carbone

CARBONE
Il carbone fossile è il più pregiato combustibile fossile e il più inquinante.
Si origina per la lenta decomposizione in condizione anaerobica di
sostanze organiche di natura principalmente vegetale (alberi).
La composizione in termini di % di C differisce notevolmente sia per il
grado di fossilizzazione che per la composizione delle sostanze organiche
ed inorganiche in essi presenti. Una grossolana classificazione è la
seguente:
ANTRACITE*
LITANTRACE*
LIGNITE
TORBA
%C
90-95
75-90
65-75
55-65
*origine geologica più antica
Il carbone fossile è noto come combustibile fino dall'antichità, come
è accaduto per il petrolio, ma è solo dal 1700 che è divenuto una
fonte primaria di energia, sostituendo il legno soprattutto in Gran
Bretagna con la Rivoluzione Industriale.
I carboni sono delle vere e proprie rocce sedimentarie e sono
costituiti dai resti di accumuli vegetali, modificati dalle pressioni e
temperature che si trovano in profondità nella crosta, e come per il
petrolio, anche il carbone nasce attraverso una progressiva
eliminazione, dai resti vegetali, di componenti come idrogeno e
ossigeno con un conseguente arricchimento indiretto di carbonio che
lo portano a diverse tipologie a seconda della percentuale di carbonio
presente.
Le zone più favorevoli per la formazione di depositi organici vegetali sono le
pianure costiere, le lagune, gli acquitrini delle alte latitudini (Russia,
Canada, Nord Europa), dove il clima freddo rallenta la decomposizione, ma
anche le regioni calde umide in cui è favorita la crescita di vegetali.
Quando questi accumuli vengono sepolti, inizia la fase di formazione del
carbone che inizialmente sarà un fitto intreccio di resti vegetali, dove le
condizioni anaerobiche dell'ambiente impediscono l'ossidazione e la
decomposizione batterica torba.
Possiamo anche avere la formazione del sapropel, cioè una fanghiglia
originata da depositi di organismi planctonici, materiali argillosi e resti di
piante superiori in acque stagnanti come nel Mare Nero; solitamente
contiene più del 10% di materia organica e può essere finemente laminato.
Con l'aumentare della profondità e quindi della temperatura, il materiale
organico subisce una maturazione, cioè un arricchimento della quantità di
carbonio, passando dalle torbe alle ligniti, ai litantraci fino alle antraciti
dove il contenuto di carbonio raggiunge il 95%, che costituisce il tipo di
carbone più pregiato.
Se il materiale subisce una ulteriore eliminazione delle particelle rimarrà
solo carbonio puro, la grafite, che non trova un impiego come combustibile.
Il processo che porta dalla pianta vegetale alla formazione di antracite
naturalmente è lunghissimo e può richiedere diversi milioni di anni, se non
centinaia di milioni per la sua attuazione. Nel caso che movimenti tettonici
riportino il materiale in superficie il processo di maturazione del carbone si
arresta immediatamente e il materiale inizia a degradarsi. Questo rappresenta
infatti un problema nelle cave a cielo aperto o in miniere a bassa profondità.
In Italia si trovano solo modesti giacimenti di lignite e apparentemente la causa
va ricercata nella giovane età delle nostre rocce e delle continue sollecitazioni
tettoniche che avvengono nella zona mediterranea, essendo posta tra la zolla
Euroasiatica e quella Africana
L'uso principale dei carboni fossili è la produzione diretta di CALORE.
Il potere calorifico dipende dalla % di C presente:
ANTRACITE
35500 KJ/Kg
LINTATRACE
31000 KJ/Kg
Il potere calorifico del legno è 16000 KJ/Kg
Circa il 75% della produzione di carbone fossile è assorbita da:
centrali termoelettriche
centrali termiche
trazione
Fra i principali usi del carbon fossile ricordiamo anche:
PRODUZIONE DEL COKE;
PROCESSO DI GASIFICAZIONE DEL CARBONE:
gas d'acqua e processo di conversione del gas d'acqua.
PRODUZIONE DI BENZINE SINTETICHE: processo Fischer-Tropsh.
400
36,1%
350
29,7%
300
Miliardi di tonnellate
26,2%
250
200
Europa - Euroasia
150
Nord America
Asia - Pacifico
100
2,2%
50
0
Centro - Sud America
5,8%
Africa - Medio Oriente
Consumi di carbone