Combustibili fossili: carbone, petrolio, idrocarburi, gas naturale

I combustibili fossili derivano da un processo chimico-fisico avvenuto in condizioni anaerobiche nel corso di ere geologiche, a partire dai resti di organismi sepolti sul fondo di mari e laghi. Questo processo ha permesso di conservare l’energia immagazzinata nelle cellule degli organismi nel corso della loro vita. Attualmente, i combustibili fossili costituiscono circa l’80% della domanda energetica globale.

Origine e impatto ambientale

Dalla combustione dei combustibili fossili si produce principalmente biossido di carbonio, un importante gas serra responsabile dei cambiamenti climatici, delle piogge acide e del riscaldamento globale.

Classificazione

I combustibili fossili si suddividono in:

– Carbone in tutte le sue forme
– Petrolio e altri idrocarburi
– Gas naturale

Carbone

Il carbone è stato storicamente utilizzato per alimentare le macchine a vapore durante la Rivoluzione industriale e attualmente viene impiegato soprattutto per la produzione di elettricità nelle centrali termoelettriche. Durante il processo di fossilizzazione, il carbonio si trasforma in diverse fasi: torba, lignite, litantrace e antracite. La torba, ad elevato tenore di umidità, è maggiormente impiegata nella produzione di concimi e fertilizzanti, mentre l’antracite, con il maggiore contenuto di carbonio, è il miglior combustibile fossile per la combustione.

Il potere calorifico del carbone, che indica la quantità di calore sviluppata dalla combustione completa di un chilogrammo di combustibile, aumenta all’aumentare del tenore di carbonio. Di seguito sono riportati i valori del potere calorifico del carbone nelle sue varie forme:

– Torba: 3000-4500 kcal/kg
– Lignite: 4000-6200 kcal/kg
– Litantrace: 6800-8500 kcal/kg
– Antracite: 8000-8500 kcal/kg

Petrolio

Il petrolio è una miscela complessa di sostanze organiche, principalmente costituita da alcani lineari e ramificati, cicloalcani e altri composti. Viene ampiamente utilizzato come fonte di energia, ma contribuisce significativamente alle emissioni di gas serra.

Questo genere di risorse, se sfruttate eccessivamente, possono avere gravi conseguenze sull’ambiente e sul clima globale, pertanto è importante cercare alternative sostenibili per ridurre la dipendenza dai combustibili fossili.

L’importanza della diversità molecolare degli idrocarburi

Gli idrocarburi aromatici presentano variazioni nella loro composizione, colore e viscosità in base al loro paese di origine. Questa diversità molecolare è di fondamentale importanza nell’industria petrolifera, in quanto influisce sulle proprietà e sulle applicazioni dei derivati del petrolio.

Il processo di raffinazione del petrolio

Dopo l’estrazione, il petrolio deve essere sottoposto a processi di raffinazione che prevedono la distillazione frazionata. Questo processo separa le diverse frazioni del petrolio in base alle loro temperature di ebollizione, che aumentano proporzionalmente alle rispettive masse molecolari.

Il cracking degli idrocarburi per ottenere prodotti leggeri

Alcune frazioni del petrolio vengono sottoposte a cracking termico o catalitico per ottenere prodotti “leggeri” come la benzina e il GPL. Questo processo è fondamentale per soddisfare la domanda di prodotti petroliferi di alta qualità sul mercato.

Il ruolo del reforming catalitico nella produzione di benzina di alta qualità

Per aumentare il numero di ottano di una miscela idrocarburica, è necessario convertire le molecole lineari in molecole ramificate. Il reforming catalitico è un processo chiave per ottenere l’isomerizzazione degli alcani e produrre benzina di alta qualità.

Impatti ambientali dell’utilizzo del petrolio

L’utilizzo del petrolio ha conseguenze significative sia a livello sociale che ambientale. Gli incidenti, come lo sversamento di petrolio da parte delle navi petroliere, causano danni devastanti agli ecosistemi marini e alla fauna selvatica.

Il gas naturale e le sue applicazioni

Il gas naturale è una miscela di idrocarburi che varia a seconda delle fonti. Il metano è il composto predominante, seguito da etano, propano, butano e altri gas, ed è utilizzato come combustibile e materia prima per la produzione di sostanze polimeriche.

Utilizzo del gas naturale nelle centrali termoelettriche

Il gas naturale è impiegato nelle centrali termoelettriche per alimentare le turbine a gas. Viene trasportato dai luoghi di produzione a quelli di consumo attraverso gasdotti per soddisfare la crescente domanda di questo combustibile a basso impatto ambientale.

In conclusione, sia il petrolio che il gas naturale giocano un ruolo fondamentale nelle forniture energetiche globali, ma è importante adottare misure preventive per ridurre al minimo gli impatti ambientali derivanti dalla loro produzione, trasporto e utilizzo.