TECNICA
1 INTRODUZIONE
Questa tesina si basa sulle conoscenze che ho appreso leggendo il libro “Dentro l’Energia” di Francesca Brunetti. Questo libro ci è stato regalato in classe dopo un ciclo di presentazioni a cura del personale di Toscana energia e che ho trovato molto interessanti. Non ho individuato un legame col tema del mio filo conduttore (mafia e delinquenza), ma ritengo che l’argomento sia comunque interessante.
2 FONTI ENERGETICHE
Sul nostro pianeta esistono molte forme d’energia.
L’energia della Terra proviene principalmente dal Sole, ma esistono anche altre fonti che sono la Luna e la Terra stessa. L’energia si divide in due gruppi: energie rinnovabili ed energie non rinnovabili. Queste ultime sono destinate ad esaurirsi (petrolio, gas, carbone ecc.)
Il metano, di cui tratterò principalmente in questa tesina, utilizzato in Cina sin dal 300 A.C., è un gas prodotto attraverso la fermentazione e la fossilizzazione di fitoplancton e zooplancton, prodotti dalla fotosintesi e in definitiva dall’energia del sole. Come possiamo vedere nell’immagine dell’Allegato n.° 1.
Russia, Iran e Qatar da sole detengono quasi il 60% delle riserve di gas naturale del mondo. In minor misura il metano è presente anche in altri stati, tra i quali ricordiamo Emirati Arabi, USA, Libia, Canada, Venezuela, Algeria, Olanda. I Paesi che possiedono il metano e gli altri idrocarburi hanno un grande potere nei confronti di quei paesi che ne sono sprovvisti.
Le nazioni povere di idrocarburi cercano di utilizzare un sistema misto costituito da fonti esauribili e da fonti rinnovabili, come nel caso dell’Italia che importa il metano, da Russia, Algeria, Libia e Olanda.
3 COMBUSTIBILI FOSSILI
Il metano, come il petrolio e il carbone, si è formato durante un periodo lunghissimo (tra 10 e 100 milioni di anni), dall’accumulo e la decomposizione di materia organica vegetale e animale.
Carbone, petrolio e metano, sono combustibili fossili e costituiscono l’80% dell’energia usata sul pianeta. Durante la combustione rilasciano anidride carbonica e polveri sottili e per questo sono considerati inquinanti. Tuttavia il metano è molto meno inquinante del petrolio e del carbone. I combustibili fossili sono fonti d’energia non rinnovabili.
3.1 Metano
Il metano appartiene alla famiglia degli idrocarburi, della quale fanno parte anche carbone e petrolio. Il metano è un gas, ma non è puro. Infatti è composto solo dall’80% di metano, il restante 20% è formato da etano, propano, butano, pentano, azoto, elio e perfino anidride carbonica. Il metano è più leggero dell’aria, è inodore e incolore e non è tossico. Come tutti gli idrocarburi non si scioglie nell’acqua, ma diversamente dal petrolio, se finisce in acqua non inquina perché risale in superficie sotto forma di bolla gassosa che si disperde nell’aria.
Il metano, a contatto con l’ossigeno, brucia e produce calore, quindi energia. Può essere infiammabile (gas da cucina) è può anche esplodere se altamente concentrato. Per questo motivo, allo scopo di segnalare possibili fughe di gas, il metano distribuito nelle città per uso domestico è arricchito di una sostanza che gli da un odore particolare e facilmente riconoscibile.
Il metano brucia soltanto se presente nell’aria con una concentrazione compresa tra l’5% e il 15%. Al di sotto del 5% la combustione non s’innesca, mentre al di sopra del 15%, l’ossigeno restante è insufficiente per la combustione.
3.2 Carbone
Il carbone deriva dal legno di antichissime foreste situate vicino ai corsi d’acqua, dove si è lentamente decomposto e trasformato. Si trova in giacimenti sotterranei, in miniere e anche a cielo aperto. Dei tre è la fonte fossile più inquinante e la sua combustione genera una grande quantità di CO2 (anidride carbonica).
Gli inglesi furono i primi ad usarlo sin dalla fine del 1700. Lo estraevano da profonde miniere (300 m. e oltre), nelle quali lavoravano e morivano uomini, donne e bambini. Il giacimento di carbone più importante d’Italia si trova in Sardegna, vicino alla città di Carbonia. Gran parte dell’elettricità mondiale è ancora prodotta dal carbone.
Dalla distillazione del carbon fossile si ottiene quello che è conosciuto come gas di città o gas illuminante, molto più pericoloso e inquinante del metano. Con questo gas, nel secolo scorso, si gonfiavamo i palloni aerostatici e si illuminavano le città. A Firenze, in via dell’Anconella, esiste ancora un gasometro, ovvero un vecchio deposito dove veniva conservato il gas per illuminare la città.
3.3 PETROLIO
Il petrolio, come il metano, si trova all’interno di rocce porose chiamate reservoir. Quando i reservoir sono inglobati in una materia impermeabile gli idrocarburi restano intrappolati e si accumulano. Se l’accumulo è grande, allora diventa un giacimento. Il petrolio è più pesante del metano e quindi si dispone nella zona più bassa del giacimento, insieme all’acqua salata. A differenza del metano, che è gassoso, il petrolio esiste allo stato liquido e viene trasportato con petroliere che navigano per ogni mare del mondo.
4 ESTRAZIONE
I giacimenti di petrolio che si trovavano in superficie o a modeste profondità, sino alla fine del secolo scorso, sono ormai esauriti. Per sfruttare nuovi giacimenti bisogna spingersi a profondità sempre maggiori.
I giacimenti di petrolio contengono sempre anche metano, quindi chi trova uno trova anche l’altro.
All’inizio del secolo non si comprendeva ancora quanto potesse essere utile il metano, così, durante l’estrazione del petrolio il metano, che era considerato un prodotto di scarto, veniva bruciato per eliminarlo. Furono gli italiani per primi, con Enrico Mattei (presidente dell’AGIP), a recuperare questo gas.
Trovare un giacimento non è una cosa semplice. Servono geologi, chimici, fisici, ingegneri ecc.
Attraverso le foto satellitari s’individuano le aree più promettenti e si esamina la composizione delle rocce di quella zona per capire se sotto terra possa esserci un giacimento.
A volte si usa una tecnica che si chiama ”Sismica di riflessione”. Questo metodo consiste nell’utilizzare piccole cariche esplosive allo scopo di produrre onde sonore riflesse, che sono raccolte da speciali microfoni chiamati geofoni. Questa informazione sonora rappresenta il profilo del sottosuolo e fornisce informazioni sull’esistenza di nuovi giacimenti.
Quando il giacimento è stato individuato si monta un pozzo di estrazione, che a seconda delle caratteristiche e della profondità del giacimento, richiede un tempo che può variare da un mese a un anno.
Il pozzo di estrazione consiste in una torre alta circa 50 m. all’interno della quale viene collocata una trivella fatta di un materiale durissimo avvolta da un composto fangoso, che può arrivare sino a 6000 metri di profondità. Inizialmente il metano e il petrolio sgorgano spontaneamente, ma quando la pressione interna si esaurisce, per continuare l’estrazione si devono usare pompe per aspirare o iniettare acqua per spingere in superficie gli idrocarburi.
I pozzi di estrazione sono montati sulla terra ferma, ma anche in mare utilizzando grandi piattaforme galleggianti ancorate sul fondo del mare. Il metano appena estratto deve essere trattato per eliminare la sabbia, lo zolfo, l’acqua e tutte le altre impurità che lo sporcano.
Solo per informazione, esistono riserve chiamate unconventional, che consistono in sacche di metano intrappolate in rocce a grande profondità, che al momento non possono essere utilizzate perché l’estrazione è costosa ed ha un forte impatto ambientale.
5 DISTRIBUZIONE
Il metano, una volta estratto, viene trasportato e distribuito attraverso i gasdotti che sono percorsi realizzati con tubi speciali che sono stati costruiti con ogni cura e protetti contro la corrosione. I tubi possono anche percorrere tratti interrati. In questo caso la loro presenza è segnalata da cartelli gialli posti in superficie.
Il percorso di un gasdotto s’interrompe ogni 100-200 Km entrando in una stazione di compressione dove viene controllata ed eventualmente ristabilita la pressione che consente al metano di viaggiare nel gasdotto alla velocità di 20-30 Km/h. Durante il percorso il metano può essere dirottato verso stazioni di stoccaggio (conservazione), ricavate da vecchi giacimenti esauriti, allo scopo di costituire delle riserve per i momenti di necessità. In pratica viene rimesso sottoterra per conservarlo.
Se il metano viene raffreddato fino a -162°C cambia di stato e diventa liquido (Gas Naturale Liquido). Questa proprietà è utilissima per poterlo trasportare all’interno di navi cisterna e poi riportarlo allo stato di gas, una volta giunto a destinazione attraverso un rigassificatore. In Italia ne esistono due: Panigaglia (SP) e un secondo al largo di Porto Levante (RO).
Il metano giunge in Italia attraverso quattro gasdotti che provengono da: Siberia; Olanda; Algeria e dalla Libia. La parte della rete di distribuzione sul territorio nazionale italiano, chiamata distribuzione primaria misura più di 29.000 Km. Dalla queste tubazioni che percorrono tutta l’Italia (Sardegna esclusa) si dirama la distribuzione secondaria regionale che porta il metano in ogni località, con una copertura del 90%. La società distributrice più importante in Toscana è Toscana Energia.
6 FONTI RINNOVABILI
Il metano, pur essendo il meno inquinate tra gli idrocaburi, ha comunque un impatto sull’ambiente. Inoltre appartiene alle fonti non rinnovabili, quindi è destinato ad esaurirsi.
L’Unione Europea ha deciso che entro il 2020 avrà ridotto del 20% l’emissione in atmosfera di anidride carbonica, avrà aumentato del 20% la propria efficienza energetica (ridurre gli sprechi) e avrà incrementato del 20% l’uso di energie rinnovabili.
Le fonti rinnovabili sono quelle risorse energetiche che non si esauriscono mai, perché continuamente ricostituite dalla natura. Sono energie rinnovabili quelle che possono essere ricavate dal sole, dall’aria, dal movimento delle onde del mare, dall’aria calda che proviene dall’interno del pianeta (geotermia) o dall’uso materiali organici di scarto (biomasse).
6.1 Energia solare
Come si vede in figura 1, il sole è la principale fonte delle energie del pianeta: Fotosintesi, energia diretta, azione sull’atmosfera e forza di gravità. L’energia solare è presente ovunque in percentuali variabili a seconda della latitudine (all’equatore è maggiore che al polo nord) e giunge sulla terra sotto forma di luce e di calore.
L’energia solare può essere utilizzata per scaldare l’acqua attraverso l’uso di pannelli termici posti sui tetti delle abitazioni o per produrre elettricità tramite i pannelli fotovoltaici. Questi ultime sono composti da celle di silicio che convertono la luce del sole in energia elettrica. Un pannello di appena 12 m2 può soddisfare il fabbisogno energetico di una famiglia per un anno intero.
6.2 Energia eolica
Il vento origina dall’azione del sole sull’atmosfera. Infatti l’aria scaldata dal sole diventa più leggera e sale, mentre l’aria fredda, più pesante, scende. Il movimento di questa masse d’aria provoca il vento.
Da sempre l’uomo ha utilizzato il vento per muovere le imbarcazioni o per far girare i mulini. Negli ultimi anni, attraverso le pale eoliche, si è iniziato ad utilizzarlo anche per produrre elettricità. Per questo scopo si utilizzano turbine collegate a pale mosse dal vento, collocate su torri alte sino a 100 m e poste in gruppi (fattorie eoliche) in zone particolarmente ventose.
6.3 Energia idrica
L’acqua dei mari, dei fiumi e dei laghi viene riscaldata dal sole dando origine al ciclo dell’acqua. L’acqua evapora e forma le nuvole, quando le nuvole sono cariche di acqua questa cade sulla terra sotto forma di pioggia o neve. L’acqua piovana torna nei mari, laghi e fiumi e in parte, attraverso il terreno, raggiunge le falde acquifere.
L’acqua di fiumi e laghi, convogliata in bacini e quindi in cascate, muove grosse turbine in centrali idroelettriche che producono elettricità. Anche il dislivello prodotto dalle basse e alte maree può essere utilizzato per mettere in movimento una turbina e produrre quindi energia elettrica.
6.4 Energia geotermica
All’interno del pianeta, quando le masse d’acqua entrano in contatto con rocce roventi, si produce vapore che sale violentemente sino alla superficie provocando i geyser. Questo vapore può essere utilizzato per azionare turbine e produrre energia elettrica. Questa fonte di energia è detta geotermica. In Italia esistono 31 centrali geotermiche e sono tutte in Toscana, presso Larderello, una località che ha preso il nome da un imprenditore francese che sfruttò a livello industriale l’estrazione del boro. Per questo le sorgenti di vapore toscane sono chiamate: soffioni boraciferi.
6.5 Biomasse
Un’altra fonte di energia rinnovabile sono le biomasse (bio = vita). Tutta la materia organica di origine vegetale o i rifiuti di origine animale, può essere bruciata nei cogeneratori e trasformata in energia elettrica.
7 CONCLUSIONE
Per il futuro è necessario che ognuno di noi sia maggiormente consapevole nell’uso delle risorse che il pianeta mette a disposizione. Sarà sempre più importante che ciascuno di noi riduca i propri consumi, partendo dai piccoli gesti quotidiani.