Carbon fossile, origini e utilizzo

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Il carbone, noto anche come carbon fossile, è una roccia sedimentaria costituita da piante e sostanze vegetali che, nel corso di milioni di anni, hanno subito un processo di decomposizione e fossilizzazione dovuto alle variazioni della temperatura, alla pressione atmosferica e alla presenza di alcuni microrganismi. Il carbon fossile è composto prevalentemente di carbonio, sostanze azotate, residui vegetali non completamente fossilizzati, e piccole percentuali di minerali di diverso genere, variabili in relazione all’ambiente in cui è avvenuta la sedimentazione: solfati, ferro, argilla e altro.

In relazione al suo utilizzo come combustibile, la classificazione del carbon fossile si basa sul contenuto in carbonio, dal quale dipende il potere calorifico e la destinazione d’uso, suddividendo il minerale in torba (carbonio intorno al 60%), lignite (circa il 70% di carbonio), litantrace (carbonio fino al 90%) e antracite (oltre il 90% di carbonio). La presenza di carbonio è legata anche all’epoca: la torba è il materiale più recente, ancora ai primi stadi di carbonizzazione, di origine quaternaria, la lignite corrisponde ad uno stadio e ad un periodo intermedio, di origine terziaria, mentre litantrace e antracite appartengono al periodo carbonifero. Il litantrace è il carbone fossile più importante, più disponibile nei giacimenti e più utilizzato come combustibile.

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L’industria che distilla carbon fossile

Il processo di distillazione del carbon fossile è legato fondamentalmente alla produzione di gas combustibile, gas illuminante e coke. Tuttavia, il settore industriale che distilla il carbon fossile attualmente è orientato soprattutto alla produzione del coke destinato all’industria metallurgica, poiché il gas è stato sostituito quasi ovunque dal metano e viene scarsamente impiegato per l’illuminazione. La distillazione avviene a temperature altissime, che provocano l’emissione dei vapori e la produzione di un residuo compatto detto appunto coke, un carbone artificiale le cui caratteristiche dipendono dalla materia di base e dalla temperatura raggiunta durante il processo di distillazione.

Il coke, il combustibile solido ottenuto tramite la distillazione ad altissima temperatura del litantrace, trova utilizzo soprattutto nelle fonderie e negli altiforni. E’ possibile comunque ottenere una qualità di coke differente anche a temperature più basse, da impiegarsi come combustibile domestico. Dalla distillazione del carbon fossile si ottiene anche il catrame, la cui composizione finale varia in relazione alla temperatura applicata. Il residuo solido della distillazione, trattenuto sulla superficie interna delle storte e chiamato appunto carbone di storta, è un materiale duro, difficile a bruciare ma dall’alta conducibilità elettrica: per questo viene usato nella fabbricazione di elettrodi, pile, lampade e forni elettrici.

Il carbone fossile come combustibile

Il carbone viene utilizzato da secoli, ma lo sviluppo intensivo dell’industria carbonifera è legato all’invenzione della macchina a vapore, che richiedeva enormi quantitativi di questo combustibile. Nel corso del tempo, l’impiego del carbone fossile come combustibile è andato diminuendo, dapprima a causa dell’utilizzo dei derivati del petrolio, e attualmente nel tentativo di mantenere a livelli accettabili le emissioni tossiche della combustione. Resta comunque una fonte energetica preferibile ad altre, sia per la relativa economicità, sia per la ripartizione equilibrata delle riserve e l’abbondante disponibilità, che si prevede potrebbe proseguire per almeno due secoli.

Uno dei settori di maggiore impiego del carbone come combustibile è costituito dalle centrali termoelettriche, dove però necessita di sistemi adeguati per prevenire il rischio di inquinamento ambientale dovuto all’emissione di ossido di carbonio, ceneri e altre sostanze inquinanti. In questo ambito, studi e ricerche stanno elaborando metodi di utilizzo del carbone che possano contenere l’inquinamento grazie a sistemi di combustione innovativi, concepiti per ridurre la diffusione nell’aria di ceneri, metalli e ossidi di azoto.

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