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Come è composta la benzina verde attuale?

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Foto Come è composta la benzina verde attuale?
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E’ utile conoscere la composizione della benzina verde, almeno per essere consapevoli che non è così “verde”, cioè “ecologica” come dice il suo nome…

Istruzioni

  • 1
    La benzina che bruciamo ogni giorno nei motori delle nostre auto è la cosiddetta “benzina verde”, diventata obbligatoria nel 2000 in attuazione della direttiva ce n° 70 del 13/10/1998. Questa nuova benzina ha sostituito la vecchia benzina “super”, tipica per essere colorata in rosso chiaro e per il suo contenuto di piombo tetraetile ((ch3-ch2)4pb ) come additivo antidetonante per aumentare il numero di ottano.
  • 2
    1) composizione chimica della benzina verde

    al posto di questo composto organico del piombo (estremamente tossico anche nella forma di minutissime particelle di ossido di piombo create dalla combustione nel motore), la benzina verde utilizza un maggiore contenuto di composti aromatici (derivati del benzene, c6h6, come toluene, etilbenzene, xileni, ecc.) in percentuale <35% e con un contenuto di benzene <1% perchè cancerogeno e il più volatile tra gli aromatici.
    Inoltre, la benzina è additivata con un etere organico il metil terbutiletere (mtbe) oppure l’ etil terbutiletere (etbe), sempre per aumentare il numero di ottano. L’ mtbe o l’ etbe non devono superare in totale il 15%. Questi due eteri sono stati però proibiti negli stati uniti perchè risultati molto inquinanti e tossici.

    Per il resto, la benzina verde contiene il 18% massimo di olefine (idrocarburi lineari o ramificati con almeno un doppio legame) e un 42% circa di paraffine lineari e ramificate tra 5 e 9 atomi di carbonio.
    La densità della benzina deve infine essere compresa tra 0,73-0,78 g/cc che rende bene conto della sua volatilità e la miscela ottimale tra benzina e aria per la combustione è un eccesso di aria intorno a 14,7:1.
  • 3
    2) il numero di ottano

    i composti paraffinici lineari e ramificati sono importanti perchè i primi (noti anche come n-paraffine) tengono molto basso il potere antidetonante, permettendo così alla benzina di esplodere troppo presto, anche per semplice compressione nei cilindri. Questo causa il dannoso “battito in testa” del motore perchè i pistoni vengono spinti con violenza contro la testata del motore dalla detonazione troppo precoce col risultato di danneggiarlo gravemente in poco tempo.
    In particolare, il n-eptano viene posto come punto di riferimento = 0 per il numero di ottano e rende massima la tendenza a detonare presto della benzina.
  • 4
    All’ opposto, le paraffine a catena ramificata e le cicloparaffine (nafteni) aumentano molto il potere antidetonante (e il numero di ottano) tanto che all’ isoottano [ ch3-c(ch3)2-ch2-ch(ch3)-ch3, o 2,2,4-trimetilpentano secondo la nomenclatura iupac] viene dato convenzionalmente il numero di ottano = 100.
    Anche i composti aromatici e olefinici aumentano molto il numero di ottano, ma tra questi si è cercato di limitare a meno dell’ 1% soprattutto il benzene, il più leggero. Questa “lotta contro il benzene” è, in realtà, piuttosto ipocrita perchè anche gli altri aromatici sono ugualmente pericolosi cancerogeni per l’ uomo, ma sono solo meno volatili.
  • 5
    Proprio per cercare di rendere massima la combustione di questi composti aromatici, senza che vengano rilasciati nell’ aria come incombusti estremamente inquinanti, i veicoli a benzina devono avere per legge la marmitta catalitica.
    Ci sono però molti dubbi sulla sua efficacia anti-inquinamento; innanzitutto, perchè inizia a funzionare solo quando si riscalda ad almeno 280-300°c per raggiungere la massima efficienza solo a circa 700°c, cioè dopo 10-20 minuti che il motore è acceso. In pratica, possiamo dire che, nei frequenti brevi percorsi cittadini, le marmitte catalitiche restano “addormentate” per tutto il tragitto o quasi.
  • 6
    Inoltre, anche le marmitte catalitiche più moderne non eliminano certo la formazione di molti composti aromatici pericolosi che escono dal tubo di scarico come residui di combustione, soprattutto quando cominciano a deteriorarsi dopo 15,000-20.000 km. D’ altra parte, non si può certo suggerire di cambiare così spesso la marmitta catalitica della nostra auto per averla sempre nelle condizioni di efficienza migliore, visto il suo costo molto elevato. C’ è poco da fare ormai; per non inquinare l’ aria delle nostre città occorrerà veramente abbandonare i motori a benzina o diesel a vantaggio di quelli elettrici.
    E’ chiaro che la benzina “verde” ha ben poco per meritare questo nome così rassicurante perchè non è meno inquinante della “super” al piombo (questo metallo è un potente neurotossico). E’ solo diversamente inquinante.
  • 7
    3) raffinazione della benzina

    la benzina che acquistiamo a prezzo sempre più caro (ahinoi!) nelle stazioni di servizio è il prodotto finale di una lungo processo di trasformazione a partire da una frazione leggera del petrolio distillata in grandi colonne di topping tra 30 e 210°c di temperature di ebollizione. Circa il 10% del petrolio viene separato con questa distillazione.
    A questa frazione (di composizione variabile col tipo di petrolio usato) si aggiungono quelle più pesanti sottoposte a trattamenti di cracking catalitico per produrre miscele di composti più leggeri.
    Si tratta comunque di una miscela complessa di molte decine di idrocarburi, tra loro molto spesso isomeri, cioè con lo stesso n° di atomi di carbonio e di idrogeno, ma diversa forma della molecola e temperature di ebollizione molto vicine e persino uguali.
  • 8
    Il primo processo a cui viene sottoposta la benzina grezza è la desolforazione per privarla dei composti organici dello zolfo (tioli e dietilsolfuri) che disattiverebbero rapidamente le marmitte catalitiche con il cosiddetto “avvelenamento”. Questo trattamento viene fatto trattando la benzina con idrogeno per ridurre i solfuri ad acido solfidrico che viene separato per evaporazione.
    La benzina così desolforata può essere così sottoposta a reforming catalitico, cioè in presenza di catalizzatori al platino e ad alta temperatura per trasformare parte delle paraffine ramificate e delle cicloparaffine in composti aromatici, aumentando così il numero d’ ottano.
    Infine, la benzina così ottenuta viene opportunamente mescolata con frazioni ricche di paraffine leggere ramificate e con l’ mtbe.
  • 9
    4) analisi chimica della benzina

    per chi conosce almeno un po’ la chimica analitica strumentale, la benzina viene analizzata nel modo più dettagliato con la separazione ed il riconoscimento di tutti i suoi numerosi componenti con la gascromatografia a questo scopo, si usano già da molti anni colonne capillari lunghe anche 100 m e più e con diametro interno di 0,25 mm.
    Il detector all’ uscita della colonna è il fid (flame ionization detector) e si fa una lenta analisi a temperatura programmata da 30°c a 180-200°cper circa 2 ore.
    Si inietta in colonna meno di un microlitro di benzina pura che si separa lungo la colonna in tutti i suoi componenti (anche quelli isomeri). Ognuno di essi è rappresentato da un picco cromatografico che viene rivelato dal detector all’ uscita dalla colonna, dopo un certo tempo dall’ inizio dell’ analisi (tempo di eluizione) che non varia in condizioni analitiche costanti.
    L’ area di ogni picco è direttamente proporzionale alla % in massa del composto corrispondente sul totale dei picchi che devono uscire tutti in ogni analisi. L’ analisi è semplificata dalla sensibilità del detector che è praticamente uguale per tutti questi idrocarburi che compongono la benzina.

    Per riconoscere meglio i singoli componenti, si può abbinare al gascromatografo uno spettrometro di massa. Questo è uno strumento sofisticato che funge in questo caso da detector e identifica ogni componente in base al suo peso molecolare e a quelli dei suoi frammenti prodotti da un fascio di elettroni e deflessi da un forte campo elettromagnetico in condizioni controllate e costanti.
    Ogni molecola si frammenta in un modo tipico e specifico in queste condizioni standard; si può ottenere così l’ identificazione automatica del composto da parte del computer che elabora i cromatogrammi e gli spettri di ogni singolo composto della benzina in esame.
  • 10
    5) le benzine in commercio

    la più comune in commercio è la benzina verde a 95 ottani, obbligatoria in tutti i paesi della cee. Alcune compagnie petrolifere come la ip e agip vendono in italia anche la superplus a 98 ottani, molto più diffusa nel resto d’ europa.
    Sempre in italia, solo la shell e la tamoil vendono benzina a 100 ottani per motori con rapporti di compressione molto alti e per le auto e le moto d’ epoca che funzionavano con la vecchia benzina-super.
  • 11
    Riferimenti:

    http://www.disinformazione.it/benzina_verde.htm


    http://it.wikipedia.org/wiki/benzina_verde


    http://it.wikipedia.org/wiki/benzina

    http://staff.nt2.it/michele/parola_43_benzina.aspx

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