Concetti Chiave
- Le fonti energetiche si dividono in rinnovabili, come acqua e sole, e non rinnovabili, come carbone e petrolio.
- Il carbone è un combustibile fossile derivato dalla trasformazione di sostanze organiche, principalmente vegetali, ed è presente in diverse forme, tra cui torba, lignite e antracite.
- L'estrazione del carbone avviene principalmente tramite miniere a galleria e a cielo aperto, con impatti ambientali significativi, specialmente nel caso delle miniere a cielo aperto.
- Storicamente, il carbone ha avuto un ruolo cruciale durante la Rivoluzione Industriale, ma oggi è meno utilizzato a causa del suo elevato impatto ambientale.
- L'uso del carbone produce vari inquinanti, tra cui anidride carbonica e particolato, che possono causare problemi ambientali e di salute.
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- 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.
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.
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.
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.
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.
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.
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- Miniera a galleria
- Miniera a cielo aperto
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- Miniera a rampa
- Miniera a pozzo
- Miniera a mezza costa
- Miniera a pozzo
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.
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- Il carbone durante la rivoluzione industriale
- Il carbone oggi
- Il carbone durante la rivoluzione industriale.
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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Il carbone è il più inquinante dei combustibili fossili. Si possono distinguere in due le fasi di inquinamento del combustibile fossile.
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1) la fase di estrazione e trasporto
2) la fase di utilizzo
Estrazione e trasporto. Le polveri si disperdono per molti chilometri inquinando il paesaggio attorno al giacimento. Quando una miniera si esaurisce e viene abbandonata, la Società mineraria deve badare a sistemare lo scavo, per ristabilire le condizioni iniziali. Questo naturalmente aumenta i costi.
Utilizzo. Durante la fase di utilizzo, l’inquinamento è molto più grave.
L’anidride carbonica, (CO2) è un prodotto della combustione ed è il risultato della combinazione del carbonio con l’aria. È qualcosa che non si può eliminare. Anche l’uomo la produce con la respirazione, come pure le piante.
Le ceneri, non sono particolarmente inquinanti e possono essere smaltite in discariche o possono essere usate per fare manufatti assieme al cemento.
L’ossido di azoto e l’ anidride solforosa, quando arrivano nell’ alta atmosfera si trasformano in acido nitrico e acido solforico. Unendosi alla condensazione dell’acqua e quindi alle precipitazioni provocano le piogge acide.
Il particolato, costituisce la parte più inquinante del carbone. Le particelle che lo costituiscono, infatti, non sono visibili ad occhio nudo, e possono essere inspirate dall’uomo con una certa facilità. Queste particelle sono dannose perché contengono metalli pesanti, come cromo o mercurio, che sono nocivi se assorbiti in grande quantità.
Domande da interrogazione
- Quali sono le principali categorie di fonti energetiche?
- Come si forma il carbone e quali sono i suoi tipi principali?
- Quali sono i metodi di estrazione del carbone?
- Quali sono gli impieghi storici e attuali del carbone?
- Quali sono le fasi di inquinamento associate al carbone?
Le fonti energetiche si dividono in due categorie principali: rinnovabili, che sfruttano fenomeni fisici e biologici indotti dall'irradiazione solare, e non rinnovabili, destinate ad esaurirsi, come carbone, petrolio, metano e uranio.
Il carbone si forma dalla trasformazione di sostanze organiche in ambienti lagunari, palustri o lacustri. I principali tipi di carbone sono torba, lignite, litantrace e antracite, ognuno con diverse caratteristiche di carbonio e formazione.
Il carbone viene estratto principalmente tramite miniere a galleria e miniere a cielo aperto. Le miniere a galleria includono vari tipi come miniera a rampa, a pozzo e a mezza costa, mentre le miniere a cielo aperto richiedono che i giacimenti siano vicini alla superficie.
Storicamente, il carbone è stato fondamentale durante la Rivoluzione Industriale come combustibile per motori e riscaldamento. Oggi, è meno usato su larga scala a causa dell'inquinamento, ma rimane importante per altiforni e centrali termoelettriche, oltre a fornire materie prime per vari prodotti.
L'inquinamento del carbone avviene in due fasi: estrazione e trasporto, che disperdono polveri nell'ambiente, e utilizzo, che produce anidride carbonica, ossidi di azoto e anidride solforosa, contribuendo a piogge acide e particolato dannoso per la salute umana.
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