Diapositiva 1

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Problematiche di ricerca nell'uso dei
biocombustibili per l'autotrazione
Felice E. Corcione Istituto Motori CNR - Naples
- Italy BIO--COMBUSTIBILI PER AUTOTRAZIONE
Tecnologie di Produzione e Utilizzo APAT, Roma,
23 Maggio 2008
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Il Motore a Combustione Interna
Candela - Iniettore
Scarico (CO,HC,NOx, ..)
aria comb.
PM
Benzina Gasolio Sintetico Bio-combustibile Gas
metano GPL Idrogeno
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Mercato Mondiale dellAutoveicolo
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Problema Ambientale

• Il principale problema PM and NOX
• I motori Diesel H.D. contribuiscono
  significativamente ad aggravare questo problema
• Per minimizzarlo sono richiesti significativi
  miglioramenti tecnologici e nuovi combustibili

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Problema Ambientale
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Impatto della Normativa Europea sulle Emissioni
dei MCI
Normativa Europea Anno CO HC HCNOx NOx PM
EU 1 1992 2,72 - 0,97 - 0,14
EU 2 IDI 1996 1,00 - 0,70 - 0,08
EU 2 DI 1996 1,00 - 0,90 - 0,10
EU 3 2000 0,64 - 0,56 0,50 0,05
EU 4 2005 0,50 - 0,30 0,25 0,025
EU 5 2010 0,25 0,05 (0,13) 0,08 0.0025
Percentuale di riduzione   91 Equiv.87 98
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Mercato Europeo del Veicolo
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COSA FARE PER ABBATTERE LE POLVERI SOTTILI E I
NOx ?
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PER I MOTORI DIESEL
FILTRAZIONE CATALIZZATA DELLO SCARICO
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PER I MOTORI A BENZINA
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PROGRESSO TECNOLOGICO

• Tecnologia Motoristica
• Sistemi di sovralimentazione e down-sizing
• Common Rail ad altissima pressione di iniezione
• Nuove Geometrie di Camere di Combustione
• Nuove Strategie di Controllo Elettronico
• EGR
• Sistemi di Trattamento dello Scarico

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COMBUSTIBILI

• Liquidi riformulati nella composizione
• Gassosi metano, gpl, idrogeno?
• Bio-combustibili (esteri di colza, soia, palma,
  ecc.)
• Sintetici GTL, BTL (by Fischer Tropsch), DME

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Scenario della produzione di combustibili liquidi
convenzionali ed alternativi
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POTENZIALITA DEL VEICOLO A GASIbrido
metano-elettrico
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BIOCOMBUSTIBILI
I biocombustibili derivano dalla lavorazione di
materie prime vegetali. Possono essere liquidi
etanolo e biodiesel o gassosi idrogeno e biogas
Quelli gassosi sono poco diffusi perché
richiedono sia modifiche sostanziali ai
propulsori sia alla rete di distribuzione.
Quelli liquidi sono più usati soprattutto nella
trazione I due combustibili proposti
dallUnione Europea sono il bioetanolo per i
motori ad accensione comandata e il biodiesel per
i motori ad accensione per compressione.
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BIOETANOLO
Il bioetanolo è ottenuto dalla fermentazione
degli zuccheri derivanti da qualunque materia
prima vegetale che contiene zuccheri o che può
essere trasformata in zuccheri, come lamido e la
cellulosa.
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BIODIESEL
Il biodiesel è prodotto da oli vegetali
(girasole, colza, soia, palma), dagli oli di
scarto e dal grasso animale attraverso un
processo di transesterificazione.
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Esempi di Biodiesel
Il Rape Methyl Ester (RME) è lolio vegetale più
ampiamente usato in Europa Il Soybean Methyl
Ester (SME) è quello più usato in USA Entrambi
sono noti come Fatty Acid Methyl Esters (FAME)
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Come si ottiene il Biodiesel?
Il Biodiesel è il risultato del processo di
trans-esterificazione che nobilita un olio
vegetale rendendolo utilizzabile nei motori
moderni senza creare problemi di
incompatibilità un alcool (p.e., metanolo o
etanolo) in presenza di un catalizzatore come
lidrossido di sodio o di potassio rompe
chimicamente la molecola dellolio in un metil- o
etil-estere dellolio stesso (da usare nel
motore) producendo glicerina come sottoprodotto
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Come si ottiene il Biodiesel?
Chimicamente, la trans-esterificazione è il
processo che neutralizza gli acidi grassi
producendo un combustibile vegetale nobilitato.
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Confronto tra le Proprietà del biodiesel e il
Gasolio
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BTL - GTL Fischer Tropsch
Il processo Fischer-Tropsch, inventato dai
ricercatori tedeschi F. Fischer and H. Tropsch
nel 1923, è un metodo per produrre combustibili
sintetici liquidi da biomasse, carbone ecc.
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DME
E un estere dimetilico di un combustibile
fossile. E un combustibile sintetico adatto ai
motori Diesel come il GPL è adatto ai motori ad
accensione comandata.
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DME
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La Politica Europea
Lobiettivo dellUnione Europea è la riduzione
dei gas serra (CO2). La diffusione dei
biocombustibili è in rapida crescita in tutto il
mondo ( 25,7 nellUnione Europea). La
Commissione Europea si è impegnata a sostituire
entro il 2010, il 5.75 e, entro il 2020, il 20
dei consumi per il trasporto con combustibili di
origine vegetale.
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MERCATO EUROPEO DEL BIO-DIESEL
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MERCATO ITALIANO BIO-DIESEL
KT
Source Assobiodiesel
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Sicurezza
Il Bio-diesel ha una più bassa infiammabilità
rispetto al gasolio, quindi è più sicuro nella
gestione
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ANALISI ENERGETICA ED AMBIENTALEFrom Well to
Wheels CO2 vs Energy
Source Well-to-Wheels Analysis by JRC, Eucar,
Concawe
BTL Biomass to Liquid Fuel GTL Gas to Liquid
Fuel DMEDimethyl Ether
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Combustion Visualization
Indagini di Combustione
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Motori Monocilindricicon Accesso Ottico
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(No Transcript)
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Emissioni allo Scarico
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BIO-DIESEL
Emissioni g/kWh Gasolio 100 RME
CO 2.5 1.9
HC 0.6 0.5
NOx 17.9 19.6
Particolato 0.8 0.5
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EFFETTI SUL MOTORE DEL BIO-DIESEL
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Depositi carboniosi
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Depositi carboniosi
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CONCLUSIONI
LRME ha emissioni di HC, CO e particolato (PM)
più basse
LRME produce un particolato con una maggiore
frazione di composti volatili e minore dry
soot. Questo è favorevole a un post trattamento
ossidante con catalizzatore
Il maggiore contenuto di ossigeno, nella molecola
del biocombustibile, è causa di maggiori
emissioni di NOx
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Grazie per lAttenzione