L`utilizzo dell`olio di croton come fonte di energia

ssc
dal mondo accademico
L’utilizzo dell’olio di croton come fonte di energia
Ottilia De Marco, Gigliola Camaggio, Serena Stifani
Università degli Studi di Bari – Dipartimento di Scienze Geografiche e
Merceologiche
Via C. Rosalba, 53 – 70124 Bari (I); e_mail: [email protected]
RIASSUNTO
Negli ultimi anni il problema energetico si pone come emergenza ambientale che necessita di una efficace risoluzione nel brevissimo temine. Una opportunità potrebbe essere il
ricorso alla bioenergia, che rappresenta una fonte energetica localmente disponibile e rinnovabile. Come riportato in note precedenti l’agricoltura può divenire un’interessante
fonte energetica. Una risorsa importante può essere rappresentata dall’olio di croton
tiglium Linn, che viene estratto e venduto sia allo stato naturale come combustibile per i
grandi motori o raffinato in biodiesel.
Nella presente nota saranno analizzate le potenzialità quantitative e qualitative e i processi di produzione dei biocombustibili, con lo scopo di valutarne la convenienza economicoambientale.
ABSTRACT
In recent years the energy problem is an environmental emergency that needs a concrete
and rapid resolution. An opportunity would be the bioenergy use, because it is locally available and because it is a renewable energy source. As reported in previous papers, the agriculture can become an attractive energy source.
An important resource can be represented by croton oil, extracted and sold as crude fuel
for engines or refined into biodiesel. In this paper, the authors will investigate croton
tiglium Linn potentialities in order to evaluate the economic and environmental advantages using it as biofuels source.
1. INTRODUZIONE
L’incremento dell’uso delle energie rinnovabili e l’efficienza energetica costituiscono strumenti importanti per la riduzione dei gas serra e sono di vitale interesse per tutti i governi.
Studiosi e comunità scientifiche hanno indirizzato le loro ricerche sulle politiche energetiche globali, in grado di assicurare notevoli riduzioni degli inquinanti ma, nello stesso
tempo, hanno posto molta attenzione a non indebolire lo sviluppo economico-industriale
che nei prossimi anni dipenderà ancora dai combustibili fossili. L’orientamento scientifico
è sempre più indirizzato alla promozione di fonti rinnovabili e ad incoraggiare l’efficienza
energetica, con lo scopo di limitare lo sfruttamento intensivo delle risorse fossili e influire
sui cambiamenti climatici.
Nella presente nota l’attenzione viene focalizzata sulla produzione di biodiesel dall’olio di
croton tiglium Linn attraverso un’attenta analisi delle sue caratteristiche qualitative e quantitative e dell’impatto ambientale determinato da detta produzione. L’olio di croton si ottiene dai semi del croton tiglium Linn (crotontiglio o purging croton), un arbusto sempre
verde, appartenente alla famiglia delle Euphorbiaceae, originario dell’Estremo Oriente
che, a causa di un componente resinoso, croton-resina, è altamente tossico e irritante [1].
Il Croton tiglium L. trova numerose applicazioni: il legname è adatto per le costruzioni e
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come legna da ardere; il guscio del frutto può essere utilizzato come combustibile nelle stufe;
i semi, la corteccia e le foglie degli alberi sono impiegati in campo farmaceutico; l’olio può
essere usato come biocarburante nei motori diesel e in campo farmaceutico (figura 1).
Figura 1
Le applicazioni
della pianta di
croton tiglium L.
Dai semi del croton tiglium L. viene estratto l’olio che trova impiego in campo medico sin dal
medioevo, grazie alla sua azione disinfettante, antivirale e antinfiammatoria [2], [3]. A causa
della sua tossicità, negli ultimi anni, si sta cercando di ridurne l’utilizzo. Attualmente un impiego interessante dell’olio di croton è come biocombustibile.
2. LA PIANTA DI CROTON TIGLIUM L.
La pianta del croton tiglium L. è un arbusto o piccolo albero, alto 3- 6 m, e presenta delle
foglie ovali larghe 4-7 cm e lunghe 7-10 cm di colore verde-marrone. Il frutto è una capsula ovoidale di dimensione di una nocciola e contiene dei semi ricoperti da una pellicola
giallastra con macchie brune.
La pianta cresce a circa 1.500 m di altitudine e si adatta sia ai climi umidi che secchi, riesce a tollerare precipitazioni annuali molto variabili tra i 60 e i 120 cm e temperature tra
21 e 27 °C e viene spesso coltivata in boschi misti. Il croton tiglium L. sviluppa i semi dopo
il terzo anni di vita, restando in piena attività per 6 anni. I semi raggiungono la maturazione nei mesi di novembre e dicembre e vengono raccolti prima di aprile. La resa, a partire
dal terzo anno, può raggiungere i 200-750 kg/ha sino ad arrivare, nel periodo di massimo
sviluppo, a circa 750-2.000 kg/ha [4]. I semi sono costituiti per il 68 % dal nocciolo e per
il 32 % dal guscio, e sono composti per il 40-50% da lipidi, per il 16% da carboidrati e per
circa il 27% da proteine [5].
Dalla tabella 1 si evidenzia l’elevato contenuto di olio che, come già detto, non è commestibile a causa della presenza della proteina crotina, altamente tossica. Per queste ragioni
l’olio di croton potrebbe trovare impiego nel settore energetico.
Umidità
Ceneri
Lipidi
Proteine
Fibra
Carboidrati
Volume 63 - fascicolo n. 3 - 2009
%
6
3
40-50
27
8
16
Tabella 1
Composizione
chimica dei semi di
croton tiglium L.
(% di sostanza) [5]
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3. LA PRODUZIONE DI OLIO DAL CROTON TIGLIUM L.
Il croton tiglium L. presenta, come precedentemente menzionato, un tenore di olio, non
commestibile, del 40-50%, composto da una miscela complessa di acidi grassi, prevalentemente saturi, come riportato in tabella 2.
Tabella 2
Composizione
degli acidi grassi
dell’olio di croton
tiglium L. [6,7,8]
Acidi grassi
Miristico
Palmitico
Stearico
Oleico
Linoleico
Arachico
Formula Struttura %
C14H28O2
14:0
11
C16H32O2
16:0
1,2
C18H36O2
18:0
0,5
C18H34O2
18:1
56
C18H32O2
18:2
29
C20H40O2
20:0
2,3
L’olio di croton è di colore giallo, viscoso, di odore sgradevole, solubile in etere, e presenta delle ottime caratteristiche chimico-fisiche molto simili all’olio di jatropha (tabella 3),
che in questi ultimi anni si sta imponendo come una valida biorisorsa [9].
Tabella 3
Proprietà
chimico-fisiche
dell’olio di
cotron e di
jatropha [7,10]
Peso specifico a 15°C (g/cm3)
Punto di Solidificazione (°C)
Numero di Saponificazione
Numero di iodio
Grado rifrattometrico (30°C)
Croton
tiglium L.
Jatropha
0,94
(-) 7 (-)18
190-204
102-109
1,47
0,92
2
188-198
91- 112
1,47
L’olio di croton può essere utilizzato tal quale nel settore farmaceutico o convertito in biodiesel attraverso il processo di trans-esterificazione. Quest’ultimo utilizzo è molto interessante visto l’elevato contenuto di olio, un buon numero di cetano e punto d’infiammabilità (tabella 4).
Tabella 4
Confronto di
alcune caratteristiche tra il
Diesel, il
Metilestere di
Jatropha (JME) e
il Metilestere di
Croton tiglium L.
(CME) [6,9]
34
Diesel
JME
CME
Numero di
cetano
40-55
57,1
50
Punto
d’infiammabilità °C
50
163
74
L’olio può essere estratto attraverso il processo meccanico a pressione o chimico con solvente [11]. Le due tecnologie sono quasi sempre connesse e in generale l’estrazione meccanica viene effettuata su semi contenenti più del 20% di materia grassa, mentre per valori inferiori si procede con quello chimico.
Nel processo chimico i solventi utilizzati sono: l’esano, la benzina, il tricloroetilene e il solfuro di carbonio. Il quantitativo di solvente utilizzato può raggiungere un quantitativo seme-solvente di 1:18, l’aumento di detto valore può determinare delle rese minori di olio.
Il principale prodotto del processo di estrazione è l’olio grezzo che rappresenta il 40-50% del
peso totale dei semi di croton; con l’estrazione meccanica si ottiene inoltre un residuo (panello proteico) che rappresenta circa il 50-60% del peso dei semi, mentre con il processo chimico si ottiene la farina. Il panello proteico è costituito da circa l’8-15% di sostanza grassa, ma
risulta inutilizzabile nei mangimi animali a causa della presenza di una serie di tossine [12].
Nel presente lavoro per la produzione dell’olio di croton si è ritenuto opportuno orientarsi
sulla tecnologia meccanica, visto l’alto contenuto di lipidi (40-50%).
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Nel processo produttivo vengono trasformati 1000 kg di frutti della pianta di croton tiglium
L., questi ultimi, prima di procedere all’estrazione dell’olio, sono puliti dal terriccio, dal
pietrisco e decorticati (questi scarti rappresentano il 22% del guscio) ottenendo circa 680
kg di semi. Dai semi, successivamente sottoposti ad estrazione per pressione meccanica, si
ottengono circa 270- 340 kg di olio e circa 340 - 400 kg di panello proteico. L’olio ottenuto viene, successivamente, filtrato, per allontanare acqua ed eventuali residui (circa 54 kg),
e sottoposto al processo di trans-esterificazione con aggiunta di 27-34 kg di metanolo, 5-7
kg di idrossido di potassio e 1-1,3 kg di idrossido di sodio e si ottengono così 218 -340 kg
di biodiesel, 27 -34 kg di glicerina e 6-8 kg di metanolo che viene rimesso nel ciclo produttivo.
Dall’analisi della figura 2 e considerando che la produttività della pianta di croton è di circa
750- 2000 kg di semi/ha, nel periodo di massima maturazione della pianta, emerge che si
possono ottenere circa 400 – 1000 kg di biodiesel/ha.
Figura 2
Processo di
produzione del
biodiesel dall’olio
di croton tiglium L
4. CONCLUSIONI
L’Italia, con una produzione annua (2008) di circa 595.000 t di biodiesel, si colloca al terzo
posto in Europa dopo la Germania (2.819.000 t) e la Francia (1.815.000 t) [13].
Attualmente, a livello nazionale, il punto di forza dell’intera filiera del biodiesel è rappresentato dalla fase produttiva, mentre la principale debolezza è la reperibilità delle materie
prime di partenza. La maggior parte di queste ultime utilizzate in Italia viene importata sia
da Paesi europei (Francia, Spagna, Germania) che extraeuropei (Argentina, Sud America,
Brasile e Canada). Il 60% del biodiesel nazionale prodotto viene, inoltre, esportato nei
Paesi europei (Germania, Francia e Austria) mentre il sottoprodotto della transesterificazione (la glicerina) viene in parte esportato nei Paesi asiatici.
Allo stato attuale l’Italia per migliorare la filiera del biodiesel ha necessità di disporre di
materie prime disponibili sul territorio nazionale. In tal modo si cerca di ridurre al massiVolume 63 - fascicolo n. 3 - 2009
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mo le importazioni, con lo scopo di evitare di incorrere in una nuova dipendenza estera (un
esempio di coltura disponibile può essere rappresentato di croton tiglium L.).
L’utilizzo dell’olio di croton come biocombustibile, allo stato attuale è in fase di sperimentazione. Pertanto, non si dispongono dei dati utili per fornire un’approfondita analisi.
Questo prodotto presenta numerosi vantaggi quali le basse emissioni di gas di scarico, l’assenza di idrocarburi, di particolato e di composti aromatici, la biodegradabilità, la non
commestibilità e, pertanto, il suo utilizzo nel settore energetico non sottrae risorse al settore alimentare. Dalla presente nota si è evidenziato che l’olio di croton potrebbe soddisfare i diversi standard dei biocombustibili, ma sono necessari studi scientifici più approfonditi, in modo da valutarne il suo possibile utilizzo come risorsa a livello nazionale. La
pianta di croton tiglium L. viene coltivata anche nei paesi Europei, ma allo stato attuale
non risulta presente in Italia, anche se potrebbe adattarsi al territorio. Sarebbe importante
coltivarla e sfruttarla come biorisorsa, nelle aree boschive italiane, offrendo un contributo
concreto per contrastare i cambiamenti climatici ed il riscaldamento globale.
BIBLIOGRAFIA
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156(1)15 April 1976, 1–6
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somnifera, Croton tiglium and Hygrophila auriculata on behavior and physiology of
Odontotermes obesus (Isoptera, Termitidae)” Biologia, Bratislava, 62/6, 2007, 770773
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http://openmed.nic.in/1486/02/Toxic_plants.pdf
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[10] Crotonoil-http://www.chemicalbook.com/ProductChemicalProperties
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[11] Villavecchia V., Eigenmann G., “Nuovo dizionario di merceologia e chimica applicata?” 506, Hoepli, Milano, 1973
[12] http://www.efsa.europa.eu/cs/BlobServer/Scientific_Opinion/contam_op_ej726
_ricin_summary_it,0.pdf?ssbinary=true “Parere del gruppo di esperti scientifici sui
contaminanti nella catena alimentare” Richiesta n. EFSA-Q-2003-062 Adottato il 10
giugno 2008 (ultimo collegamento il 15/07/2009)
[13] http://www.ebb-eu.org/stats.php (ultimo collegamento il 02/09/2009)
Il presente lavoro, pur frutto di riflessioni comuni degli autori, è da attribuirsi in particolare a O. De Marco i paragrafi 1 e 4; a C. Camaggio i paragrafi 1, 2 e 4; a S. Stifani i
paragrafi 1, 3 e 4.
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