Chimica e laboratorio triennio

Prof. TROIANO Sergio

 

-ETANOLO-

 

 

L'etanolo, detto anche alcool etilico, può essere, a buon diritto, considerato come un importante prodotto della chimica di base ed è probabilmente l'unico caso in cui la produzione per via biologica è in concorrenza con quella industriale.

L'etanolo viene impiegato soprattutto come solvente e nella produzione dell'aldeide acetica. Potrebbe essere impiegato, insieme al metanolo, come antidetonante nelle benzine in sostituzione del piombo tetraetile ed anche come carburante vero e proprio in sostituzione della benzina. Esperimenti in tal senso sono stati già fatti e pare abbiano avuto esito soddisfacente anche se non esaltante,

Il principale ostacolo nell'impiego dell'etanolo nell'autotrazione deriva dalla difficoltà di ottenerlo puro. La presenza dell'azeotropo in corrispondenza della concentrazione di circa il 96% rende oltremodo difficoltosa e costosa la produzione di etanolo al 99.5%, concentrazione minima per il suo impiego sia come carburante sia come antidetonante.

Naturalmente è possibile ottenere etanolo quasi puro ricorrendo alla distillazione azeotropica con l'ausilio del benzolo, ma il costo di questo tipo di distillazione è molto più elevato, addirittura più del doppio, rispetto alla distillazione normale e questo incide fortemente sul prezzo finale del prodotto.

La produzione industriale per sintesi si basa sulla seguente reazione

CH2CH2 + H2O = CH3OH - Q

Il processo industriale è abbastanza semplice e relativamente economico dato che parte da reagenti poco costosi, si opera a 300 °C ed in presenza di un catalizzatore costituito da acido fosforico.

Il processo per via biologica è invece più complesso e ci si affida ad alcuni lieviti, come i saccaromiceti per trasformare lo zucchero in etanolo ed in anidride carbonica. Come materia prima si può usare il melasso, oppure qualsiasi succo zuccherino, ed in questo caso, il processo di fermentazione risulta piuttosto rapido e non richiede particolari attenzioni.

Generalmente si attiva anche senza effettuare l'inoculo del lievito essendo più che sufficienti i lieviti che si trovano naturalmente sulla buccia dell'uva, e si conclude entro pochi giorni, una settimana al massimo, come sanno bene i contadini che lo usano, da tempi immemorabili, per fermentare il mosto d'uva e trasformarlo in vino.

Nelle fermentazioni industriali, naturalmente non ci si affida ai lieviti che si trovano sulle bucce dell'uva e della frutta in generale, ma si opera l'inoculo del lievito selezionato e coltivato su apposito substrato in un ambiente protetto e controllato.

Assai più difficile e per certi versi più interessante, e certamente più economica, è la produzione industriale di etanolo a partire dall'amido ed addirittura dagli scarti delle coltivazioni agricole come la paglia del riso ma anche le foglie e gli steli del mais.

La procedura per ottenere etanolo dai cascami delle colture agricole prevede prima una macinazione fine della sostanza della sostanza, in presenza di acqua per rompere e separare le fibre. Si deve eliminare la maggior parte dell'acqua utilizzando un filtro a pressa e quindi si deve cuocere, in autoclave a 175 gradi, per cinque minuti ed in ambiente debolmente acido, per ridurre ancora di più le dimensioni delle molecole di amido. In queste condizioni l'amido rigonfia e si trasforma in una sostanza gelatinosa che può essere idrolizzata, alla temperatura di 60 °C, dagli enzimi amilasi che vengono aggiunti, dopo aver ovviamente raffreddato opportunamente la massa di amido gelatinoso.

Circa 80% dell'amido si trasforma velocemente in maltosio che può essere sottoposto, finalmente a fermentazione alcolica e produrre una sorta di brodo contenente, come massimo, circa l'undici per cento di etanolo che dove essere, periodicamente, separato per mezzo della distillazione perché altrimenti agirebbe come inibitore della fermentazione.

Parente stretto dell'etanolo è il metanolo, H3COH, il quale, a differenza dell'etanolo è tossico e quindi, soprattutto quando si effettua la distillazione artigianale delle vinacce per ottenere la grappa, occorre fare molta attenzione a non raccoglierlo nel distillato insieme all'etanolo. A tale scopo è sufficiente scartare la testa del distillato. Il metanolo, essendo più volatile dell'etanolo, tende ad uscire prima e quindi le prime gocce del distillato sono molto ricche di questa mortale sostanza.