idrolizzando il solfato di etile a temperature superiori a 70°C si ottiene alcool etilico (etanolo) e di nuovo acido solforico :

Industrialmente il processo indiretto non é più utilizzato per motivi economici e ambientali.

Il secondo invece si basa sul processo di fermentazione degli zuccheri. Per il glucosio (e in generale per tutti gli zuccheri esosi, cioè composti da 6 atomi di carbonio) la fermentazione può essere schematizzata secondo la reazione :

Anche l'amido e la cellulosa, attraverso una idrolisi che ne scompone le catene in molecole di glucosio, possono essere usati per la fermentazione alcolica :

In generale gli zuccheri da cui è possibile ottenere l’etanolo tramite fermentazione sono contenuti in un grande varietà di prodotti vegetali, ad esempio: frutta (fresca o secca), cereali, canna e barbabietola da zucchero (di cui in particolare, per la produzione di alcol, si usa il melasso), patate. Da questi prodotti si ottiene una soluzione acquosa di zuccheri che viene fatta fermentare all’interno di specifiche unità (fermentatori) in cui si produce etanolo secondo razioni globalmente simili a quella indicata sopra (a seconda del tipo di zuccheri contenuti nella materia prima utilizzata).
Dai fermentatori esce una soluzione acquosa di etanolo contenente molti altri composti organici (ad esempio metanolo, alcoli superiori, acetaldeide, etilacetato ed altri). A questo punto per innalzare il grado alcolico della soluzione si procede con la distillazione.


1.2) DISTILLAZIONE DI UNA MISCELA ACQUA-ETANOLO

La prima immagine di seguito rappresenta diagramma di distillazione acqua-alcol

L’asse orizzontale misura la composizione della miscela, mentre sull’asse verticale sono rappresentate le temperature. La curva superiore indica la temperatura di condensazione della fase vapore, mentre la curva inferiore indica la temperatura di ebollizione della fase liquida.

Questa seconda immagine invece rappresenta uno schema molto semplificato di alcuni piatti in una colonna di distillazione, in blu è rappresentato il liquido (che casca dai piatti superiori verso quelli inferiori) ed in azzurro il vapore (che sale per la colonna attraverso i piatti) :

Sul piatto inferiore della colonna troviamo la fase liquida con composizione Xa in equilibrio termofluidodinamico con la fase vapore con composizione Xb; questo equilibrio è caratterizzato dalla temperatura Ta(liq)=Tb(vap). Il vapore Xb sale per la colonna fino ad arrivare al piatto successivo, caratterizzato da una temperatura inferiore: il vapore Xb condensa dando luogo alla fase liquida di composizione Xb. Questa fase liquida Xb si trova a sua volta in equilibrio termofluidodinamico con la fase vapore di composizione Xc, alla temperatura Tb(liq)=Tc(vap) che caratterizza il secondo piatto visibile nello schema. Di nuovo la fase vapore di composizione Xc sale per la colonna fino al piatto successivo, caratterizzato da una temperatura inferiore, dove condensa dando luogo ad una fase liquida Xc che sarà in equilibrio termofluidodinamica con una nuova fase vapore, alla temperatura Tc(liq).Il concetto della distillazione sta nal fatto che ad ogni piatto successivo la miscela rsulta essere sempre più povera in acqua e sempre più ricca in alcol. L'acqua infatti tende ad accumularsi nei piatti inferiori mentre l'alcol, più volatile, tende a salire verso i piatti superiori.Questo meccanismo di separazione termofluidodinamica dei due componenti della miscela è reso possibile dalla particolare forma che assumono le curve della fase liquida e della fase vapore nel diagramma rappresentato sopra.Continuando a seguire sul diagramma il procedimento che abbiamo descritto oltre il punto Xc si ottengono soluzioni sempre più ricche in alcol e povere in acqua: stiamo cioè continuando a distillare la soluzione. Arrivati però al punto Z ci rendiamo conto che non è più possibile continuare la distillazione : infatti alla temperatura del punto Z la fase liquida e quella vapore hanno esattamente la stessa composizione. Questo significa che se facessimo condensare il vapore di composizione Xz sul piatto successivo della colonna otterremmo una fase liquida con la stessa composizione della fase liquida in equilibrio col vapore Xz. La distillazione quindi non può procedere oltre. Il punto Z è detto punto azeotropico o azeotropo e una miscela che presenta un tale punto è detta "miscela azeotropica" .
Alla pressione atmosferica il massimo grado alcolico ottenibile per distillazione è di circa 95% (alcol azeotropico). Se si vuole ottenere un grado alcolico più alto è necessario procedere con tecniche differenti.
Fino a pochi anni fa l’unica soluzione era quella di ricorrere alla “distillazione azeotropica”.
Oggi invece è possibile ricorrere alla disidratazione tramite setacci molecolari, che è la tecnologia con cui funzionano le unità prodotte dalla Green Engineering. Questa tecnica consiste nel far passare la miscela in fase vapore attraverso dei letti costituiti da un tipo di zeoliti che è in grado di trattenere l’acqua contenuta nel vapore. In questo modo il vapore perde in contenuto d’acqua, aumentando il suo grado alcolico, mentre i letti di zeoliti si saturano dell’acqua assorbita dal vapore. Affinché il processo di disidratazione sia continuo i letti devono essere rigenerati (cioè, in pratica, “svuotati” dell’acqua che hanno intrappolato); la gestione delle due fasi di assorbimento e rigenerazione viene realizzata tramite una tecnologia denominata Pressure Swing Adsorption (PSA) .

continua con la parte 2 del tutorial

Read More 2 commenti | Pubblicato da Eugenio Macchia

2 commenti

1. Anonimo on 12/12/07, 10:27

   interessante, potreste mettere qualcosa sui vari tipi di alcol? l'alcol che si usa per i carburanti è quello indicato come "anidro" ?

    
2. Eugenio Macchia on 14/12/07, 01:03

   si lo faremo presto, Luca Cervi metterà presto on line una descrizione dei vari tipi di alcol. In ogni caso l'alcol che viene aggiunto alla benzina è effettivamente etanolo anidro.