IL CARBONE
Il carbone è
un’antica conoscenza dell’uomo: già ai tempi della Roma antica esso era oggetto
di scambi commerciali ed era rinomato per la sua capacità di bruciare
lentamente. Ma rimase per secoli pochissimo utilizzato, almeno fino alla fine
del Seicento quando, dopo che si erano disboscati milioni di ettari di foreste,
il carbone apparve come l’unica fonte di energia utilizzabile in maniera
massiccia per alimentare la nascente industria. In pochi decenni, la richiesta
di carbone aumentò in maniera esponenziale e la produzione mondiale passò da
poco più di 10 milioni di tonnellate nel 1700 a circa 70 milioni di tonnellate
nel 1850 e fino a 800 milioni di tonnellate ne
l
1900. Il carbone è stata così la risorsa di energia fossile più utilizzata nella
storia dell’uomo, e ciò almeno fino ai primi anni Sessanta, quando il petrolio,
più facile da estrarre e da trasportare, prese decisamente il sopravvento.
L'importanza del carbone è, però, ancora oggi assolutamente rilevante e le
dimensioni delle sue riserve attualmente conosciute e sfruttabili sono ancora
notevoli: quasi 1.000 miliardi di tonnellate, rispetto ai 160 miliardi di
tonnellate di petrolio e ai circa 180 mila miliardi di metri cubi di gas
naturale.
Gli ambienti nei quali è stata
possibile la formazione del carbone sono le vaste pianure costiere, lagunari o
paludose, dove il clima caldo-umido sviluppò in passato un'abbondante
vegetazione.Il lento sprofondamento del suolo fece sì che i resti vegetali
venissero rapidamente sepolti da sabbie e argille portate dai fiumi. In
profondità, in assenza di ossigeno, la materia vegetale, schiacciata dal peso
dei sedimenti e per effetto del calore e della pressione, subì un processo di
compattazione e di lenta trasformazione in materiali sempre più poveri di acqua
e sempre più ricchi in carbonio. Si formò così prima la torba, un accumulo di
resti vegetali parzialmente decomposti e impregnati d'acqua. Poi la lignite, un
carbone marrone e tenero che contiene il 70 per cento di carbonio. Quindi, il
litantrace, il carbone più comunemente utilizzato per la produzione di energia
elettrica, e, infine, l'antracite, una roccia nera, lucida e compatta, che ha il
più alto tenore di carbonio (dal 93 al 98 per cento). La formazione dei
giacimenti di carbone ha richiesto da qualche decina di milioni fino a centinaia
di milioni di anni, a seconda del tipo di materiale. Il 95 per cento dei
giacimenti di carbone si trova nell'emisfero settentrionale (quasi il 60 per
cento è ripartito tra Cina, USA ed ex URSS). In Europa, la fascia dei grandi
giacimenti è localizzata nei Paesi centro-settentrionali: Gran Bretagna,
Francia, Belgio, Olanda, Germania, Polonia e Russia. L'Italia possiede solo
piccole quantità di "carboni poveri", concentrate in Sardegna.
Le principali applicazioni industriali del carbone sono la generazione di energia elettrica, la produzione di acciaio (ove è insostituibile), di cemento e di vapore, necessario in numerosi processi industriali. Nei paesi il via di sviluppo, il carbone costituisce anche un’importante risorsa per il riscaldamento domestico. Complessivamente, circa la metà del carbone estratto annualmente viene oggi utilizzata per produrre circa il 37 per cento dell’energia elettrica mondiale. Molti paesi, nonostante l’avvento del petrolio, presentano ancora oggi una forte dipendenza dal carbone. E’ il caso della Polonia, ove la produzione di elettricità dipende per il 96 per cento dal carbone, del Sud Africa (90 per cento), dell’Australia (86 per cento), della Cina (81 per cento), dell’India (75 per cento).
L'utilizzazione del carbone pone alcuni rilevanti problemi di carattere ambientale, in ragione dell’elevato livello d'inquinamento che deriva dal suo utilizzo come combustibile. La combustione del carbone genera, infatti, quantità di anidride carbonica (CO2) più elevate di quanta ne producono petrolio e gas naturale. Altri gas inquinanti prodotti dalla combustione del carbone sono gli ossidi di azoto (NOx) e l’anidride solforosa (SO2) che, combinandosi nell'atmosfera con il vapore acqueo, si trasformano in acido nitrico e solforico acidificando le piogge e danneggiando la vegetazione e le acque superficiali. Per permettere un ulteriore ed efficace utilizzo di questa risorsa energetica nel rispetto dell’ambiente, negli ultimi anni sono state però perfezionate nuove tecnologie che permettono di ridurre significativamente l'impatto ambientale di tutte le fasi del ciclo del carbone: dall'estrazione, al trattamento, fino alla combustione. E’, in particolare, il caso delle tecniche di combustione a letto fluido, che consistono nel bruciare il carbone insieme a una miscela di sali che assorbono le ceneri e parte dei gas, limitando così in misura notevole le emissioni.
Il carbone è il combustibile fossile più diffuso nel mondo. E' una roccia sedimentaria costituita da materiale organico composto di carbonio, idrogeno, ossigeno, piccole quantità di azoto e zolfo e materiale inorganico. Si è originato dalla decomposizione, in ambiente anaerobico, di grandi masse vegetali. Il processo di carbonizzazione consiste in un progressivo arricchimento in carbonio della materia organica. La combustione del carbone è responsabile di un grave inquinamento ambientale (provoca il fenomeno delle piogge acide) che solo negli ultimi anni si è riusciti a contenere entro limiti accettabili, ricorrendo a sofisticate tecnologie, ma non sempre applicate per gli elevati costi. Nel Sud del mondo se ne fa abbondante impiego ancora nei modi tradizionali. A sfavore del carbone giocano anche i forti costi di trasporto. I principali paesi esportatori di carbone sono: Australia, Polonia, Colombia, Canada e Sudafrica. Il settore siderurgico è stato sempre il maggiore assorbitore di carbone, il cui impiego come materia prima per la produzione dell'acciaio si è dilatato nel tempo, in sintonia con l'espansione dell'industria pesante di base, in atto oggi nei paesi in via di sviluppo. Sul versante del trasporto sono stati compiuti passi in avanti per contenere i costi. Il ricorso alle navi resta fondamentale e con questo mezzo viaggia la gran parte del commercio mondiale, ma si sono già sperimentati carbonodotti nei quali il minerale fluisce per pompaggio dopo essere stato ridotto in polvere e mescolato all'acqua. Le tecniche di estrazione dipendono dalla profondità del filone carbonifero. Se esso si trova a non più di 50 metri di profondità si attua la coltivazione a cielo aperto mediante rimozione dello strato di copertura, per maggiori profondità l'estrazione avviene con lo scavo di cunicoli sotterranei.