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Carbone

Appunto sulla storia e uso del Carbone

E io lo dico a Skuola.net
Le fonti energetiche
Si possono dividere in due principali categorie:
  • - Rinnovabili:
    Sono le fonti che sfruttano, direttamente o indirettamente, i fenomeni fisici e biologici indotti dall’ irradiazione del Sole sulla Terra come per esempio acqua, sole, calore endogeno, vento, biomassa.

    - Non rinnovabili:
    Sono quelle fonti destinate, in periodi più o meno lunghi, ad esaurirsi cioè carbone, petrolio, metano, uranio.

Carbone
Combustibile fossile più diffuso nel mondo, è una roccia sedimentaria costituita da materiale organico, come carbonio, idrogeno, ossigeno, e piccole quantità di azoto e zolfo e materiale inorganico, come calcite o argilla.

Origine

Il carbone è derivato dalla lenta e complessa trasformazione di sostanze organiche, nella maggior parte vegetali, depositati in grandi quantità in ambienti prevalentemente lagunari, palustri o lacustri.
Nelle passate ere geologiche, in particolare nel Carbonifero (345-280 milioni di anni fa), gran parte della superficie terrestre era occupata da paludi in cui cresceva una vegetazione lussureggiante che comprendeva molte varietà di felci, alcune grandi come alberi. Man mano che morivano, per i diversi fattori ambientali, le piante venivano sommerse dall'acqua: la materia organica dunque non si decomponeva, ma cominciava a subire un lento processo di carbonizzazione, una particolare forma di fossilizzazione consistente nella perdita graduale e continua di atomi di idrogeno e di ossigeno, con il conseguente accumulo di un'alta percentuale di carbonio. In tal modo si formarono i primi giacimenti di torba, ricoperti col passare del tempo da strati di terreno più o meno spessi. In migliaia e milioni di anni la pressione degli strati sovrastanti, i sommovimenti della crosta terrestre e, talvolta, il calore dei vulcani compressero e compattarono gli originari depositi di torba, trasformandoli progressivamente in carbone. Allo sconvolgimento della crosta terrestre si portano alla formazione di montagne. Gli strati si piegarono e si spaccarono, facendo così nascere l’attuale struttura dei giacimenti.

Tipi di carbone

Vi sono differenti tipi di carbone. Ogni tipo di carbone ha un suo contenuto più o meno elevato di carbonio, che dipende dalla durata del seppellimento e dagli eventi geologici successivi che hanno colpito il giacimento. Si possono dividere in due principali categorie: naturali e artificiali. I carboni naturali comprendono i carboni fossili; i carboni artificiali sono quelli che attraverso delle distillazioni permettono di creare un prodotto non presente in natura.

Carboni naturali

Torba, sostanza spugnosa, bruna o nera, che mostra ancora, con molta evidenza, i resti delle piante. È composta per la maggior parte da acqua, quasi l’80%, e non è considerata un carbone vero e proprio. Si tratta di muschi parzialmente alterati, che una volta crescevano nelle paludi e nei pantani. Viene estratta dalla torbiera, dove viene tagliata, per l’utilizzo, in piccole mattonelle. Quando brucia, fa una fiamma assai fumosa. È usata come combustibile negli altiforni e come concime nel campo del giardinaggio.
Lignite, è una massa compatta terrosa, di colore bruno o nerastro. È di formazione piuttosto giovane e viene principalmente estratta con delle miniere a cielo aperto. La sua fiamma, quando arde, fa molto fumo.
Litantrace, costituito da resti vegetali intensamente alterati e non più riconoscibili a occhio nudo. Nero, più o meno compatto, fornisce i più grandi giacimenti carboniferi del mondo. È composto per la maggior parte da carbonio, quasi il 90%, e da piccole parti di composti volatili.
Antracite, è un combustibile duro, compatto, nero, ad alto contenuto di carbonio. Si tratta del carbone più vecchio. È duro, resistente e brucia con una fiamma corta, priva di fumo. Man mano che il carbone invecchia, si libera da solo dell’umidità e della materia volatile, e, pertanto, il carbone più vecchio è costituito quasi esclusivamente da carbonio.

Carboni artificiali

Adsorbente o attivo, si ottiene dalla combustione di legno, segatura, lignite con prodotti ossidanti come solfato di sodio, solfato di manganese, ecc. Si usa nella decolorazione, depurazione di zuccheri, oli commestibili, bevande, acque potabili, per l’assorbimento di gas e vapori di recupero, per maschere antigas.
Animale, si ricava dalla distillazione secca di ossa sgrassate o di sangue. È molto poroso e adatto sia come decolorante sia come adsorbente in terapia.
Colloidale, carbone finissimo in sospensione nell’olio di antracene.
Vegetale, si ottiene per distillazione secca del legno o nelle carbonaie.
Coke, è un carbone artificiale, veramente duro e compatto, costituito da carbonio quasi puro. Si ricava dal litantrace, che viene distillato in impianti detti cokerie. È il carbone usato negli altiforni per fondere i minerali di ferro.


Estrazione
Per estrarre il carbone dal sottosuolo si usano due principali tipi di miniere di carbone:
  • - Miniera a galleria
    - Miniera a cielo aperto
La prima a sua volta si può dividere in tre ramificazioni:
  • - Miniera a rampa
    - Miniera a pozzo
    - Miniera a mezza costa
    - Miniera a pozzo
In queste miniere viene scavato un pozzo o un foro fino al giacimento di carbone dove vengono fatte dipartire delle gallerie. Questo sistema presenta meno problemi ambientali, perché l’unico cambiamento nel paesaggio sono le montagne di roccia sterile che si formano vicino ai pozzi. Invece sono alti i rischi per le persone che ci lavorano, che ogni giorno scendono nel sottosuolo.
Miniera a rampa. È di struttura simile alla precedente. L’unica differenza sta nel raggiungimento del giacimento che nella miniera precedente avviene tramite un pozzo verticale e nella seguente, invece, attraverso una rampa obliqua.
Miniera a mezza costa. A differenza delle miniere che sfruttano i giacimenti che si trovano nel sottosuolo, questa sfrutta i giacimenti che si trovano nelle montagne. È l’esattamente l’opposto della miniera a rampa.
Miniera a cielo aperto. Per lo sfruttamento di questi giacimenti gli strati di carbone devono essere assai vicini alla superficie del suolo (100m circa). I minatori adoperano escavatori di gran potenza per togliere le terra e le rocce che coprono il carbone. È il sistema di estrazione del carbone più dannoso per l’ambiente perché modifica radicalmente l’aspetto del paesaggio; solleva enormi quantità di polvere nera che si sparge per molti chilometri. in alcuni paesi esistono gia leggi severe a favore dell’ambiente.


Impieghi
Si può distinguere il suo utilizzo in due momenti storici:
  • - Il carbone durante la rivoluzione industriale
    - Il carbone oggi
    - Il carbone durante la rivoluzione industriale.
È stata la principale materia prima nei primi dell’800 quando avvenne la Rivoluzione Industriale. Serviva come combustibile per la produzione di calore e quindi di vapore che serviva per mettere in moto motori. Era usato in oltre come combustibile per il riscaldamento nelle abitazioni durante l’inverno.
Il carbone oggi. Non viene più usato su larga scala perché è molto inquinante. Viene sostituito in larga parte dal petrolio e dal gas metano. In ogni caso viene usato come materia prima negli altiforni e nelle centrali termoelettriche per la produzione di calore. Dalla sua distillazione tutt’oggi ricaviamo i medicinali, i disinfettanti, i detersivi, le vernici, gli insetticidi, i veleni, il nylon, i cosmetici, la gomma sintetica, gli inchiostri per la stampa e molti altri prodotti finiti.
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