Gasolio o nafta leggera….

Il gasolio è un distillato del petrolio che si ottiene principalmente mediante frazionamento tra 170 e 360 °C, contenente prevalentemente idrocarburi  con catene da 13 a 25 atomi di carbonio. Il nome “gasolio” ha origini storiche: inizialmente, questo prodotto veniva impiegato per la produzione del gas di città. Oggi, il gasolio è utilizzato soprattutto come carburante nei motori diesel veloci, ma trova impiego anche in altri settori industriali, ad esempio per diluire oli combustibili al fine di ridurne la viscosità , o come componente per alimentare gli impianti di cracking  catalitico e idrocracking, processi fondamentali nella raffinazione del petrolio per ottenere frazioni più leggere e di maggiore valore.

Proprietà del gasolio

Il gasolio destinato all’uso come carburante deve soddisfare requisiti specifici per garantire sicurezza, efficienza e durata del motore. Tra i principali si possono citare:

• Facilità e sicurezza di impiego

• Combustione efficiente e regolare

• Possibilità di funzionamento continuativo del motore senza problemi

I parametri più importanti che determinano la qualità del gasolio includono:

1. Punto di infiammabilità: indica la temperatura minima alla quale il carburante produce vapori sufficienti a formare una miscela combustibile con l’aria. Un punto di infiammabilità appropriato è essenziale per la sicurezza e per ridurre il rischio di accensioni accidentali.

2. Viscosità: misura della resistenza del fluido al flusso. La viscosità influisce sulla lubrificazione del sistema di alimentazione del motore e sulla formazione della miscela aria-carburante. Una viscosità adeguata garantisce la corretta nebulizzazione del carburante negli iniettori.

3. Punto di scorrimento: rappresenta la temperatura alla quale il carburante inizia a solidificare, perdendo fluidità. Un basso punto di scorrimento è fondamentale per consentire il regolare funzionamento dei motori diesel anche in climi freddi, evitando intasamenti nei filtri e nelle tubazioni.

4. Numero di cetano: parametro che misura la facilità di accensione del carburante in motori diesel. Un numero di cetano elevato indica accensione rapida e combustione regolare, riducendo rumore, vibrazioni e emissioni nocive.

5. Peso specifico: è la densità del carburante rispetto all’acqua. Influenza il contenuto energetico e il rendimento della combustione.

6. Burning test: valutazione sperimentale della combustione del carburante in condizioni controllate, utile per determinare la qualità della fiamma e la produzione di residui carboniosi.

Il gasolio è quindi un carburante versatile, la cui qualità è fondamentale per garantire prestazioni ottimali, sicurezza e durata dei motori diesel, oltre a influenzare direttamente l’efficienza energetica e l’impatto ambientale dei veicoli e degli impianti in cui viene impiegato.

Numero di cetani

Il numero di cetani rappresenta la quantità di ignizione di un carburante diesel; di fatto fra l’istante in cui il carburante viene iniettato e l’istante in cui inizia la combustione esiste un certo ritardo, dell’ordine dei millesimi di secondo; un carburante diesel è tanto migliore quanto più questo ritardo è piccolo.
Il numero di cetano viene determinato sperimentalmente in un motore da laboratorio confrontando la qualità di ignizione con quella di due carburanti di riferimento. Essi sono il cetano ( C₁₆H₃₄ n-esadecano) a cui si attribuisce il valore 100 e l’α-metilnaftalene a cui si attribuisce il valore zero.

Per i motori ad alto numero di giri è richiesto di solito un carburante con numero di cetano superiore a 50 mentre per i motori pesanti a basso numero di giri come i motori marini si richiedono carburanti con numero di cetano intorno a 25-35. Come misura della qualità di ignizione può essere impiegato l’indice diesel (ID) dato dalla formula:
ID = peso specifico· punto anilina °F /100
Essendo il punto di anilina un indice delle proprietà solventi del gasolio.

L’anilina C₆H₅NH₂, infatti, presenta a temperatura ordinaria una lacuna di miscibilità con molti idrocarburi. La lacuna diminuisce di estensione all’aumentare della temperatura e, a temperature più elevate la miscibilità diventa totale.

Dicesi temperatura critica del sistema anilina-idrocarburo la temperatura minima al di sopra della quale l’anilina e l’idrocarburo sono miscibili in tutte le proporzioni.
La determinazione consiste nel cogliere la temperatura di omogeneizzazione di un miscuglio costituito da parti uguali di anilina e del prodotto in esame, posti in un tubo da saggio chiuso da un tappo a due fori per cui passano un agitatore a mano e un termometro.

Il tubo da saggio è posto in una provetta più grande in cui è sostenuto in un anello di sughero, in modo che si crei un’intercapedine d’aria, che serve a rendere il riscaldamento più regolare.
Tra numero di cetano e indice diesel corre la seguente corrispondenza:

Il peso specifico di un carburante è importante perché gli iniettori dei motori diesel dosano il carburante a volume, e pertanto, a parità di volume, si avrà un quantitativo in peso maggiore e quindi più calorie per quei carburanti a peso specifico più elevato.
Il residuo carbonioso misura la tendenza del carburante a lasciare depositi in camera di combustione. Esso si determina per pesata del residuo dopo combustione del campione. Il residuo carbonioso è un parametro che agisce sulla durata del motore.

Burning test

Il burning test serve per verificare la capacità del gasolio a bruciare completamente e senza lasciare depositi. L’analisi viene compiuta mediante una lampada standard fornita di speciali stoppini.
Alla fine dell’analisi che dura circa 24 h, il caminetto deve essere privo di depositi fuligginosi e sullo stoppino non deve essersi depositata più di una certa quantità di carbone.

Questi residui carboniosi, distaccati e pesati non devono superare il valore di 20 mg per chilogrammo di petrolio bruciato. Durante la prova vengono esaminate anche la larghezza e la forma della fiamma, che non devono subire variazioni apprezzabili rispetto all’inizio della prova.

Le ceneri sono un altro parametro importante per la durata di funzionamento del motore. Le ceneri si originano dalla presenza di sostanze metalliche nel grezzo di partenza.
Le sostanze metalliche possono essere presenti o sotto forma di particelle solide disperse nel carburante o sotto forma di composti solubili.
Le particelle solide preesistenti o originatesi dopo la combustione nel motore esercitano un’azione abrasiva a livello dei cilindri e degli iniettori. Le ceneri si determinano per pesata dopo la completa combustione del campione.
Il contenuto in zolfo è legato a fenomeni di corrosione delle parti metalliche del motore. Infatti la zolfo contenuto nel carburante dopo la combustione, forma anidride solforosa SO₂ anidride solforica SO₃ che hanno azione corrosiva in presenza di acqua per formazione dei relativi acidi: acido solforoso H₂SO₃ e acido solforico H₂SO₄ rispettivamente.
Il contenuto in zolfo si determina per via gravimetrica come solfato di bario BaSO₄  o per titolazione acido-base.

Additivi

Gli additivi aggiunti al gasolio sono essenzialmente di due tipi:
–         Agenti per migliorare la combustione ovvero alcoli ( circa 0.1%) che migliorano di qualche punto il numero di cetano

–         Agenti per migliorare la stabilità ossia atti a prevenire la formazione di prodotti gommosi, di vernici, e di prodotti colloidali sui sistemi di iniezione come agenti disperdenti o peptizzanti.

Da qualche decennio al fine di evitare i danni prodotti dalla presenza di zolfo nel gasolio le compagnie petrolifere hanno distribuito il carburante “senza zolfo” ad un prezzo maggiore.
Il carburante normale contiene 50 ppm mentre quello cosiddetto senza zolfo ne contiene 10 ppm. Tuttavia la diminuzione del contenuto di zolfo ha comportato anche la rimozione di sostanze che danno al gasolio un certo potere lubrificante con conseguente precoce usura delle pompe di iniezione.
Onde evitare questi inconvenienti a partire dal 1997 sono stati fissati dei parametri qualitativi che prevedono che quale sia il tenore di zolfo tutti i gasoli devono garantire il giusto potere lubrificante anche addizionando opportune sostanze come il biodiesel.
Insomma la ricerca deve sempre andare avanti, con l’auspicio che comunque si trovano fonti alternative rinnovabili e non inquinanti.

Tipologie di gasolio

Il gasolio può essere suddiviso in diverse categorie in base all’uso previsto e alle caratteristiche chimico-fisiche:

1. Gasolio per autotrazione (o diesel commerciale): è il tipo più comune utilizzato nei veicoli a motore diesel. Deve rispettare standard rigorosi per quanto riguarda numero di cetano, punto di infiammabilità e contenuto di zolfo, in modo da garantire efficienza, basse emissioni e protezione dei sistemi di iniezione.

2. Gasolio agricolo: destinato a macchinari agricoli come trattori e mietitrebbiatrici. Spesso contiene additivi specifici per ridurre la formazione di depositi e prevenire intasamenti nei filtri, ma può avere un contenuto di zolfo leggermente più alto rispetto al gasolio per autotrazione. In molti Paesi, il gasolio agricolo beneficia di agevolazioni fiscali, essendo destinato a un uso non stradale.

3. Gasolio per uso industriale o riscaldamento: impiegato negli impianti di riscaldamento, nelle caldaie o in macchinari industriali. Le caratteristiche principali sono la buona fluidità a basse temperature e un contenuto energetico stabile. Non sempre è idoneo per motori diesel moderni, perché può avere proprietà di combustione differenti e un numero di cetano più basso.

Questa classificazione evidenzia come la composizione e le proprietà del gasolio vengano adattate in funzione dell’uso specifico, bilanciando efficienza, sicurezza e impatto ambientale.

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