I COMBUSTIBILI FOSSILI
Si definiscono combustibili fossili quei combustibili che derivano dalla trasformazione durata milioni di anni della sostanza organica in forme sempre più stabili e ricche di carbonio.
I combustibili fossili sono oggigiorno la principale fonte energetica dell'umanità, grazie ad alcune importanti caratteristiche che li contraddistinguono:
• sono "compatti", cioè hanno un alto rapporto energia/volume; • sono facilmente trasportabili;
• sono facilmente stoccabili;
• sono utilizzabili con macchine relativamente semplici;
• sono attualmente meno costosi delle fonti di energia rinnovabili. Per la ragione sopraesposta, lo sviluppo di macchine, che possono sfruttare fonti energetiche alternative, è ancora molto lento.
Per contro i combustibili fossili hanno alcuni svantaggi:
• sono inquinanti, anche se con l'utilizzo di macchine moderne questo problema si è notevolmente ridotto;
• determinano un incremento di CO2 in atmosfera, gas non
inquinante, ma oggi considerato come il maggiore responsabile del surriscaldamento globale;
• non sono rinnovabili, dato che il processo di fossilizzazione della sostanza organica è estremamente lungo e la quantità che si fossilizza è trascurabile rispetto ai fabbisogni energetici della società in cui viviamo.
Fanno parte dei combustibili fossili:
• Il carbone (solido); • Il petrolio (liquido); • Il gas naturale (gassoso).
Il carbone fossile è il risultato della degradazione indotta da agenti biologici, chimici e fisici di depositi organici nel corso delle ere geologiche.
In un periodo della storia della terra, detto appunto Carbonifero, il processo di carbonizzazione si è svolto su scala enorme, in quanto intere foreste sono state sommerse in seguito agli sconvolgimenti subiti dalla crosta terrestre.
Il sedimentarsi di immensi strati di piante erbacee, muschi, alghe e giunchi di ogni genere, che riproducendosi ciclicamente su quelli subissati, ne hanno garantito la protezione di processi di trasformazione dovuti all’azione dell’aria, e che successivamente lo sprofondare più o meno lento nel sottosuolo, per l’instabilità della crosta terrestre, li ha
Il grado di conversione (fossilizzazione) subito dalle sostanze originarie è in relazione con il contenuto di carbonio e serve per una classificazione dei carboni fossili per tipologia.
Tipo C (% in peso) H (% in peso) O (% in peso) N (% in peso) Volatili (% in peso) Umidità (% in peso) Potere calorifero (Kcal/g) Torba 45-60 3.5-6.8 20-45 0.8-3.0 45-75 70-90 4.1-5.3 Lignite 60-75 4.5-5.5 17-35 0.8-2.1 45-60 30-50 6.7-7.2 Litantrace 75-92 4.0-5.5 3.0-20 0.7-2.0 11-50 1.0-20 6.9-8.8 Antracite 92-95 2.9-4.0 2.0-3.0 0.5-2.0 3.5-10 1.5-3.5 8.6-8.9
Tabella 1 - Composizione dei carboni fossili
Il carbone è molto abbondante rispetto al petrolio ed al gas naturale; alcuni studi recenti sostengono che le attuali riserve di carbone potrebbero durare per 200 anni o più.
Dalla metà del 20° secolo il carbone estratto dalle miniere e il suo consumo è duplicato, per poi decrescere a causa dello sviluppo crescente del consumo di petrolio e gas naturale.
Il petrolio al contrario, è una sostanza fossile liquida, più o meno densa e viscosa, di colore variabile dal bruno al nero e costituito da una miscela estremamente complessa di composti, prevalentemente idrocarburici.
Il petrolio è spesso identificato anche come petrolio greggio o semplicemente “greggio”.
Sulle sue origini, sono state avanzate diverse teorie.
Quella che oggi gode di maggior credito sostiene che il petrolio è il prodotto delle trasformazioni chimiche, fisiche e microbiologiche subite dai depositi di sostanze organiche costituite dai resti di organismi sia animali che vegetali vissuti milioni e milioni di anni fa.
Durante il processo di fossilizzazione, i sedimenti organici, attraverso reazioni di decarbossilazione indotte da agenti anaerobici, subiscono una progressiva riduzione del contenuto di ossigeno, trasformandosi all’interno delle “rocce madri”, in una sostanza organica solida detta
kerogen, dalla quale si formano, per successive trasformazioni, prodotti gassosi e liquidi, lasciando un residuo carbonioso grafitico.
I liquidi e i gas si spostano quindi, per effetto della pressione, attraverso strati permeabili (arenarie), fino ad incontrare “trappole”, costituite da strati impermeabili, in genere argillosi, ove si raccolgono dando luogo ai giacimenti di petrolio e/o gas naturale da cui sono estratti mediante trivellazione.
Il gas naturale ha origini e meccanismi di formazione simili a quelli del petrolio e si trova in giacimenti che possono essere in prossimità di quelli del greggio, oppure lontani da loro.
sia introdotto negli oleodotti o nelle petroliere. Questo gas associato è ricco di carburi “illuminanti”, cioè tutti gli idrocarburi aeriformi, gas e vapori con numero di atomi di carbonio fino a 4.
Nei gas naturali sono spesso contenuti anche componenti acidi (H2S e
CO2), azoto, vapore d’acqua e gas nobili come elio etc.
Se il contenuto di composti acidi supera qualche unità percentuale si parla di “gas acidi” che possono essere usati come risorsa naturale di derivati solforati. Se il contenuto di gas nobili supera qualche decimo di unità percentuale, la loro estrazione può diventare economicamente giustificata.
Il gas naturale è in generale più “pulito” rispetto al petrolio e al carbone e quindi, attualmente si tende ad incentivare il suo uso.
Dati statistici indicano però, che con i consumi attuali le riserve di gas ad oggi esistenti e conosciuti potrebbero esaurirsi entro questo secolo.
