Estrazione chimica e meccanica dell’olio di cartamo egiziano con analisi delle prestazioni e dei costi per applicazioni come biocarburante rinnovabile

Trasformare un fiore resistente in un carburante più pulito

Mentre il mondo cerca modi per ridurre le emissioni che riscaldano il pianeta senza competere con le colture alimentari, le piante robuste che crescono in terreni poveri stanno attirando attenzione. Questo studio esplora come ottenere al meglio l’olio utile dai semi di cartamo egiziano, una pianta resistente alla siccità, e confronta diverse tecniche per capire quale può fornire olio per il biodiesel in modo efficiente dal punto di vista energetico, a basso costo e più sicuro.

Perché il cartamo conta per l’energia futura

Il cartamo non è un alimento di largo consumo, ma i suoi semi sono ricchi di olio e la pianta può prosperare in terreni caldi, aridi e salini dove molte colture falliscono. Ciò lo rende un’opzione interessante per produrre carburante senza aumentare la pressione sulle terre agricole destinate al cibo. I semi contengono una miscela di sostanze grasse simili a quelle degli oli da cucina, che possono essere trasformate in biodiesel, un carburante che brucia in modo più pulito rispetto al diesel tradizionale. Poiché il cartamo non è destinato al consumo umano e è resistente, si inserisce bene nella ricerca di carburanti rinnovabili che riducono i gas serra e evitano la competizione diretta con gli alimenti.

Diverse modalità per estrarre l’olio dai semi

I ricercatori hanno confrontato due grandi famiglie di metodi di estrazione. I metodi chimici si basano sull’immersione di semi macinati finemente in solventi liquidi, come esano o etanolo, e poi sul riscaldamento della miscela in modo che l’olio si dissolva nel liquido e possa essere separato. Apparati di laboratorio tradizionali come gli estrattori Soxhlet possono recuperare una quota elevata di olio, ma utilizzano grandi quantità di solvente, richiedono ore di riscaldamento e comportano costi significativi di energia e attrezzature. Un approccio chimico più semplice, la macerazione, in cui i semi rimangono nel solvente a temperatura ambiente per giorni, usa meno energia ma produce rese di olio inferiori e comunque dipende da grandi volumi di solvente che devono essere recuperati e gestiti in sicurezza.

Pressare i semi invece di dissolverli

I metodi meccanici evitano la maggior parte dei prodotti chimici e si basano invece sulla forza. In una pressa idraulica, un pistone comprime lentamente un cilindro di semi impaccati, spremendo parte dell’olio ma lasciandone una quantità notevole quando la pressione viene rilasciata. In una pressa a vite, una vite metallica rotante spinge i semi attraverso una camicia riscaldata, schiacciandoli e compattandoli in modo che l’olio venga forzato fuori attraverso piccole aperture mentre il tortino secco esce all’estremità. Utilizzando un approccio statistico di progettazione, il team ha variato sistematicamente la velocità della vite e la temperatura e ha misurato resa d’olio, tempo di processo e consumo energetico. Hanno scoperto che far funzionare la pressa calda e veloce, attorno a 172,5 °C e 1400 giri al minuto, forniva una resa vicina al 19 percento in meno di mezzo minuto, con basso consumo energetico.

Bilanciare resa, costo e consumo energetico

L’estrazione chimica con esano ha fornito la resa d’olio più alta, fino a circa un terzo della massa del seme, ma ha anche presentato il costo per chilogrammo di olio più elevato una volta considerato il prezzo del solvente, l’energia per il riscaldamento e la manodopera. L’etanolo ha funzionato, ma è risultato ancor più costoso per unità di olio nonostante sia un solvente più familiare e meno tossico. Per contro, la pressa a vite non richiedeva alcun solvente e utilizzava solo poche watt-ore di elettricità per ciclo. Anche con una resa massima leggermente inferiore rispetto al miglior metodo chimico, il suo tempo di lavorazione molto breve e l’assenza di acquisti di solvente hanno portato al costo di produzione per chilogrammo di olio più basso tra le opzioni testate. L’olio estratto a spremitura ha mostrato anche una composizione favorevole di componenti grassi e proprietà fisiche adatte alla conversione in biodiesel.

Cosa significano i risultati per carburanti più puliti

Per i lettori interessati a come la scienza può rimodellare il nostro sistema energetico, il messaggio principale è che una macchina relativamente semplice può trasformare una coltura resistente e non alimentare in un ingrediente utile per i carburanti in modo economico e più rispettoso dell’ambiente. Sebbene i metodi a base di solvente possano estrarre un po’ più di olio, la pressa a vite offre un percorso pratico che scambia una piccola perdita di resa per grandi vantaggi in termini di sicurezza, costi e risparmio energetico. Gli autori sostengono che questo rende la spremitura meccanica del cartamo un forte candidato per la futura produzione di biodiesel, specialmente in regioni con risorse limitate, pur rilevando che sono necessari ulteriori studi su più lotti di semi e una caratterizzazione completa del carburante finale.

Citazione: Kamel, M.A., Zahran, M.K., El-Sherbiny, S. et al. Chemical and mechanical extraction for egyptian safflower bio-oil with a performance and economic analysis for renewable fuel applications. Sci Rep 16, 16292 (2026). https://doi.org/10.1038/s41598-026-54252-2

Parole chiave: olio di cartamo, biodiesel, pressa a vite, estrazione dell’olio, energia rinnovabile