Gasolio, benzina e Kerosene Avio: viaggio all’interno dei derivati del petrolio

Nel mondo odierno, il petrolio greggio rappresenta una risorsa fondamentale per l’economia globale. Da questa materia prima nera e densa si ricavano una varietà di prodotti, tra cui i combustibili fossili che alimentano i nostri mezzi di trasporto: gasolio, benzina e kerosene avio. In questo blog post, ci immergeremo nel processo di raffinazione del petrolio per comprendere meglio la genesi di questi tre combustibili, le loro caratteristiche distintive e la loro impronta sull’ambiente.

Ora facciamo un rapido riassunto su come vengono prodotti i carburanti

1. Il Processo di Raffinazione:

La raffinazione del petrolio greggio Inizia subito dopo l’estrazione con un trattamento con sostanze chimiche e calore, per eliminare l’acqua e le particelle solide e per separare il gas naturale residuo. Quindi viene immagazzinato in serbatoi di smistamento, da dove viene trasportato alle raffinerie mediante tubazioni continue (oleodotti) o con navi attrezzate (navi cisterna o petroliere) o con speciali autoveicoli (autocisterne) e carri ferroviari (carri cisterna) verso le raffinerie.

Una raffineria è un impianto di trasformazione, in cui sono fabbricati prodotti commerciabili partendo dal petrolio greggio. La raffineria è un impianto di grandi dimensioni, diviso in tre blocchi distinti:

1. cisterne per lo stoccaggio del greggio;
2. torri di sistilazione per le diverse lavorazioni;
3. cisterne per lo stoccaggio dei prodotti raffinati.

Queste tre parti sono collegate tra loro da fasci di tubi, che permettono una lavorazione a ciclo continuo: Nelle prime cisterne il livello si abbassa in continuazione, perché il greggio fluisce negli impianti. Nelle torri di lavorazione il petrolio viene riscaldato, raffreddato, scaldato ancora, compresso, filtrato, ecc…, così si separa successivamente nei diversi prodotti che lo compongono. Nelle ultime cisterne il livello si alza in continuazione, perché vi confluiscono i prodotti distillati. Distillazione del greggio La prima lavorazione viene svolta sul petrolio grezzo e si chiama distillazione frazionata: infatti il petrolio è un miscuglio di idrocarburi liquidi (kerosene, benzina, gasolio,…).

Per separare le varie componenti del petrolio si usa la distillazione, cioè un processo che comporta la vaporizzazione e la condensazione. Essa viene fatta nella torre più alta della raffineria. La torre di distillazione. È una torre alta circa 80 m., all’interno ci sono tanti piani costituiti da piatti di acciaio. Ogni piatto è mantenuto ad una temperatura specifica, che è sempre più bassa man mano che si sale in altezza. Ogni piatto contiene molti fori, muniti di un camino e di una campanella. I vapori di un certo tipo, quando toccano la campanella che corrisponde alla temperatura della propria condensazione, diventano liquidi. Gli altri vapori, invece, gorgogliano attraverso il distillato e continuano a salire.

Attraverso un riscaldamento graduale e diverse fasi di separazione, si ottengono differenti prodotti in base al loro punto di ebollizione:

• Gas: GPL (gas di petrolio liquefatto)
• Benzina: utilizzata per i motori a benzina
• Nafta: materia prima per l’industria chimica
• Gasolio: utilizzato per i motori diesel
• Kerosene: utilizzato per gli aerei
• Oli combustibili: utilizzati per la produzione di energia e riscaldamento

2. Gasolio:

Il gasolio, conosciuto anche come gasolio o diesel, è un combustibile derivato dalla distillazione del petrolio greggio. Ha una densità maggiore della benzina e un punto di ebollizione più elevato. Il suo utilizzo principale è nei motori diesel, che si distinguono per la loro efficienza e coppia elevata.

Produzione:

Il gasolio viene estratto dalla porzione di petrolio che bolle tra 200°C e 350°C. Il processo di raffinazione può includere ulteriori trattamenti per migliorarne le proprietà, come la desolforazione per ridurre le emissioni di zolfo.

Caratteristiche:

• Elevata densità energetica
• Buona coppia motrice
• Basso consumo di carburante
• Emissioni di CO2 inferiori alla benzina

Fluidità

Requisito importante per il gasolio da autotrazione sono le sue proprietà a freddo, rappresentato dalla temperatura alla quale il carburante comincia ad intorbidire e ad opporre maggiore resistenza allo scorrimento all’interno di un determinato filtro. Per questa ragione la specifica di riferimento EN 590 prevede la presenza durante il periodo invernale in alcune zone di gasolio chiamato “artico”, pienamente efficiente fino a temperature di -21 °C.

Combustione

Il numero di cetano indica il ritardo tra l’iniezione e l’avvio della combustione. Un alto numero di cetano indica un gasolio dalla combustione più efficiente e che offre quindi prestazioni migliori. Il numero di cetano minimo oggi richiesto nei gasoli per autotrazione è 51

Per ragioni di sicurezza e regolarità di combustione è importante che sia privo di frazioni leggere o pesanti, responsabili della formazione di depositi carboniosi e di combustione incompleta. La densità è 835 kg/m³, il suo potere calorifico è attorno ai 40,9 MJ/kg (o 10200 kcal/kg).

3. Benzina:

La benzina è un combustibile volatile e altamente infiammabile utilizzato principalmente nei motori a benzina. È composta da una miscela di idrocarburi leggeri con differenti ottani, che ne determinano la resistenza all’autoaccensione.

Produzione:

La benzina deriva dalla distillazione del petrolio greggio tra 40°C e 200°C. La sua composizione viene poi ottimizzata con l’aggiunta di additivi per migliorarne le prestazioni e la stabilità.

Caratteristiche:

• Alta volatilità
• Elevato potere calorifico
• Buona accelerazione
• Emissioni di CO2 superiori al gasolio

La capacità antidetonante

La benzina non deve detonare, esplodere, appena compressa dal pistone del motore a scoppio, perché non garantirebbe una buona compressione e quindi un’elevata emissione di energia. Qunto minore è la detonazione , quanto maggiore è la qualità della benzina. Quest’ultimo dato si misura con il numero di ottano (NO). Questo è un indice di riferimento a una scala, in cui l’isoottano puro è uguale a 100 (poco detonante) e il n-eptano è uguale a 0 (molto detonante). Per migliorare le proprietà antidetonanti della benzina si è in passato fatto ricorso ad additivi costituiti da composti del piombo il cui impiego, per gli effetti inquinanti, ha portato alla nascita della cosiddetta benzina verde, senza piombo. In questa, l’agente antidetonante precedente (piombo tetraetile) è stato sostituito principalmente dal benzene, ma vengono utilizzati anche metil-tert-butil-etere (MTBE) ed etil-tert-butil-etere (ETBE). Una direttiva UE ha proibito in tutta l’Unione europea la commercializzazione delle benzine contenenti piombo a partire dal 2000.

L’uso di MTBE è stato recentemente bandito negli Stati Uniti d’America per l’effetto fortemente inquinante per le falde acquifere e in quanto cancerogeno. L’ETBE viene preso ultimamente in maggiore considerazione in quanto parzialmente proveniente da fonte rinnovabile. Esso consiste infatti in un prodotto di reazione tra isobutilene ed etanolo, che può esser di origine agricola.

La benzina è estremamente infiammabile, tanto da riuscire ad accendersi con una semplice scintilla anche a distanza. Viene definito come uno dei liquidi infiammabili più pericolosi; difatti ha provocato molti danni in passato a causa di incendi ed esplosioni.

4. Kerosene Avio:

Il kerosene avio, conosciuto anche come Jet A-1, è un combustibile specifico per gli aerei a reazione. Ha un punto di infiammabilità più elevato della benzina e una migliore stabilità alle basse temperature.

Produzione:

Il kerosene avio deriva dalla distillazione del petrolio greggio tra 150°C e 250°C. Subisce poi un processo di raffinazione più rigoroso per garantirne la purezza e l’elevata qualità richiesta per l’aviazione.

Caratteristiche:

• Elevata stabilità termica
• Basso punto di congelamento
• Buona resistenza alla combustione
• Emissioni di CO2 e NOx significative

5. La Percentuale dal Petrolio:

La percentuale di gasolio, benzina e kerosene avio ricavata dal petrolio greggio varia a seconda del tipo di greggio e del processo di raffinazione utilizzato. In media, la distillazione del petrolio greggio produce:

• Gasolio: 20-30%
• Benzina: 20-30%
• Kerosene avio: 5-10%

6. Considerazioni Finali:

Altri sottoprodotti dalla raffinazione sono i gas di petrolio liqueffatti, utilizzati nel trasporto, gli oli combustibili, che possono essere utilizzati ulteriormente o raffinati a loro volta, e il bitume, il residuo solido utilizzato per le strade. Inolte ci sono una serie di sottoprodotti utili nell’attività dell’industria chimica.