Il biodiesel è tra i nuovi argomenti di chimica del TOLC-MED e TOLC-VET.
Leggi cos’è il biodiesel, qual è la reazione chimica da cui si ottiene, da dove si ricava e vantaggi e svantaggi di questo combustibile.
In più, guarda la videolezione sul biodiesel in cui il nostro tutor e docente di chimica spiega in modo molto semplice cos’è il biodiesel e la reazione chimica di transesterificazione.
Che cos’è il biodiesel
Il biodiesel è un combustibile utilizzato per alimentare i moderni motori diesel di auto, camion, trattori. È prodotto a partire da oli vegetali alimentari di scarto, differenziati e riutilizzati, grassi animali o da biomasse.
Più esattamente, il biodiesel in chimica è un mix di esteri alchilici di acidi grassi a catena lunga ottenuto dà una reazione di transesterificazione tra i lipidi degli olii e alcoli alchilici.
Leggi anche cosa sono le bioplastiche che, come il biodiesel, è tra i nuovi argomenti del TOLC-MED e TOLC-VET.
Differenze tra diesel e biodiesel
Qual è la differenza tra diesel e biodiesel? Tra diesel e biodiesel c’è più di una differenza:
- il diesel è ricavato dal petrolio mentre il biodiesel è prodotto da biomasse, oli vegetali e grassi animali;
- il biodiesel è una fonte di energia rinnovabile, a differenza del diesel;
- il diesel è molto diffuso e facile da reperire mentre il biodiesel è abbastanza raro;
- il biodiesel è meno inquinante perché genera scarse emissioni. Invece, il diesel immette nell’aria elevate quantità di azoto e fuliggine.
Da dove si ricava il biodiesel
Le fonti da cui si ricava il biodiesel sono:
- oli alimentari risultato della raccolta differenziata, ad esempio l’olio di girasole o di colza;
- grassi animali;
- biomasse.
Transesterificazione
A seguire spieghiamo come avviene la produzione del biodiesel in ambito chimico. Come scritto sopra, il biodiesel è il risultato di una reazione di transesterificazione.
Per transesterificazione si intende una reazione chimica tra un estere e un alcol in eccesso. Può verificarsi in un ambiente acido o basico. Il prodotto della transesterificazione è un altro estere.
Cos’è un estere in chimica? È un composto organico ottenuto sinteticamente e derivato da acidi carbossilici in cui il gruppo -OH viene sostituito con il gruppo –O.
La reazione di transesterificazione in ambiente acido comprende 2 fasi:
- durante il primo stadio, l’esterificazione di Fischer, l’ossigeno carbonilico viene protonato e trasformato in un gruppo intermedio con carica positiva;
- nel secondo stadio, viene rotto il doppio legame carbonio-ossigeno e si ricava un carbocatione; questo si unisce a un doppietto elettronico proveniente dall’ossigeno dell’alcol e genera un gruppo intermedio tetraedrico con ossigeno positivo; l’idrogeno a cui è legato questo ossigeno positivo viene deprotonato dall’acqua; infine, dato l’estere iniziale, l’ossigeno a esso collegato si protona e si origina un doppio legame carbonio e viene eliminato l’alcol.
Nel caso del biodiesel prodotto da oli con un elevata quantità di acidi grassi liberi, questi vengono esterificati durante la prima fase della reazione. Di solito, come alcol vengono usati l’etanolo o il metanolo e come catalizzatore viene utilizzato l’acido solforico.
Nella seconda fase avviene la transesterificazione dei trigliceridi degli oli. La reazione avviene con l’alcol in eccesso in presenza di sodio metossido.
Il risultato sono esteri metilici degli acidi grassi e glicerolo. Quest’ultimo viene separato e destinato ad altri usi.
Invece, la reazione di transesterificazione in ambiente basico è una reazione di sostituzione nucleofila ottenuta per addizione-eliminazione in cui un nucleofilo viene sostituito al gruppo di un’altra molecola.
Reazione di transesterificazione
Biodiesel: vantaggi e svantaggi
Dopo aver spiegato cos’è questo combustibile in chimica, è importante capire i pro e contro del biodiesel.
Vantaggi del biodiesel
I principali vantaggi del biodiesel sono:
- genera meno emissioni di fuliggine, polveri sottili, monossido e diossido di carbonio e di idrocarburi aromatici;
- non produce emissioni di diossido di zolfo;
- è biodegradabile.
Svantaggi del biodiesel
Gli svantaggi del biodiesel sono relativi sia al suo impatto sull’ambiente che all’ambito socio-economico:
- l’incremento della produzione di biodiesel potrebbe portare a un aumento dei prezzi delle materie prime da cui è ricavato, che sono tra le principali fonti di sostentamento delle popolazioni più povere del pianeta;
- un aumento dei terreni coltivati con queste materie prime e la conseguente riduzione di quelli destinati a coltivazioni alimentari;
- un impoverimento della biodiversità a causa della diffusione delle monocolture;
- più emissioni di ossidi di azoto.
Per capire meglio cos’è il biodiesel in chimica, guarda la videolezione sul biodiesel del nostro tutor e docente di chimica.
Video e immagine nel testo di Orlando Cialli, docente e tutor WAU!
Immagine in evidenza di Juan José Berhó da Pixabay
