Petrolio e Carbone - Energie Esuaribili

L’energia e le sue fonti sono state sempre alla base dello sviluppo della scienza e della tecnologia. Tali fonti sono classificate in rinnovabili (o alternative) ed esauribili.
Fonti esauribili: carbone, gas metano, petrolio
Fonti rinnovabili: acqua, calore della Terra (geotermia), calore del Sole, vento.
Il carbone è una roccia sedimentaria di origine fossile costituita principalmente dal carbonio e da sostanze inorganiche come i sali di zolfo.

I suoi giacimenti si formarono 400 milioni di anni fa, quando le terre emerse erano ricoperte di fitta vegetazione e di acqua. Col passare del tempo, strati di sedimenti pesanti (come la sabbia, l’argilla, le arenarie e i calcari ) hanno ricoperto la vegetazione, poi l’ hanno spinta in grandi profondità. In seguito a milioni di anni, è avvenuto il processo di carbonizzazione, a opera di batteri anaerobi che hanno consumato l’ idrogeno e l’ ossigeno presenti nella cellulosa (sostanza vegetale costituita da carbonio, idrogeno e ossigeno).
Il carbone si classifica in due tipi:

Pregiati: Litantraci e Antraciti
Meno Pregiati: Torba e Ligniti
Tra i carboni pregiati, come detto prima, ritroviamo le Litantraci e le Antraciti. Si sono formati rispettivamente 250 e 400 milioni di anni fa. Col processo di carbonizzazione completo al 95%, la loro composizione di carbonio è più elevata rispetto ai carboni meno pregiati e quindi presentano un potere calorifico più elevato. Dalla Litantrace si ricava il coke metallurgico, impiegato nella produzione di acciaio.
uanto ai carboni meno pregiati, ritroviamo la Torba e la Lignite. La Torba ha avuto origine nelle acque stagnanti ed è un accumulo di erbe palustri che hanno subito un inizio di carbonizzazione. La Lignite, invece, risale a circa 80 milioni di anni fa e ha un basso potere calorifico.
L’ estrazione del carbone può avvenire in due luoghi:
Nelle miniere a cielo aperto (o cave): dove si utilizzano degli escavatori a pale. Per la coltivazione, ossia la sfruttamento del giacimento, si procede con l’ asportazione dello strato superficiale con l’aiuto di mine e macchine, creando gradoni alti dai 10 ai 20 metri.
Nelle classiche miniere: il giacimento è situato in profondità, l’ estrazione avviene scavando nel sottosuolo pozzi verticale e orizzontali. Nelle miniere devono esserci due vie di comunicazione tra l’ interno e l’ esterno che consentono l’uscita in caso di emergenze e pericoli. Il carbone viene trasportato tramite dei vagoncini trainati sul binario elettrico o tramite dei nastri trasportatori che lo portano in superficie.
L’estrazione del carbone è un lavoro ricco di pericoli come il crollo delle gallerie, l’ azione di polveri che causano esplosioni se si trovano a contatto con l’aria come il grisù (gas metano altamente infiammabile); quindi nelle miniere è necessario che siano impiegate delle lampade e materiali antideflagranti.
Nella Seconda Rivoluzione Industriale fu scoperto (nella seconda metà del 1800) il petrolio, una nuova fonte di energia in grado di sostituire il carbone.
Il petrolio greggio è una miscela complessa di idrocarburi. Nelle antiche civiltà era usato per impermeabilizzare le imbarcazioni, ma solo a partire dalla Seconda Rivoluzione Industriale verrà utilizzata come fonte energetica. Col passare delle ere geologiche, organismi vegetali e animali si depositarono sui fondali marini o in paludi. Queste sostanze mischiandosi con i vari strati sedimentari formarono le rocce madri. I residui organici si trasformarono in idrocarburi grazie alle pressioni e all’azione dei batteri anaerobi. Gli idrocarburi si spostarono e si accumularono nelle rocce magazzino o in delle trappole che costituiscono i giacimenti.
Per scoprire se vi è il petrolio nel sottosuolo esistono vari “mezzi”, quali:
L’ analisi del terreno in cui con l’aiuto delle sonde si prelevano a diverse profondità le carote (campioni di roccia);
Si possono rilevare le variazioni della densità e del campo magnetico del terreno;
Si possono provocare artificialmente onde sismiche nel sottosuolo.
Per estrarre il greggio si utilizza uno scalpello rotante a cui vengono collegate delle aste cave man mano che si scende in profondità. All’ interno delle aste viene immesso del fango che ha la funzione di raffreddare lo scalpello. La torre che sostiene questi elementi è detta torre di perforazione (o in inglese derrick). Dai pozzi il petrolio viene trasportato, mediante delle condotte, presso i centri di decantazione, dove il combustibile sarà separato dall’acqua e dai detriti. Sin dopo l’ estrazione, il petrolio viene immesso in degli oleodotti detti pipeline che sono localizzati nei fondali marini o nel sottosuolo. Il combustibile deve subire un processo chiamato raffinazione dove dà origine a dei derivati. L’ ultimo passaggio avviene grazie alla colonna di frazionamento, dove avviene la distillazione (topping).

La distillazione
Il primo passaggio è l’ ebollizione
Il secondo passaggio è la condensazione dei vapori ottenuti
Il terzo passaggio è l’ iniezione nella base della colonna di frazionamento

La torre è suddivisa in piani orizzontali, collegati da camini protetti da cappe. Più si va in alto, più i derivati sono leggeri, più si va in basso, più i derivati sono pesanti.

Esempi di derivati
PESANTI: cherosene, gasolio
LEGGERI: nafta, benzine e gas