FONTI PER LA PRODUZIONE DELL'ENERGIA ELETTRICA : IL CARBONE

CARBONE

Il carbone è una roccia sedimentaria di colore bruno o nero, che deriva da una lenta e graduale decomposizione di foreste rimaste sommerse dalle acque e poi sepolte dalla crosta terrestre. E' composto da materie organiche (carbonio, idrogeno, ossigeno, zolfo e azoto) e da materie inorganiche (materiali argillosi, calcite e pirite).

 

 

FORMAZIONE
Il carbone è un magazzino di energia chimica, che si è formata con i fossili di foreste sommerse dal mare 300 milioni di anni fa. In un primo momento esse hanno formato uno strato di materiale organico compatto detto torba, sulla quale sono andati accumulandosi numerosi strati di materiale sedimentario. La pressione e il calore da questi esercitati hanno gradualmente eliminato l'umidità e accresciuto il contenuto di carbonio della torba, formando il carbone.

 

ESTRAZIONE

L'insieme delle operazioni che portano a localizzare giacimenti carboniferi e a valutarne l'interesse minerario, si definisce prospezione mineraria.
Come nel caso del petrolio, si inizia dallo studio delle foto aeree per individuare zone geologicamente interessanti, fino allo studio di campioni di terreno da cui trarre informazioni più dettagliate.
Una volta individuato un giacimento, la sua posizione e conformazione, si procede alla costruzione del cantiere-miniera. Se il carbone si trova a profondità non superiori ai 30 metri, viene estratto in miniere a cielo aperto, dove il giacimento è reso accessibile dopo l'eliminazione degli strati di suolo e roccia sovrastanti con l'aiuto di cariche esplosive.
Per filoni di carbone a profondità maggiori di 30 metri, l'accesso al giacimento si ottiene scavando miniere sotterranee, formate da almeno due gallerie, per il passaggio di minatori e macchinari fino al giacimento.
Nelle miniere a cielo aperto (vedi immagine), il carbone viene estratto dopo essere stato liberato dalle rocce sovrastanti. Nel caso di miniere sotterranee, l'estrazione si esegue con due modi: quello "dei pilastri abbandonati" e quello "delle lunghe fronti".
Il primo sistema consiste nell'estrarre carbone lasciandone però dei "pilastri" a sostegno del soffitto della miniera. Nel caso delle lunghe fronti, invece, si utilizza una serie di strutture di sostegno, dette "armature" che sono facilmente spostabili e sostengono il soffitto nell'area di escavazione. Man mano che l'estrazione procede, le armature vengono spostate e il soffitto frana.
I due metodi differiscono per il dissesto del suolo che provocano. Infatti, all'asportazione del carbone, se la miniera non è sostenuta, segue un più o meno graduale abbassamento dei terreni sovrastanti. In aree soggette a vincoli ambientali, si preferisce, dunque, il metodo dei pilastri abbandonati. Altrove, quello delle lunghe fronti che, grazie a uno sfruttamento più intensivo della miniera, produce una quantità di carbone 4 - 5 volte superiore. Una volta estratto, il carbone viene trattato in modo da renderlo adatto alle esigenze commerciali. In particolare, viene macinato, vagliato per ottenere le pezzature richieste dal mercato e lavato per eliminare le impurità.

Trattamento, trasporto e stoccaggio

L’utilizzo del carbone sul mercato richiede che questo possegga un’elevata qualità e purezza. Il carbone estratto dalla miniera contiene una mistura di frazioni di grandezza diversa, a volte contenenti rocce e terriccio. Dunque è necessario uno stadio di preparazione noto anche con il nome di “beneficiation” e il carbone grezzo è suddiviso in una serie di prodotti puliti, uniformi e classificati, pronti per la vendita. In alcuni casi il carbone grezzo possiede un’elevata qualità tale da soddisfare le richieste dei consumatori: dunque non è necessaria la “beneficiation” e il carbone può essere semplicemente frantumato e setacciato affinché si ottenga il prodotto specifico.
Una buona preparazione del carbone prima della sua combustione aumenta l’omogeneità e l’efficienza dell’utilizzo di tale combustibile, riduce i costi di trasporto e il suo spostamento all’interno dell’impianto produce meno polveri e fa diminuire le emissioni degli ossidi di zolfo.
Una volta che il carbone è stato estratto, occorre anche trasportarlo dalla miniera agli impianti di utilizzo. Per brevi distanze ci si serve di camion, mentre il ricorso a treni, chiatte e navi è fondamentale se le distanze sono maggiori. Recentemente sono stati sperimentati carbonodotti nei quali il minerale fluisce per pompaggio dopo essere stato ridotto in polvere e mescolato con acqua.
Vengono prese misure preventive ad ogni stadio durante il trasporto e lo stoccaggio per ridurre i potenziali impatti ambientali. Per esempio, lo scorrimento superficiale delle acque contaminate è limitato dal design appropriato delle attrezzature di immagazzinamento e tutte le acque utilizzate sono attentamente trattate prima del riuso o dello smaltimento. Le polveri possono essere controllate utilizzando spray d’acqua e compattando il carbone da immagazzinare.
Sistemi di trasporto via mare o su strada possono poi essere usati per trasportare il carbone dai luoghi di stoccaggio agli impianti di combustione. Comunque più del 60% del carbone utilizzato per la generazione di energia è consumato a 50 chilometri dalla miniera di estrazione. Solo circa il 14% della produzione di carbone è commercializzata internazionalmente, anche se si prevede che questa pratica sia destinata a crescere.

TIPI DI CARBONE

Secondo l'epoca di formazione, si distinguono vari tipi di carbone.
La torba è il carbone più giovane risalente al Quaternario; si trova in strati superficiali mescolato a sabbia e/o argilla. Deriva dalla limitata decomposizione di piante erbacee che si sono depositate sul fondo di paludi. Ricco di acqua, ha un potere calorifico di circa 3.000 kcal/kg e non può essere utilizzato come combustibile, ma solo in agricoltura come fertilizzante.
La lignite, più antica della torba, non è ancora completamente fossilizzata. E' un carbone giovane che si è formato nell'era Terziaria. Ha un potere calorifico pari a circa 5.000 kcal/kg. Viene utilizzata per estrarre gas, ammoniaca, petrolio sintetico.
Il litantrace è il carbone più importante che si estrae da giacimenti antichissimi, risalenti al periodo Carbonifero (circa 300 milioni di anni) e si trova a profondità tra i 400 e i 1.200 metri. Contiene numerose sostanze che vengono estratte durante la distillazione. Uno di questi sottoprodotti è un residuato secco molto importante: il carbon coke. Il potere calorifico è di circa 7.500 kcal/kg.
L'antracite è il carbone di più antica formazione e di conseguenza, è il più ricco di carbonio e ha il più alto potere calorifico (8.500 kcal/kg), ma si trova a grandi profondità. Brucia lentamente e viene utilizzato come combustibile sia nell'industria sia nel riscaldamento domestico.

Gli IMPIANTI TERMOELETTRICI utilizzano in genere come combustibile il Carbone Coke derivante dalla distillazione del Litantrace. Comportano gravi problemi di inquinamento dell'aria e pertanto, per lungo tempo sono stati soppiantati da quelli utilizzanti il petrolio, leggermente meno inquinante. Ultimamente, a causa dell'esaurirsi delle scorte di Petrolio, si è tornati ad utilizzare il Carbone, di cui ci sono ancora grosse riserve, polverizzandolo e miscelandolo al Petrolio stesso, per favorirne una combustione il più completa possibile.