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1a parte - Club Donegani

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Biodiesel di nuova generazione
Carlo Perego
eni s.p.a., Centro Ricerche per le Energie Non Convenzionali – Istituto
eni Donegani
Club Donegani, Novara, 19 Maggio 2014
www.eni.it
Indice
Lo scenario Europeo dei biofuel
Invece del gasolio diesel: quali fonti bio?
 Oli vegetali e grassi animali
 Zuccheri da biomasse lignocellulosiche
 Bio-olio da trattamenti termici di biomasse
 Bio-gas da gassificazione di biomasse
Conclusioni
Research Centre for Non-Conventional Energies – Istituto eni Donegani
2
Lo scenario mondiale dei biofuel
 I biofuel soddisferanno l'8% del mercato di carburanti entro il 2035, rispetto al
3% nel 2009. Quindi la domanda di biofuel è attesa crescere a un tasso del 5,5%
anno, più grande della CAGR della domanda globale di energia che si stima nel
1,3%. Ciò è dovuto principalmente alle severe normative introdotte in molti
paesi.
 La direttiva europea RED richiede che, entro il 2020 il 10% dell’energia utilizzata
nei trasporti dovrà provenire da biofuel, elettricità ed idrogeno prodotti da fonti
rinnovabili. I biofuel di seconda generazione, ovvero quelli ottenuti da materie
prime non commestibili per l’uomo, e biomasse di scarto, saranno contate il
doppio(double counting).
 Nel 2009, i biofuel erano prodotti quasi
esclusivamente da:
 In futuro …..
Lignocellulosic
biomass
Zuccheri
Algae
Agricultural
waste
Mais
Olio vegetale
Organic
waste
Research Centre for Non-Conventional Energies – Istituto eni Donegani
3
Lo scenario europeo dei biofuel
E’ in corso una revisione della direttiva europea RED che propone:
►un limite del 6% ai biofuel di 1° generazione
►una quota almeno del 2,5% di biofuel avanzati
►di considerare anche l’Indirect Land Use Change (ILUC)
Research Centre for Non-Conventional Energies – Istituto eni Donegani
4
La crisi delle raffinerie europee e il rapporto diesel/benzina
L’industria europea della raffinazione sta attraversando un periodo di forte crisi, già da alcuni anni, a causa
del calo strutturale della domanda di prodotti raffinati e del conseguente eccesso di capacità accompagnato
da crollo dei margini. La crisi è ancora più spinta per le aree MED e per l’Italia in particolare
Consumi benzina e diesel in
Italia (2005-2025)
Rapporto diesel/benzina
Benzina
Mton/a
-36%
Rapporto diesel/benzina
-52%
2005 2010 2012 2015 2020 2025
7,4
0,3
6,7
0,7
6,5
0,8
6,0
5,6
4
8,3
0,2
7,0
9,7
13,5 9,9
0,2
8,0
Italia
60,2
62,7
70,7
76,8
90,7
4,4 81,3 75,7
70,4 69,4
4,5
5,0
7,7
9,3
86,3
108,4
Europa
109,2
0,8
2005 2010 2012 2015 2020 2025
Bio
+20%
3
2.5
Oil
2
Diesel
Mton/a
3.5
1.5
1
207,2 209,4
193,9 191,2 197,1 19,2 22,7
12,5
174,9 11,2 11,5
2005
1,5
2010
2020
2025
18,4
19,0
18,9
19,5
21,6
22,7 23,1
20,9 20,3 21,0 20,7
0,2 1,5
1,4 1,4 2,0 2,3
22,5
Italia
186,7
188,0
184,6
179,7
182,8
173,4
Europa
2015
Anno
Europe
Italy
-9%
2005 2010 2012 2015 2020 2025
2012
2005 2010 2012 2015 2020 2025
Fonte: Wood Mackenzie
Research Centre for Non-Conventional Energies – Istituto eni Donegani
5
Domanda di biocarburanti in Italia
• Come nel resto d‟Europa, il consumo di biofuel in Italia è atteso in sensibile crescita
nei prossimi 10 anni.
• In particolare, il biodiesel si conferma il biocarburante più richiesto dai consumatori
italiani che mantengono la propria “predilezione” per i mezzi alimentati a diesel
Domanda nazionale di biofuels
kt/a
3.500
+5%
3.165
3.000
2.740
2.500
714
2.000
1.710
242
1.500
1.592
227
344
2.026
0
200
200
2005
biogasoline
1.772
1.000
500
837
1.468
1.365
1.428
2010
2012
2015
2.328
biodiesel
0
2020
2025
L‟Italia nel 2012 ha consumato circa 1,5 Mt di biocarburanti,
prevalentemente importati da paesi extra europei, previsti in
raddoppio al 2025
*Dati 2012: benzina 8,3 Mt, diesel 21,8 Mt; Dati 2020: benzina 6,7 Mt, diesel 22,5 Mt; Dati 2025: benzina 6,5 Mt, diesel 22,2 Mt. Esclusa domanda di jet fuel
6
Invece del gasolio diesel: le fonti bio
Biomass
feedstock
Lipids
Bio-oils
Sugars
Syngas
(Bio)catalysis
Biodiesel
Research Centre for Non-Conventional Energies – Istituto eni Donegani
7
L’olio vegetale è un carburante diesel?
 L'utilizzo di oli vegetali nei motori diesel risale
allo stesso Rudolf Diesel che dimostrò la
capacità del motore diesel di funzionare con
olio di arachidi già agli inizi del 1900.
 Negli USA negli anni settanta, la crisi
petrolifera riportò alla ribalta l’idea di
utilizzare gli oli vegetali. Ma le esperienze
furono negative (formazione di incrostazione
nella camera di scoppio e sugli iniettori,
diluizione del lubrificante).
 Anche in Italia si è proposto una decina di
anni fa l’uso dell’olio di semi direttamente nel
diesel. “Se si usa l'olio di semi in un moderno
diesel si provocano, presto o tardi, danni
molto costosi da riparare all'impianto iniezione
(pompa e iniettori) e al motore: per
risparmiare un centinaio di euro si provocano
danni per migliaia di euro. “ (Quattroruote
2005)
Research Centre for Non-Conventional Energies – Istituto eni Donegani
8
Bio-diesel da piante oleaginose
L‟olio vegetale è un trigliceride di acidi
grassi. Dalla fine degli anni „90 è la fonte
principale per la produzione di Biodiesel e
in tempi più recenti anche di Green Diesel.
Oleaginous crops
Transesterification
biodiesel
(FAME, FAEE)
Vegetable Oil
Hydroprocessing
Green Diesel
La produzione mondiale di FAME nel 2011 è stata
di 20.6 Mton, 9.1 dei quali in EU.
Research Centre for Non-Conventional Energies – Istituto eni Donegani
9
Processi per Biodiesel di 1° generazione
MeOH
Transesterificazione
Estrazione olio
Purificazione
Glycerol
Sulla terra esistono più di 4000 specie di piante
oleaginose: alberi come la palma e il cocco, e piante
annuali come la soia, la colza ed il girasole. Le sostanze
grasse, presenti nei semi, vengono estratte con tecniche
meccaniche (a pressione) e chimiche (a solvente).
FAME
Research Centre for Non-Conventional Energies – Istituto eni Donegani
10
Il biodiesel come fuel
I vantaggi del biodiesel
► Processo semplice con bassi costi di
investimento
Gli svantaggi
► Utilizza oli di elevata qualità e quindi costosi
► Proprietà a freddo non ottimali
► Limitata stabilità all’ossidazione (presenza di
doppi legami)
► E’ biodegradabile (può causare problemi di
biofouling)
► Ha proprietà solventi (degrada parti in gomma
ed elastomeri)
► Emissioni di NOx superiori al diesel
convenzionale
► Limiti nel blending (max 7%) : Impossibile
soddisfare target 2020 (10% in termini
energetici)
Deposits at injector tips on a HPCR fuel system, leading to poor starting and running behavior (power
loss, instability, smoke). Engine operated on RME B100 in a tractor in the field
[Biodiesel, ULSD and Engine Performance, V. Stiffler-Claus (Jonh-Deere) 19 March 2009]
Research Centre for Non-Conventional Energies – Istituto eni Donegani
11
Il GREEN DIESEL: Hydrogenated Vegetable Oil (HVO)
H2
Idro-deossigenzione
Trigliceridi / acidi
grassi
H2
Idro-isomerizzazione
Distillazione
Green diesel
Research Centre for Non-Conventional Energies – Istituto eni Donegani
12
La tecnologia di idrogenazione (HVO)
100 BBL
Vegetable Oil
(Triglycerides) + Hydrogen
99 BBL
Green Diesel
+
CO2
H2O
C3H8
► Non sottoproduce glicerina ma propano
► Può usare grassi e oli vegetali con alto contenuto di acidi grassi
liberi
Molte società (Neste Oil, BP, PetroBras,
Syntroleum/Tyson Foods, ConocoPhilipps/Tyson Foods,
Axens and eni/UOP) hanno sviluppato tecnologie
proprietarie HVO per green diesel e green jet. Neste
Oil è attualmente leader mondiale con quattro
impianti con una produzione totale di 2 milioni di
tonnellate anno di green diesel e green jet.
Rotterdam Next BTL plant started up
Sept. 2011.
Research Centre for Non-Conventional Energies – Istituto eni Donegani
13
GREEN DIESEL: il processo EcofiningTM
Green
Jet
Greendiesel
► Processo a due stadi catalitici (DeCO2 - HDO e idroisomerizzazione)
► Il prodotto è un diesel ad alto numero di cetano
► Può coprodurre jet fuel
► Molto flessibile alla carica: olio di colza, soia, brassica carinata, palma,
crescione, jatropha, camelina, sego, lardo, olio usato e olio da alghe.
Research Centre for Non-Conventional Energies – Istituto eni Donegani
14
Vantaggi del Green diesel
Olio vegetale
Olio di palma
Olio usato
Grasso animale
Biodiesel
Green diesel
Research Centre for Non-Conventional Energies – Istituto eni Donegani
15
La tecnologia UOP/ENI Ecofining
TM:il
primo impianto
Diamond Green Diesel (DarlingValero JV), Lousiana USA:

500 kt/y di grassi animali e
olio usato a 400 kt/y di green
diesel and 65 kt/y LPG
e Naphta.

Realizzato accanto ad una
raffineria in modo da
valorizzarne gli assets.

In produzione dal giugno
2013.
Research Centre for Non-Conventional Energies – Istituto eni Donegani
16
Il progetto Green Refinery di Venezia
 Il progetto Green Refinery, è incentrato
sulla conversione delle due unità di
idrodesolforazione gasoli esistenti in
un’unità ECOFININGTM.
 La bioraffineria processerà cariche
costituite da biomasse oleose
producendo biocarburanti di elevata
qualità, principalmente Green Diesel, ma
anche altre basi bio come Green Nafta e
Green GPL.
Raffinerie in Italia dal 2009
#16
Sannazzaro
Venezia
Cremona
Trecate
Trecate
Mantova
Ravenna
Busalla
Mantova
Ravenna
Falconara
Falconara
Livorno
Roma
Roma
x
Taranto
Sarroch
Taranto
Sarroch
Milazzo
Milazzo
Gela
 Il nuovo assetto “bio” porterà ad un
significativo miglioramento del quadro
ambientale.
xx x
Busalla
Livorno
 La Bioraffineria è in marcia da Aprile
2014, producendo globalmente circa
360.000 ton/anno di biocarburanti.
 Nella prima metà del 2015 raggiungerà
la sua massima capacità produttiva,
producendo circa 500.000 ton/anno di
biocarburanti.
#12
Sannazzaro
Venezia
Cremona
Priolo
Augusta
Gela
Priolo
Augusta
Capacità di raffinazione chiusa in Italia
-12 Mton/a
(Europa -80 Mton/a)
Research Centre for Non-Conventional Energies – Istituto eni Donegani
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