I progetti Biovit & Dulvit: esperienze I progetti Biovit & Dulvit: esperienze toscane sull’applicazione industriale toscane sull’applicazione industriale dei biolubrificantidei biolubrificanti

Dipartimento di Agronomia e Gestione dell’Agroecosistema (DAGA - Università di Pisa)Istituto Sperimentale per le Colture Industriali (ISCI - Bologna) Scuola Superiore di Studi Universitari Sant’Anna (SSSUP – Pisa)Agenzia Regionale per la Protezione Ambientale della Toscana (ARPAT – Prato)Triumph Italia S.r.l. (Fucecchio - FI)Confagricoltura Toscana (Firenze)Federazione Regionale Coldiretti (Firenze) Azienda Agricola Zalum Giulia Maria (Pisa)Azienda Agricola Gabriele e Giuseppe Tirabasso S.s. (Livorno)Italcol S.p.A. (Fucecchio - FI)Houghton Italia S.p.A (Genova - Livorno)Chimont S.p.A. (Pisa)Draplane S.p.A. (Prato)Legambiente Toscana Onlus (Firenze)CON.CER.TEX. Consorzio (Prato)Associazione CIPA – AT Sviluppo Rurale Toscana (Firenze)Ecoverde S.p.A. – (Porcari – Lucca)Lucense S.C. p.A. – (lucca)

Seminario regionale: “Iniziative progettuali nel settore

dell’agricoltura no-food in Toscana”

DULViTDULViT

Centro Interdipartimentale di Ricerche Agro-Ambientali “Enrico Avanzi” – Università di Pisa - S. Piero a Grado - 12.12.2005

Il Il progetto progetto BiovitBiovit è stato finanziato dalla Regione Toscana nell’ambito è stato finanziato dalla Regione Toscana nell’ambito Programma regionale “Programma regionale “Innovazione Tecnologica in Toscana” per Tecnologica in Toscana” per € 336.540€ 336.540

Il Il progetto progetto DulvitDulvit è stato finanziato dalla Regione Toscana nell’ambito è stato finanziato dalla Regione Toscana nell’ambito DoCUP DoCUP Ob.2- Misura 1.7 e PRAA Azione D21 per Ob.2- Misura 1.7 e PRAA Azione D21 per € 20.000€ 20.000

Consumo di lubrificanti nel mondo (milioni di t /anno)

24,8

4,9

5,3

Resto delMondo UE

Altra UE

In Italia 0.7 milioni di t/anno (13% UE)

2,5

1,7 (circa il 30%)

0,5 0,6 Motori a 4 tempi

Ausiliari Industriali

Motori marini e aerei

Oli di processo

Fonte: Europalub, 1999

Settori di utilizzazione nella UE (milioni di t /anno)

400Altri (tessile, conciario, cartario)

100Grassi

450Lav. dei metalli

750Oli idraulici

422451

Biolubrificanti

Consumo totale

Utilizzazione degli ausiliari industriali nella UE

(.000 di t /anno)

Consumi in ToscanaAltri usi nella UE

Stima del consumo di ausiliari industriali nella comparto tessile, conciario e cartario

della regione Toscana ( t /anno)

Tensioattivi (nonilfenolo e nonilfenolo etossilato)

Oli (Alchilbenzeni)

1.600 t/anno 15.000 t/anno

9.6% 90.4%

15.000400.000

= 3.8 %

70-99% = OLIO BASE:70-99% = OLIO BASE:(alchilbenzene)(alchilbenzene)

1-30% = ADDITTIVI 1-30% = ADDITTIVI ::(emulsionanti, antischiuma, (emulsionanti, antischiuma, detergenti, antiossidanti, detergenti, antiossidanti, anticorrosivi, biocidi ecc.)anticorrosivi, biocidi ecc.)

50% Base minerale (alchilbenzene) ed additivi (nonilfenolo etossilato)

50% Acqua

Composizione di un formulato lubrificante

Principali caratteristiche Principali caratteristiche ambientali ambientali degli oli vegetali:degli oli vegetali:

- Rinnovabili Rinnovabili

- Non innalzano il - Non innalzano il livello dei gas serra livello dei gas serra

- BiodegradabiliBiodegradabili

- IpotossiciIpotossici

Oli Alto Oleico(Girasole, cartamo..)

Oli Alto Erucico(Crambe, B.carinata

B.juncea)

Ottima capacità oleante Buona resistenza Elevata miscibilità

Alta capacità lubrificanteAlto punto di fumoElevata miscibilità

Principali caratteristiche tecnologichePrincipali caratteristiche tecnologichedi alcuni oli vegetali:di alcuni oli vegetali:

80-90

88-92

0

57

85

19

38-42

50-52

Numero di iodio

Viscosità

40 °C (mm2 sec-1)

Composizione acidica Composizione acidica (%)(%)

Ac. Oleico Ac. Erucico

Seminario regionale: “Iniziative progettuali nel settore

dell’agricoltura no-food in Toscana”

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Perché impiegare oli vegetali Perché impiegare oli vegetali

MOTIVI AMBIENTALI - forte impatto ambientale dei formulati (elevata concentrazione di tensioattivi ed oleanti sintetici nelle acque)

MOTIVI AGRONOMICI - crisi delle colture oleaginose e delle produzioni “food”

MOTIVI SOCIALI – rischi per la salute degli operatori e dei consumatori; elevata conflittualità tra attività industriale, amministrazioni pubbliche e popolazione

Seminario regionale: “Iniziative progettuali nel settore

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Centro Interdipartimentale di Ricerche Agro-Ambientali “Enrico Avanzi” – Università di Pisa - S. Piero a Grado - 12.12.2005

Sviluppo dei progetti a livello di filieraSviluppo dei progetti a livello di filiera

COMPETENZE SETTORI RICERCA COLLAUDO TRASFERIMENTO SETTORE PRIMARIO Modulo 1 Modulo 2 Modulo 2 INDUSTRIA CARTARIA Modulo 3 Modulo 4 Modulo 5 INDUSTRIA CONCIARIA Modulo 6 Modulo 7 Modulo 8 INDUSTRIA TESSILE Modulo 9 Modulo 10 Modulo 11

Seminario regionale: “Iniziative progettuali nel settore

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Centro Interdipartimentale di Ricerche Agro-Ambientali “Enrico Avanzi” – Università di Pisa - S. Piero a Grado - 12.12.2005

Risultati nel settore primarioRicercaIndividuate specie e varietà di oleaginose atte alla

produzione di oli lubrificanti per le diverse esigenze dell’industria toscana

Caratterizzati qualitativamente alcuni oli di origine vegetale ottenuti in diverse condizioni agro-pedoclimatiche

CollaudoDiffusione di colture oleaginose e di tecniche low input atte

al loro impiego industriale tra le aziende agricole

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Risultati nel settore industriale: ricerca del formulato(Houghton nel settore tessile e cartario; Chimont nel settore conciario)

FFoorrmmuullaattoo CCoonnvveennzziioonnaallee

50% Base minerale (alchilbenzene) ed additivi (nonilfenolo etossilato)

50% Acqua

FFoorrmmuullaattoo BBIIOOVVIITT 60% Base vegetale (olio di girasole) ed additivi (emulgatori a basso impatto ambientale) 40% Acqua

Definizione della concentrazione d’usoDefinizione della concentrazione d’usoin fase di nebulizzazione sulle fibrein fase di nebulizzazione sulle fibre (risultati del panel test)(risultati del panel test)

Potenziali applicazioni dei biolubrificanti in fase di ingrasso, cardatura, filatura.

10

20

0

10

20

30

Conc. d'uso

Biovit

Convenzionale

Risultati nel settore industriale: collaudo nel comparto tessile (i)

4

6

0

2

4

6

8

%oleante

Biovit

Convenzionale

E’ importante definire quanto E’ importante definire quanto oleanteoleante utilizzare in rapporto utilizzare in rapporto alla quantità di lana da alla quantità di lana da cardare cardare Vista la Vista la maggior efficacia del maggior efficacia del formulatoformulato a base vegetalea base vegetale, si può , si può ridurre la quantità da impiegare ridurre la quantità da impiegare rispetto al tradizionalerispetto al tradizionale Convenzionale Convenzionale 6%6% rispetto ai Kg di Lana da cardare

BiovitBiovit 4%4% rispetto ai Kg di Lana da cardare

Rapporto lana / oleanteRapporto lana / oleante

Risultati nel settore industriale: collaudo nel comparto tessile (ii)

•

Performance industriali analoghe ai prodotti di sintesi Performance industriali analoghe ai prodotti di sintesi convenzionali convenzionali

MMinore quantità di oleante utilizzato ( meno 25inore quantità di oleante utilizzato ( meno 2530% circa) 30% circa)

Totale compatibilità del nuovo formulato nei successivi step del Totale compatibilità del nuovo formulato nei successivi step del processo tessile (tessitura, rifinizione, tintura)processo tessile (tessitura, rifinizione, tintura)

Nessun problema di irrancidimento dopo prolungato stoccaggio del Nessun problema di irrancidimento dopo prolungato stoccaggio del filato (anche nei mesi estivi) filato (anche nei mesi estivi)

Minore manipolazione di prodotti chimici (D.Lgs 626/94 - Direttiva Minore manipolazione di prodotti chimici (D.Lgs 626/94 - Direttiva Comunitaria 2003/53/CE del 18 giugno 2003 )Comunitaria 2003/53/CE del 18 giugno 2003 )

Benefici in finissaggio Benefici in finissaggio - - Maggior perdita di oleante nel carbonizzo – Minor n° di lavaggi Maggior perdita di oleante nel carbonizzo – Minor n° di lavaggi - Minor consumo di acqua = - Minor consumo di acqua = Riduzione dei costi di depurazioneRiduzione dei costi di depurazione

Risultati nel settore industriale: sintesi del comparto tessile (iii)

Risultati nel settore industriale: collaudo nel comparto conciario (i)

Potenziali applicazioni Potenziali applicazioni dell’olio di girasole alto oleico dell’olio di girasole alto oleico nella lavorazione delle pellinella lavorazione delle pelli

Valutazioni del Valutazioni del biolubrificante in confronto biolubrificante in confronto agli alchilatiagli alchilati

Ingrasso secco su pelli conciate al Ingrasso secco su pelli conciate al vegetalevegetale

Maggiore potere Maggiore potere “ingrassante”, maggiore “ingrassante”, maggiore “pienezza”. Analoghi gli altri “pienezza”. Analoghi gli altri parametriparametri

Bagni di ingrasso addittivati con Bagni di ingrasso addittivati con emulgatori e solfonati su pelli emulgatori e solfonati su pelli conciate al cromoconciate al cromo

Minore potere “ingrassante”, Minore potere “ingrassante”, migliore ancoraggio della migliore ancoraggio della refinizione. Analoghi gli altri refinizione. Analoghi gli altri parametriparametri

Bagni di ingrasso addittivati con Bagni di ingrasso addittivati con emulgatori e solfonati su pelli emulgatori e solfonati su pelli conciate al vegetaleconciate al vegetale

Performance analoghePerformance analoghe

Applicazione a secco su pelli in Applicazione a secco su pelli in CRUSTCRUST

Maggiore potere Maggiore potere “ingrassante”, maggiore “ingrassante”, maggiore morbidezza, assorbimento morbidezza, assorbimento maggiore del 10%maggiore del 10%

Risultati nel settore industriale: collaudo nel comparto cartario (i)

Potenziali applicazioni dell’olio di Potenziali applicazioni dell’olio di girasole alto oleico nella girasole alto oleico nella produzione di carte “tissue” produzione di carte “tissue” (igieniche, tovaglioli, fazzoletti e (igieniche, tovaglioli, fazzoletti e rotoli da cucina)rotoli da cucina)

LUCART TM5 KARTOCELL TM2

Tipo di macchina Over doppia tela Beloit Crescent-former

Tipo di carta prodotta Tovagliolo Igienica

Materia prima 100% macero 100% cellulosa

Resina RU SI NO

olio di riferimento impiegato Vegetale (Colza) Sintetico (EO)

Dosaggi impostati Medesimi Medesimi

Valutazioni tecnico-operative a livello industriale: positive (sia x Lucart che Kartocell)

Risultati nel settore industriale: collaudo nel comparto cartario (ii)

trazione a secco (1velo 50mm)

Trazione ad umido (1velo 50mm)

grammatura Spessore mazzetta sofficità Odore

15gg Odore 30gg

grado di bianco Resistenza

macchina allung. Resistenza trasversale allung. Resistenza

macchina Resistenza trasversale

LU

CA

RT

g/m2 µm % N/m % N/m % N/m N/m

prima 17,6 112 - 0 0 87 157 21 94 5 19 13

dopo 17,5 117 + 0 0 86 143 23 92 5 19 13

trazione a secco 1 velo (50mm)

grammatura Spessore Mazzetta sofficità odore

15gg odore 30gg

grado di bianco Resistenza

macchina allug. Resistenza trasversale allug.

g/m2 µ m % N/m % N/m %

KA

RTO

CELL

prima 16,1 102 + 0 0 86 150 15 60 5

dopo 15,9 117 + 0 0 86 137 16 58 5

Valutazioni tecnico-qualitative

Nonostante la possibilità di impiegare quantitativi inferiori al convenzionale, variabili dal 17% al 33%, i costi permangono a livelli

più elevati: maggiorazione del 25-53%

FORMULATO BIOVIT

(euro/kg formulato)

FORMULATOCONVENZIONALE

(euro/kg formulato)

Variaz.Biovit/Conv.

Variaz.%

Costiformulazione

1,40-1,50 Costiformulazione

0,65-0,75 0,65-0,85 46-57

Prezzo venditaformulato

c.a. 1,80 Prezzo venditaformulato

0,70-0,90 0,90- 1,10 50-61

FORMULATO BIOVIT RAPPORTO DI UTILIZZO

Applicazione fase di filatura 1:0,67-1:0,83

UTILIZZAZIONEFORMULATO BIOVIT(euro/kg formulato)

UTILIZZAZIONEFORMULATO CONVENZ.

(euro/kg formulato)

Variaz.Biovit/Conv.

Variaz.%

Costo d'uso 1,20-1,50 Costo d'uso 0,70-0,90 0,30-0,80 25-53

Aspetti economici: comparto tessile

Per la tipologia di tessuto più diffusa nel distretto, la fase di filatura contribuisce sul costo totale del ciclo produttivo per il 21,5%

In realtà il costo dell’oleante rappresenta solo il 5% del costo totale di filatura, pari a 0,05 euro/metro, corrispondente all’1% del costo

dell’intero processo produttivo

FASE COSTO (Euro/metro)

Acquisto materia prima 1,4

Calo mista (scarti, sciupi) 0,08

Filatura 1,07

Orditura 0,15

Tessitura 0,8

Rammendo 0,13

Finissaggio 1,2

Controllo 0,15

COSTI TOTALI 4,98

Costi di produzione di un metro di tessuto lineare base

IL REALE PESO DEI COSTI SOSTENUTI: INCIDENZA SUL PROCESSO PRODUTTIVO TESSILE

Costo oleante: 5% costo filatura 0,05 euro/metro

Aspetti economici: comparto tessile

Aspetti economici: comparto conciario

Bio-lubrif.Euro/t

TradizionaleEuro/t

Applicazione come componente delle miscele di ingrasso a secco

845 650

Applicazione dell'olio solfonato in fase di ingrasso

935 725

Applicazione dell'olio in emulsione in fase di ingrasso

1030 880

Applicazione a secco con macchina a rulli in fase di rifinizione

845 650

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CONCLUSIONI

•I formulati a base di oli vegetali sono stati inseriti nel ciclo produttivo tessile, conciario e cartario senza alcuna modifica né di impianto né di processo, con performances analoghe o migliori di quelle ottenute dagli oli a base minerale

•I bio-formulati hanno evidenziato minor impatto ambientale e migliore biodegradabilità

•Dal punto di vista economico, i biolubrificanti si collocano sul mercato a prezzi di utilizzazione di poco superiori a quelli dei prodotti convenzionali

•Nelle attuali condizioni di prezzo delle materie prime, la diffusione di questi prodotti (e della relativa filiera) è condizionata dall’interesse dei consumatori nei confronti di prodotti di “qualità” e dall’adozione di politiche locali di sviluppo economico sostenibile