COMBUSTIBILI

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I COMBUSTIBILI

sono quelle sostanze solide (carbone), liquide (petrolio) o gassose (metano) che, bruciando insieme all’ossigeno, formano un processo chiamato combustione, che produce calore, cioè energia termica. Sono chiamati combustibili fossili perché sono risorse naturali di origine organica formate da resti di organismi viventi, come piante e animali, che si sono decomposti e sono stati sottoposti a pressioni e temperature elevate per milioni di anni.

CHE COSA SONO?

CARBONE

Deriva da una lenta decomposizione subìta dal legno di antichissime foreste, sommerse dalle acque e sepolte poi sotto la crosta terrestre, che furono attaccate dai batteri che hanno divorato 2/3 della cellulosa facendo rimanere solo il carbonio.

tipologie di carbone

• Torba (deriva dalla decomposizione di piante erbacee che crescono in zone acquitrinose o in paludi e viene usata per concimare le piante)• Lignite (è un carbone fossile giovane ed è utilizzato per estrarre gas ammoniaca o petrolio sintetico) • Litantrace (è un carbone fossile duro che si estrae va giacimenti antichissimi di grande profondità e viene usato sia nell'uso domestico sia in quello industriale. Si ottiene per esempio il coke metallurgico un carbone artificiale resistente usato negli altiforni) • Antracite (é il carbone di più antica formazione ed è il più ricco di carbonio quindi con il più alto potere calorifico).Partendo dalla torba ed arrivando all’antracite il potere calorifico aumenta notevolmente perché aumenta il contenuto di carbonio e quindi bruciano lentamente e con meno fumo

Estrazione del carbone

estrazione a cielo aperto: quando la miniera di carbone non si trova in profondità, ma vicino al suolo e quindi è sufficiente scavare con le ruspe e subito si trova lo strato di carbone. Il carbone estratto e inviato per mezzo di nastri convogliatori ai vagoni ferroviari che lo trasporteranno fino alle centrali termoelettriche e alle industrie. Lo scavo e la successiva estrazione distruggono però il terreno circostante e producono elevate quantità di polvere, che danneggiano la salute degli operai, della fauna e della flora limitrofa, quindi comportano un grave danno all'ambiente.

Estrazione del carbone

estrazione a cielo aperto: quando la miniera di carbone non si trova in profondità, ma vicino al suolo e quindi è sufficiente scavare con le ruspe e subito si trova lo strato di carbone. Il carbone estratto e inviato per mezzo di nastri convogliatori ai vagoni ferroviari che lo trasporteranno fino alle centrali termoelettriche e alle industrie. Lo scavo e la successiva estrazione distruggono però il terreno circostante e producono elevate quantità di polvere, che danneggiano la salute degli operai, della fauna e della flora limitrofa, quindi comportano un grave danno all'ambiente.

Che cos'è e la sua origine

IL PETROLIO

Il petrolio è un liquido oleoso, di colore scuro e galleggia, perché ha una densità minore rispetto a quella dell'acqua. È una miscela di idrocarburi, cioè è un composto chimico formato da idrogeno, carbonio e, a volte, da ossigeno e azoto. Questi idrocarburi possono essere solidi (idrocarburi pesanti come la paraffina), liquidi (i tipi di petroli usati per il trasporto) e gassosi (molecole semplici e leggere come il metano).Il processo di formazione del petrolio è iniziato milioni di anni fa. I mari della Terra erano popolati da vari esseri viventi, soprattutto organismi marini come il plancton. Questi organismi si sono mescolati ai fanghi e detriti che i fiumi trasportavano al mare e si sono depositati sui fondali. Il miscuglio di organismi morti, detriti e sostanze minerali ha formato la roccia madre o roccia sedimentaria, che in assenza di aria e per la presenza di batteri, si è scomposta in sostanze chimiche formate solo da idrogeno ed ossigeno, cioè gli idrocarburi. Questi erano leggeri e salivano fino a incontrare uno strato di roccia impermeabile e divennero rocce magazzino. I vari spostamenti della crosta terrestre e delle rocce hanno intrappolato il petrolio nel sottosuolo all’interno di giacimenti-trappola

Per estrarre il petrolio bisogna geolocalizzare il giacimento, capire se è formato da rocce sedimentarie, e se nel giacimento-trappola è accumulato il petrolio. Le trappole si individuano con le fotografie aeree e satellitari, da qui possiamo individuare degli affioramenti ovvero tracce superficiali che indicano la presenza di un giacimento o di una roccia sedimentaria. Ma non è sufficiente e bisogna anche capire a che profondità è, per questo si usa la tecnica della sismica a riflessione. Questa tecnica consiste nel provocare esplosioni controllate che generano onde sismiche simili a quelle dei terremoti. Con i geofoni (particolari apparecchiature) si studia il modo in cui le onde si propagano nella roccia e creano una mappa del sottosuolo, per individuare le trappole petrolifere. Dopo aver individuato la trappola petrolifera si scava un pozzo esplorativo con le torri di trivellazione (in inglese Derrick), che sono delle armature alte anche 50 metri che sostengono la trivella, cioè un grosso trapano che ha alla fine uno scalpello, detto sonda di trivellazione, che perfora le rocce. Dal pozzo esplorativo si possono estrarre delle carote (cilindri di terreno) dalle quali si hanno informazioni sul contenuto del petrolio, questo processo viene chiamato carotaggio.

RICERCA PETROLIFERA

Quando il pozzo raggiunge la trappola petrolifera, gli idrocarburi nella roccia fuoriescono. Si toglie allora la trivella e si inserisce un tubo di pompaggio, chiamato albero di natale, che spinge il flusso di petrolio. Il petrolio grezzo estratto è immesso in grandi serbatoi di sedimentazione dove si depositano i fanghi e l’acqua sospesi nel fluido. Dopo l’estrazione del petrolio si ripristinano le postazioni riportando le aree al loro stato iniziale.Se la ricerca del petrolio avviene sui fondali marini si parla di ricerca offshore, che consiste nel perforare i pozzi usando navi di perforazione che hanno grandi piattaforme metalliche ancorate ai fondali e sostenute da tralicci.

TRASPORTO E RAFFINAZIONE

TRASPORTO E RAFFINAZIONE

ll petrolio viene portato nelle raffinerie attraverso gli oleodotti, cioè lunghe tubazioni di acciaio, che possono essere interrate o fuori terra, e il petrolio scorre nelle tubazioni spinto da stazioni di pompaggio; oppure con le navi petroliere che lo contengono nelle cisterne.Il petrolio una volta arrivato alla raffineria è ancora greggio; quindi, vengono eliminate le impurità; il primo trattamento è la distillazione frazionata che separa i vari componenti del petrolio e serve a produrre diversi tipi di idrocarburi. Il petrolio viene immesso nella torre di frazionamento: viene riscaldato in un forno a serpentina e trasformato in vapore. Poi Il vapore si muove verso l'alto incontrando dei piatti con temperature diverse, dove la sostanza che condensa viene raccolta. Si raccolgono gli idrocarburi, nei piatti in basso si raccolgono quelli pesanti, nella parte alta quelli leggeri e in cima quelli allo stato gassoso. Le sostanze quindi separate vengono inviate a depositi di stoccaggio, oppure subiscono altre lavorazioni come il cracking (dall’inglese to crack, rompere) che rende gli idrocarburi più leggeri. La maggior parte della raffinazione serve alla produzione di carburanti: olio combustibile e benzina. L'olio combustibile è utilizzato per produrre energia elettrica nelle centrali termoelettriche. In un altro tipo di centrale detta Turbogas si brucia gasolio o metano per produrre gas. La benzina si ottiene da un gasolio, rompendo le molecole più grosse con il cracking, attraverso le alte temperature e le forti pressioni

GAS NATURALE, COMUNEMENTE DETTO METANO, RAPPRESENTA UN'OTTIMA RISORSA ENERGETICA LA PIù PULITA FRA I COMBUSTIBILI FOSSILI. LA SUA ORIGINE E’ LEGATA A QUELLA DEL PETROLIO E I GIACIMENTI DI GAS NATURALE SONO RICERCATI CON GLI STESSI SISTEMI E MEZZI IMPIEGATI PER IL RITROVAMENTO DEL PETROLIO. DAI POZZI DI PRODUZIONE IL METANO VIENE TRASPORTATO AI LUOGHI DI CONSUMO PER MEZZO DI GRANDI CONDUTTURE, DETTI GASDOTTI O METANODOTTI.

IL GAS NATURALE

LE CENTRALI TERMOELETTRICHE SONO ALIMENTATE DA CARBONE, OLIO COMBUSTIBILE E GAS METANO, MENTRE QUELLE A TURBOGAS SONO ALIMENTATE DA GASOLIO E GAS METANO

NELLE CENTRALI A TURBOGAS, PER PRODURRE ENERGIA ELETTRICA SI SFRUTTA UN GETTO DI ARIA CALDA CHE, A UNA CERTA PRESSIONE, AZIONA LE PALE DI UNA TURBINA CHE TRASFORMANO L'ENERGIA TERMICA IN MECCANICA E POI IN ELETTRICA

FUNZIONAMENTO DI UNA CENTRALE A TURBOGAS

FUNZIONAMENTO DI UNA CENTRALE TERMOELETTRICA

USO E FUNZIONE DEI COMBUSTIBILI Il carbone viene usato come combustibile, quindi come risorsa energetica per generare energia termica ed elettrica; per generare la forza vapore per alimentare le macchine del settore industriale e dei trasporti; per il riscaldamento dell'ambiente domestico, per cucinare. Viene utilizzato nell'industria chimica per la produzione dell'ammoniaca, dell'idrogeno, del coke, dei solventi, dei prodotti sintetici. Il petrolio è una risorsa molto importante per la produzione di energia, per i motori dei mezzi di trasporto e per l'industria petrolchimica, perché produce materie plastiche, detersivi, cosmetici e fibre naturali. Il gas naturale viene fornito alle abitazioni, alle attività commerciali e agli impianti industriali. Gli usi più comuni sono per cucinare, per scaldare l'acqua sanitaria, per il riscaldamento e il condizionamento degli edifici.

FineDAVIDE ALVANO 3 N