia da letteratura sui flussi di materia e di energia entranti e uscenti dal sistema, è stata fatta una valutazione quantitativa degli impatti ambientali generati da entrambi i processi, facendo uso del software SimaPro MultiUser dopo averne effettuato la simulazione su UniSim R470. Tale valutazione del ciclo di vita (LCA-Life Cycle Assessment) è stata effettuata in linea con lo scopo del lavoro, ossia quello di confrontare tra loro gli impatti generati dai due processi. In secondo luogo, si è cercato di individuare i cosiddetti «hot-spot», cioè quali impatti tra quelli calcolati avessero il maggior contributo al carico ambientale totale generato da entrambi i processi di produzione. Sono stati ricavati i risultati ambientali di impatto ambientale, confrontando i punteggi ottenuti per ciascuna categoria per entrambi i processi, e facendo riferimento al metodo ReCiPe 2016 Midpoint comprendente 18 categorie di impatto; successivamente l’analisi è stata spostata a livello Endpoint, con riferimento al metodo Eco-Indicator 99, in cui i risultati ambientali vengono inglobati all’interno delle 3 categorie di danno alla salute umana, agli ecosistemi e all’esaurimento di risorse. Alla fine sono stati valutati e discussi possibili vantaggi che possono derivare dalla scelta di produrre biodiesel mediante l’uno o l’altro processo. Dall’analisi effettuata risultano evidenti i benefici in termini di impatto ambientale del processo con enzima biologico, che mostra miglioramenti in tutte le categorie di impatto prese in considerazione, pur portando con sé alcune limitazioni in termini di costo e consumi energetici. Infatti si è constatato che il processo con catalisi biologica mostra uno schema di impianto più complesso, con numerosi flussi di materia e di energia, la presenza di un’evaporazione a triplo effetto, la necessità di più stadi di separazione a valle e di due ricicli. Pertanto si può affermare che il processo con WCO ed enzimi rappresenta una valida alternativa sostenibile per produrre lo stesso prodotto (biodiesel)