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Milioni di anni fa, resti di organismi (vertebrati, invertebrati, marini e di terraferma) rimasti sepolti sul fondo dei mari, di lagune e di laghi, andarono incontro a trasformazioni chimico-fisiche anaerobiche (in assenza di ossigeno) che permisero la conservazione dell'energia raccolta nelle proprie cellule durante la loro vita.  Nel tempo questi fenomeni diedero origine ai giacimenti di petrolio e gas naturali che oggi sfruttiamo per bruciare in pochi istanti quella stessa energia (di origine solare) immagazzinata dalla Terra nel corso dei tempi geologici.  Analogamente, la trasformazione delle spoglie di piante vissute in ere remote ha dato luogo a giacimenti di carbone, veri e propri magazzini di energia chimica. E' questa la ragione per cui tali combustibili si dicono "fossili".  Come tanti fogli di carta, uno sopra l’altro, gli strati di carbone ed i serbatoi di petrolio hanno formato un consistente volume: così l’energia raccolta da ogni foglio, da ogni anno di energia solare assorbita, ha nascosto nella crosta terrestre una preziosa risorsa. Preziosa perché è energia molto concentrata e facilmente disponibile che non farebbe danno se consumata poco per volta.  Per contro oggi, la massiccia combustione di queste risorse non rinnovabili sta causando gravissimi problemi di inquinamento dell'atmosfera terrestre, descritti nella sezione "RINNOVABILE" dell'ipertesto.

I combustibili fossili si presentano in tre possibili stati di aggregazione:  

liquido

  =

 petrolio

gassoso

  =

 gas naturale

solido

  =  

 carbone

 

 

 

 

Il petrolio

Il petrolio è il combustibile fossile che si presenta allo stato liquido. Tracce e manifestazioni, in superficie, di petrolio sono note fin dall'antichità, mentre l'avvio del suo utilizzo a scala industriale risale al 1859, quando fu perforato in Pennsylvania il primo pozzo per estrarre il petrolio dal sottosuolo. La sua estrazione ha visto un significativo aumento dopo la Prima Guerra Mondiale per impennarsi dopo gli anni '50: declino nell'uso di carbone e dell'incontrollato aumento dei consumi pro-capite di energia nei paesi ad economia forte. La progressiva sostituzione del carbone con il petrolio (e poi con il gas naturale) è stata indotta dal fatto che con le moderne tecnologie di trasporto (oleodotti e petroliere) esso è risultato trasferibile a costi molto minori di quelli del carbone e più facilmente utilizzabile. E' inoltre meno inquinante del carbone. Il petrolio non viene utilizzato direttamente, ma distillato ricavando vari prodotti come ad esempio le benzine, il gasolio e gli oli combustibili delle centrali termoelettriche.  Oggi i maggiori produttori di petrolio del pianeta sono, nell'ordine, Arabia Saudita, Stati Uniti, Russia, Iran e Norvegia.

 

Il gas naturale

Per gas naturale si intende una miscela di idrocarburi gassosi, spesso associata a giacimenti di petrolio e di carbon fossile, il cui costituente principale è il metano (CH4).  Il gas naturale viene sfruttato relativamente da poco tempo: infatti nel periodo delle prime trivellazioni petrolifere non lo si considerava come prodotto utile per via degli alti rischi di esplosione connessi al suo uso.  Superati questi problemi il metano si è dimostrato di gran lunga il combustibile fossile più pulito per la bassa percentuale di elementi inquinanti: a parità di energia chimica fornita, la sua combustione emette infatti la metà dell'anidride carbonica prodotta dal carbone ed il 75% di quella emessa bruciando petrolio (ciò è dovuto alla sua composizione molecolare ricca di idrogeno e povera di carbonio).  E' fondamentale, nei processi di estrazione e utilizzo del metano, evitare di liberarlo in atmosfera senza averlo bruciato, in quanto esso è quattro volte più opaco all'infrarosso dell'anidride carbonica: in altre parole il metano incombusto induce un effetto serra 20 volte maggiore della CO2.

 

Il carbone

In natura il carbone rappresenta l'effetto della trasformazione di resti vegetali (tronchi, rami, foglie...) morti e depositatisi in particolari ambienti  chimico-fisici, depressi e poveri di ossigeno, come lagune, stagni e paludi.  In tali condizioni si possono innescare processi di riduzione, appunto detti di "carbonizzazione", che richiedono tempi lunghissimi. Più lunghi sono questi tempi, più pregiato sarà il carbone: infatti, grazie alla progressiva perdita di elementi volatili come ossigeno, idrogeno e azoto (anticamente presenti nelle piante), la materia di origine vegetale assume una concentrazione di carbonio sempre più alta che le conferisce purezza ed una elevata energia chimica specifica (energia per unità di massa). Tale energia specifica è chiamata potere calorifico, in quanto in seguito al processo di combustione l'energia chimica accumulata nella sostanza si trasforma in energia termica. 

A seconda dello stadio di "carbonizzazione" si distinguono dunque carboni meno o più nobili: 

 

Tipo Periodo formazione (anni) Potere calorifico (kJ/kg)
Torba centinaia 12.500 ÷ 19.000
Lignite migliaia 17.000 ÷ 26.000
Litantrace milioni 28.500 ÷ 38.000
Antracite milioni 33.500 ÷ 38.000

 

Sebbene il carbone esistesse già prima della comparsa dell'uomo, il suo utilizzo rappresenta, per la storia, una tappa piuttosto recente: infatti dalla scoperta del fuoco sino al 1600, il combustibile più utilizzato è stato il legname, tuttora principale fonte di energia per la cottura dei cibi in moltissimi paesi del pianeta.  La diffusione dell'uso del carbone come combustibile si è realizzata a partire dal XVII e XVIII secolo, in Gran Bretagna, dove le forti richieste di combustibile per lo sviluppo industriale hanno imposto il progressivo abbandono dell'utilizzo della legna a favore del carbone. La scoperta di questo combustibile e l'invenzione della macchina a vapore sono stati i protagonisti della rivoluzione industriale. Nel corso di tutto l'ottocento il carbone è stato il combustibile per eccellenza nei paesi industrializzati; la sua diffusione all'interno delle città per il riscaldamento ha però messo in evidenza il suo elevato potenziale inquinante, in particolare per il tenore di zolfo che lo differenzia in senso negativo da petrolio e gas naturale. L'inquinamento da carbone ha creato seri problemi nella città di Londra verso la fine del secolo scorso, da far coniare la parola "smog" come associazione delle parole inglesi smoke (fumo) e fog (nebbia). Ciò ha naturalmente favorito la sostituzione del carbone con il petrolio non appena le tecnologie per l'estrazione, il trasporto e l'utilizzo di quest'ultimo si sono sviluppate. Il carbone continua ad avere un ruolo importante nel sistema energetico della Cina, che ne è il massimo consumatore mondiale, seguita dagli Stati Uniti, dall'India e dalla Russia. La Cina ha anche il primato per quanto riguarda l'estrazione del combustibile, che raggiunge i 1300 milioni di tonnellate all'anno. Il carbone è anche il combustibile fossile con le più alte emissioni di anidride carbonica e quindi, se combusto, il più dannoso per quanto riguarda il contributo al riscaldamento globale per la modifica dell'effetto serra.

Fonte Provincia di Torino