Progetti "Biovit - biolubrificanti vegetali per l'industria ... - Enrico Avanzi
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Seminario regionale:<br />
“Iniziative progettuali nel settore<br />
dell’agricoltura no-food in Toscana”<br />
DULViT Centro Interdipartimentale di Ricerche Agro-Ambientali “<strong>Enrico</strong> <strong>Avanzi</strong>” – Università di Pisa - S. Piero a Grado - 12.12.2005<br />
I progetti <strong>Biovit</strong> & Dulvit: es<strong>per</strong>ienze<br />
toscane sull’applicazione industriale<br />
dei <strong>biolubrificanti</strong><br />
Dipartimento di Agronomia e Gestione dell’Agroecosistema (DAGA - Università di Pisa)<br />
Istituto S<strong>per</strong>imentale <strong>per</strong> le Colture Industriali (ISCI - Bologna)<br />
Scuola Su<strong>per</strong>iore di Studi Universitari Sant’Anna (SSSUP – Pisa)<br />
Agenzia Regionale <strong>per</strong> la Protezione Ambientale della Toscana (ARPAT – Prato)<br />
Triumph Italia S.r.l. (Fucecchio - FI)<br />
Confagricoltura Toscana (Firenze)<br />
Federazione Regionale Coldiretti (Firenze)<br />
Azienda Agricola Zalum Giulia Maria (Pisa)<br />
Azienda Agricola Gabriele e Giuseppe Tirabasso S.s. (Livorno)<br />
Italcol S.p.A. (Fucecchio - FI)<br />
Houghton Italia S.p.A (Genova - Livorno)<br />
Chimont S.p.A. (Pisa)<br />
Il progetto <strong>Biovit</strong> è stato finanziato dalla Regione Toscana nell’ambito<br />
Draplane S.p.A. (Prato)<br />
Programma regionale “Innovazione Tecnologica in Toscana” <strong>per</strong> € 336.540<br />
Legambiente Toscana Onlus (Firenze)<br />
CON.CER.TEX. Consorzio (Prato)<br />
Il progetto Dulvit è stato finanziato dalla Regione Toscana nell’ambito<br />
DoCUP<br />
Associazione CIPA – AT Sviluppo Rurale Toscana (Firenze) Ob.2- Misura 1.7 e PRAA Azione D21 <strong>per</strong> € 20.000<br />
Ecoverde S.p.A. – (Porcari – Lucca)<br />
Lucense S.C. p.A. – (lucca)
Consumo di lubrificanti nel mondo<br />
(milioni di t /anno)<br />
In Italia 0.7 milioni di t/anno (13% UE)<br />
5,3<br />
4,9<br />
24,8<br />
Resto del<br />
Mondo<br />
UE<br />
Altra UE
Settori di utilizzazione nella UE<br />
(milioni di t /anno)<br />
0,5 0,6 Motori a 4 tempi<br />
2,5<br />
Oli di processo<br />
Ausiliari Industriali<br />
1,7 (circa il 30%)<br />
Motori marini e aerei<br />
Fonte: Europalub, 1999
Utilizzazione degli ausiliari industriali<br />
nella UE<br />
(.000 di t /anno)<br />
Oli idraulici<br />
Lav. dei metalli<br />
Grassi<br />
Consumo<br />
totale<br />
750<br />
450<br />
100<br />
Biolubrificanti<br />
51<br />
4<br />
2<br />
Altri (tessile, conciario, cartario)<br />
400<br />
42
Stima del consumo di ausiliari industriali<br />
nella comparto tessile, conciario e cartario<br />
della regione Toscana<br />
( t /anno)<br />
Tensioattivi<br />
(nonilfenolo e nonilfenolo etossilato)<br />
Oli<br />
(Alchilbenzeni)<br />
1.600 t/anno 15.000 t/anno<br />
9.6% 90.4%<br />
Consumi in Toscana<br />
Altri usi nella UE<br />
15.000<br />
400.000 = 3.8 %
Composizione di un<br />
formulato lubrificante<br />
50% Base minerale<br />
(alchilbenzene) ed additivi<br />
(nonilfenolo etossilato)<br />
50% Acqua<br />
1-30% = ADDITTIVI :<br />
(emulsionanti, antischiuma, detergenti,<br />
antiossidanti, anticorrosivi, biocidi ecc.)<br />
70-99% = OLIO BASE:<br />
(alchilbenzene)
Principali caratteristiche<br />
ambientali<br />
degli oli <strong>vegetali</strong>:<br />
- Rinnovabili<br />
- Non innalzano il<br />
livello dei gas serra<br />
- Biodegradabili<br />
- Ipotossici
Oli Alto Oleico<br />
(Girasole, cartamo..)<br />
Oli Alto Erucico<br />
(Crambe, B.carinata B.juncea)<br />
Ottima capacità oleante<br />
Buona resistenza<br />
Elevata miscibilità<br />
Alta capacità lubrificante<br />
Alto punto di fumo<br />
Elevata miscibilità
Principali caratteristiche tecnologiche<br />
di alcuni oli <strong>vegetali</strong>:<br />
Viscosità<br />
40 °C<br />
(mm 2 sec -1 )<br />
38-42<br />
Composizione acidica<br />
(%)<br />
Ac. Oleico Ac. Erucico<br />
85 0<br />
Numero di<br />
iodio<br />
80-90<br />
50-52<br />
19<br />
57<br />
88-92
Seminario regionale:<br />
“Iniziative progettuali nel settore<br />
dell’agricoltura no-food in Toscana”<br />
DULViT Centro Interdipartimentale di Ricerche Agro-Ambientali “<strong>Enrico</strong> <strong>Avanzi</strong>” – Università di Pisa - S. Piero a Grado - 12.12.2005<br />
Perché impiegare oli <strong>vegetali</strong><br />
MOTIVI AMBIENTALI - forte impatto ambientale dei<br />
formulati (elevata concentrazione di tensioattivi ed oleanti<br />
sintetici nelle acque)<br />
MOTIVI AGRONOMICI - crisi delle colture oleaginose e<br />
delle produzioni “food”<br />
MOTIVI SOCIALI – rischi <strong>per</strong> la salute degli o<strong>per</strong>atori e dei<br />
consumatori; elevata conflittualità tra attività industriale,<br />
amministrazioni pubbliche e popolazione
Seminario regionale:<br />
“Iniziative progettuali nel settore<br />
dell’agricoltura no-food in Toscana”<br />
DULViT Centro Interdipartimentale di Ricerche Agro-Ambientali “<strong>Enrico</strong> <strong>Avanzi</strong>” – Università di Pisa - S. Piero a Grado - 12.12.2005<br />
Sviluppo dei progetti a livello di filiera<br />
COMPETENZE<br />
SETTORI RICERCA COLLAUDO TRASFERIMENTO<br />
SETTORE PRIMARIO Modulo 1 Modulo 2 Modulo 2<br />
INDUSTRIA CARTARIA Modulo 3 Modulo 4 Modulo 5<br />
INDUSTRIA CONCIARIA Modulo 6 Modulo 7 Modulo 8<br />
INDUSTRIA TESSILE Modulo 9 Modulo 10 Modulo 11
Seminario regionale:<br />
“Iniziative progettuali nel settore<br />
dell’agricoltura no-food in Toscana”<br />
DULViT Centro Interdipartimentale di Ricerche Agro-Ambientali “<strong>Enrico</strong> <strong>Avanzi</strong>” – Università di Pisa - S. Piero a Grado - 12.12.2005<br />
Risultati nel settore primario<br />
Ricerca<br />
Individuate specie e varietà di oleaginose atte alla<br />
produzione di oli lubrificanti <strong>per</strong> le diverse esigenze<br />
dell’industria toscana<br />
Caratterizzati qualitativamente alcuni oli di origine vegetale<br />
ottenuti in diverse condizioni agro-pedoclimatiche<br />
Collaudo<br />
Diffusione di colture oleaginose e di tecniche low input atte<br />
al loro impiego industriale tra le aziende agricole
Seminario regionale:<br />
“Iniziative progettuali nel settore<br />
dell’agricoltura no-food in Toscana”<br />
DULViT Centro Interdipartimentale di Ricerche Agro-Ambientali “<strong>Enrico</strong> <strong>Avanzi</strong>” – Università di Pisa - S. Piero a Grado - 12.12.2005<br />
Risultati nel settore<br />
industriale:<br />
ricerca del formulato<br />
(Houghton nel settore tessile e<br />
cartario; Chimont nel settore<br />
conciario)<br />
Formulato Convenzionale<br />
50% Base minerale<br />
(alchilbenzene) ed additivi<br />
(nonilfenolo etossilato)<br />
50% Acqua<br />
Formulato BIOVIT<br />
60% Base vegetale (olio di girasole)<br />
ed additivi (emulgatori a basso<br />
impatto ambientale)<br />
40% Acqua
Risultati nel settore industriale: collaudo nel comparto tessile (i)<br />
Potenziali applicazioni dei<br />
<strong>biolubrificanti</strong> in fase di<br />
ingrasso, cardatura, filatura.<br />
Definizione della concentrazione d’usod<br />
in fase di nebulizzazione sulle fibre<br />
(risultati del panel test)<br />
30<br />
20<br />
20<br />
<strong>Biovit</strong><br />
10<br />
10<br />
Convenzi<br />
onale<br />
0<br />
Conc. d'uso
Risultati nel settore industriale: collaudo nel comparto tessile (ii)<br />
E’ importante definire quanto<br />
oleante utilizzare in rapporto alla<br />
quantità di lana da cardare<br />
Vista la maggior efficacia del<br />
formulato a base vegetale, , si può<br />
ridurre la quantità da impiegare<br />
rispetto al tradizionale<br />
Convenzionale 6%<br />
rispetto ai Kg di Lana da cardare<br />
<strong>Biovit</strong> 4%<br />
rispetto ai Kg di Lana da cardare<br />
Rapporto lana / oleante<br />
8<br />
6<br />
4<br />
2<br />
4<br />
6<br />
<strong>Biovit</strong><br />
Convenzi<br />
onale<br />
0<br />
%oleante
Risultati nel settore industriale: sintesi del comparto tessile (iii)<br />
Performance industriali analoghe ai prodotti di sintesi convenzionali<br />
onali<br />
Minore quantità di oleante utilizzato ( meno 25÷30% circa)<br />
Totale compatibilità del nuovo formulato nei successivi step del<br />
processo tessile (tessitura, rifinizione, , tintura)<br />
Nessun problema di irrancidimento dopo prolungato stoccaggio del<br />
filato (anche nei mesi estivi)<br />
Minore manipolazione di prodotti chimici (D.Lgs(<br />
626/94 - Direttiva<br />
Comunitaria 2003/53/CE del 18 giugno 2003 )<br />
Benefici in finissaggio - Maggior <strong>per</strong>dita di oleante nel carbonizzo<br />
Maggior <strong>per</strong>dita di oleante nel carbonizzo – Minor n° n di lavaggi<br />
- Minor consumo di acqua = Riduzione dei costi di depurazione<br />
•
Risultati nel settore industriale: collaudo nel comparto conciario (i)<br />
Potenziali applicazioni dell’olio<br />
di girasole alto oleico nella<br />
lavorazione delle pelli<br />
Ingrasso secco su pelli conciate al<br />
vegetale<br />
Bagni di ingrasso addittivati con<br />
emulgatori e solfonati su pelli<br />
conciate al cromo<br />
Bagni di ingrasso addittivati con<br />
emulgatori e solfonati su pelli<br />
conciate al vegetale<br />
Applicazione a secco su pelli in<br />
CRUST<br />
Valutazioni del<br />
biolubrificante in confronto<br />
agli alchilati<br />
Maggiore potere<br />
“ingrassante”,, maggiore<br />
“pienezza”.. Analoghi gli altri<br />
parametri<br />
Minore potere “ingrassante”,<br />
migliore ancoraggio della<br />
refinizione. . Analoghi gli altri<br />
parametri<br />
Performance analoghe<br />
Maggiore potere<br />
“ingrassante”,, maggiore<br />
morbidezza, assorbimento<br />
maggiore del 10%
Risultati nel settore industriale: collaudo nel comparto cartario (i)<br />
Potenziali applicazioni dell’olio di<br />
girasole alto oleico nella<br />
produzione di carte “tissue”<br />
(igieniche, tovaglioli, fazzoletti e<br />
rotoli da cucina)<br />
LUCART TM5 KARTOCELL TM2<br />
Tipo di macchina Over doppia tela Beloit Crescent-former<br />
Tipo di carta prodotta Tovagliolo Igienica<br />
Materia prima 100% macero 100% cellulosa<br />
Resina RU SI NO<br />
olio di riferimento impiegato Vegetale (Colza) Sintetico (EO)<br />
Dosaggi impostati Medesimi Medesimi<br />
Valutazioni tecnico-o<strong>per</strong>ative a livello industriale: positive (sia x Lucart che Kartocell)
Risultati nel settore industriale: collaudo nel comparto cartario (ii)<br />
Valutazioni tecnico-qualitative<br />
LUCART<br />
grammatura Spessore Odore<br />
sofficità<br />
mazzetta 15gg<br />
Odore<br />
30gg<br />
grado di<br />
bianco<br />
Resistenza<br />
macchina<br />
trazione a secco<br />
(1velo 50mm)<br />
allung.<br />
Resistenza<br />
trasversale<br />
allung.<br />
Trazione ad umido<br />
(1velo 50mm)<br />
Resistenza<br />
macchina<br />
Resistenza<br />
trasversale<br />
g/m2 µm % N/m % N/m % N/m N/m<br />
prima 17,6 112 - 0 0 87 157 21 94 5 19 13<br />
dopo 17,5 117 + 0 0 86 143 23 92 5 19 13<br />
KARTOCELL<br />
grammatura<br />
Spessore<br />
Mazzetta<br />
sofficità<br />
odore<br />
15gg<br />
odore<br />
30gg<br />
grado di<br />
bianco<br />
Resistenza<br />
macchina<br />
trazione a secco 1 velo (50mm)<br />
allug.<br />
Resistenza<br />
trasversale<br />
g/m2 µm % N/m % N/m %<br />
prima 16,1 102 + 0 0 86 150 15 60 5<br />
allug.<br />
dopo 15,9 117 + 0 0 86 137 16 58 5
Aspetti economici: comparto tessile<br />
FORMULATO BIOVIT<br />
(euro/kg formulato)<br />
Costi<br />
formulazione<br />
Prezzo vendita<br />
formulato<br />
FORMULATO<br />
CONVENZIONALE<br />
(euro/kg formulato)<br />
1,40-1,50 Costi<br />
formulazione<br />
c.a. 1,80 Prezzo vendita<br />
formulato<br />
Variaz.<br />
<strong>Biovit</strong><br />
/Conv.<br />
Variaz.<br />
%<br />
0,65-0,75 0,65-0,85 46-57<br />
0,70-0,90 0,90- 1,10 50-61<br />
FORMULATO BIOVIT<br />
RAPPORTO DI UTILIZZO<br />
Applicazione fase di filatura 1:0,67-1:0,83<br />
UTILIZZAZIONE<br />
FORMULATO BIOVIT<br />
(euro/kg formulato)<br />
UTILIZZAZIONE<br />
FORMULATO CONVENZ.<br />
(euro/kg formulato)<br />
Variaz.<br />
<strong>Biovit</strong><br />
/Conv.<br />
Variaz.<br />
%<br />
Costo d'uso 1,20-1,50 Costo d'uso 0,70-0,90 0,30-0,80 25-53<br />
Nonostante la possibilità di impiegare quantitativi inferiori al<br />
convenzionale, variabili dal 17% al 33%, i costi <strong>per</strong>mangono a livelli<br />
più elevati: maggiorazione del 25-53%
Aspetti economici: comparto tessile<br />
IL REALE PESO DEI COSTI SOSTENUTI:<br />
INCIDENZA SUL PROCESSO PRODUTTIVO TESSILE<br />
Costi di produzione di un metro di tessuto lineare base<br />
FASE<br />
COSTO (Euro/metro)<br />
Acquisto materia prima 1,4<br />
Calo mista (scarti, sciupi) 0,08<br />
Filatura 1,07<br />
Orditura 0,15<br />
Tessitura 0,8<br />
Rammendo 0,13<br />
Finissaggio 1,2<br />
Controllo 0,15<br />
COSTI TOTALI 4,98<br />
Costo oleante:<br />
5% costo filatura<br />
0,05 euro/metro<br />
Per la tipologia di tessuto più diffusa nel distretto, la fase di filatura<br />
contribuisce sul costo totale del ciclo produttivo <strong>per</strong> il 21,5%<br />
In realtà il costo dell’oleante rappresenta solo il 5% del costo totale<br />
di filatura, pari a 0,05 euro/metro, corrispondente all’1% del costo<br />
dell’intero processo produttivo
Aspetti economici: comparto conciario<br />
Bio-lubrif.<br />
Euro/t<br />
Tradizionale<br />
Euro/t<br />
Applicazione come componente delle<br />
miscele di ingrasso a secco<br />
Applicazione dell'olio solfonato in<br />
fase di ingrasso<br />
Applicazione dell'olio in emulsione in<br />
fase di ingrasso<br />
Applicazione a secco con macchina a<br />
rulli in fase di rifinizione<br />
845 650<br />
935 725<br />
1030 880<br />
845 650
Seminario regionale:<br />
“Iniziative progettuali nel settore<br />
dell’agricoltura no-food in Toscana”<br />
DULViT Centro Interdipartimentale di Ricerche Agro-Ambientali “<strong>Enrico</strong> <strong>Avanzi</strong>” – Università di Pisa - S. Piero a Grado - 12.12.2005<br />
CONCLUSIONI<br />
• I formulati a base di oli <strong>vegetali</strong> sono stati inseriti nel ciclo<br />
produttivo tessile, conciario e cartario senza alcuna modifica né<br />
di impianto né di processo, con <strong>per</strong>formances analoghe o<br />
migliori di quelle ottenute dagli oli a base minerale<br />
• I bio-formulati hanno evidenziato minor impatto ambientale e<br />
migliore biodegradabilità<br />
• Dal punto di vista economico, i <strong>biolubrificanti</strong> si collocano sul<br />
mercato a prezzi di utilizzazione di poco su<strong>per</strong>iori a quelli dei<br />
prodotti convenzionali<br />
• Nelle attuali condizioni di prezzo delle materie prime, la<br />
diffusione di questi prodotti (e della relativa filiera) è<br />
condizionata dall’interesse dei consumatori nei confronti di<br />
prodotti di “qualità” e dall’adozione di politiche locali di sviluppo<br />
economico sostenibile
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