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Fonte: carbone

E' un combustibile fossile estratto da miniere sotterranee o a cielo aperto. Il carbone si è formato principalmente da piante cresciute in ecosistemi paludosi. L'era da cui proviene la maggior parte delle riserve del mondo è il Carbonifero (fra 280 e i 345 milioni di anni fa). La parola carbone deriva dalla parola latina carbo che deriva dal greco, che significa: arido, rendere asciutto.
E' un combustibile pronto all'uso. E' stato il motore della Rivoluzione industriale (industrie metallurgiche). Circa il 40% di tutta l'energia elettrica mondiale viene prodotta dalla combustione del carbone. 


Storia / scoperta

L'estrazione del carbone è iniziata nel tardo medioevo.


Abbondanza

Nel 2015 il 34% del fabbisogno energetico coperto dai combustibili fossili è soddisfatto dal carbone, in passato la percentuale era molto più alta. Le riserve conosciute sono sufficienti per altri 140 anni ai consumi equivalenti a quelli attuali, anche se si prevede un aumento del consumo di carbone a scapito del petrolio.
Se si fa il calcolo delle riserve in base al peso del carbone, si rischia di sovrastimare tali riserve, in quanto parte di esse sono composte da carbone a basso tenore energetico.

Raffinazione

I processi normalmente utilizzati sono: la gassificazione e la liquefazione.

  • gassificazione: porta il carbone a diventare un gas infiammabile che brucia a temperature superiori a quelle del metano;
  • liquefazione: permette di trasformarlo in benzine sintetiche mediante il processo Fischer-Tropsch usato dai nazisti già nella seconda guerra mondiale.

Questi processi richiedono energia che ne aumenta il costo, quindi diventano convenienti quando il prezzo del petrolio supera un certo valore (intorno ai 70 dollari al barile).  

Riscaldamento in assenza d'aria per temperature sempre crescenti.

  1. 150 °C:  si ha la perdita di acqua (disidratazione), processo che richiede energia (endotermico);
  2. tra 350 e 500 °C: rottura legami e sviluppo di metano e idrogeno;
  3. tra 600 e 700 °C: ulteriore rottura di legami con sviluppo di ammoniaca acquosa e catrame, si genera il coke;
  4. tra 900 e 1000 °C: fine del processo con generazione di un solido a struttura antracitica (94% di C).

Prezzo

Con il prezzo del petrolio che sale, il carbone è diventata una delle più convenienti fonti d'energia; e non c'è nessun cartello (come l'OPEC) che ne regola la produzione.


Pro

  1. Politico: il carbone è molto più diffuso nei vari Paesi del mondo rispetto al petrolio; e quindi evita problemi politici di dipendenza da pochi Paesi stranieri. (Il Medio Oriente è ricco di petrolio e gas, ma non di carbone);
  2. Trasformazione: può essere trasformato in altri idrocarburi come gas o liquidi come benzine e gasolio. Questo aiuta a tenere bassi i prezzi del petrolio, perché oltre una certa soglia di prezzo (70$/b) liquefare il carbone diventa più economico del petrolio.
  3. Potere energetico: alto, si avvicina in alcuni casi a quello del petrolio (dal carbone si ottiene il 10% di energia in meno rispetto al petrolio).

Contro

  1. Inquinamento. Le miniere a cielo aperto hanno un notevole impatto ambientale;
  2. Incidenti: le miniere sotterranee sono molto pericolose (solo in Cina oltre 5 000 morti l'anno).
  3. I gas (metano) prodotti dall'attività mineraria hanno un impatto, sull'effetto serra, superiore a quello dell'anidride carbonica rilasciata durante la combustione del carbone. Sebbene le tecnologie moderne (tramite filtri) permettano di abbattere le sostanze inquinanti prodotte, questi materiali di consumo devono comunque essere poi smaltiti.
  4. La combustione oltre a sviluppare anidride carbonica, sviluppa anidride solforosa che porta alle piogge acide. Contiene anche tracce di Uranio e altri elementi radioattivi che comportano una contaminazione radioattiva.
  5. Circa il 10% del carbone rimane in ceneri;
  6. Non adatto per essere consumato nei trasporti (sono finiti i tempi dei treni con un vagone pieno di carbone da bruciare);
  7. Molti giacimenti di carbone si trovano tra 1500 e i 2000 metri di profondità il che li rende poco vantaggiose per la loro estrazione (dipende dal costo dell'energia);
  8. I filtri utilizzati per abbattere i fumi,  quando si consumano, sono impregnati di sostanze inquinanti e radioattive; non sono in grado di bloccare le nano particelle.
  9. E' più facile che ci sia un'ossidazione incompleta di un combustibile fossile solido come il carbone che in uno liquido come il petrolio, quindi invece di prodursi anidride carbonica si produce ossido di carbonio e di azoto che sono velenosi.

Rimedi

  1. Filtri: si usano dei filtri per evitare che i gli ossidi di azoto inquinino l'aria e per abbattere le ceneri;
  2. Possibile trasformazione del carbone in benzina sintetica e gas sintetico per poterlo utilizzare nei trasporti (SNG: Sostituto Gas Naturale; invenzione tedesca fin dalla seconda guerra mondiale);
  3. Immagazzinamento (sequestro) dell'anidride carbonica generata, nel sottosuolo; generalmente in pozzi di petrolio esauriti; tecnica non del tutto sicura e con dei costi energetici non indifferenti.