Combustibili fossili

Gli esseri umani hanno bisogno di energia per quasi tutte le funzioni che svolgono: per riscalsare le case, per agricoltura e industria e perfino nel nostro corpo ha luogo un continuo flusso energetico. Non possiamo vivere senza una continua produzione energetica, processo industriale che avviene usando diverse fonti, che possono essere rinnovabili o non rinnovabili. Le risorse rinnovabili vengono continuamente rinnovate nel tempo, e quindi non si esauriranno facilmente, mentre le risorse energenitche non rinnovabili minacciano di esaurirsi se il nostro consumo standard diventa troppo alto.

Al giorno d'oggi sono disponibili numerose risorse energetiche, per esempio l'energia solare, eolica e idrica. Ironicamente ricaviamo ancora la maggior parte della nostra energia da fonti non rinnovabili quali i combustibili fossili (vedi figura). La non rinnovabilita' di tali risorse causera' probabilmente un aumento di prezzi fino al punto in cui diventeranno non piu' economiche.

Figura: la combustione di combustibil fossili e' parte del ciclo di carbonio

I combustibili fossili consistono in depositi di organismi morti, la materia organica impiega secoli per formarsi e consiste principalmente di carbonio e idrogeno legati. Esistono tre tipi di combustibili fossili che possono essere usati per la produzione energetica: carbone, olio e gas naturale.
Il carbone e' un combustibile fossile formatosi nell'arco di milioni di anni dal decadimento della vegetazione: i depositi si trasformano in carbone quando strati vengono compattati e riscaldati nel tempo. Il carbone e' molto abbondante rispetto agli altri combistibili fossili e degli studi analitici sostengono che se le riserve di petrolio si esauriranno il suo consumo mondiale aumentera' notevolmente. Le attuali riserve di carbone potrebbero durare per 200 anni o piu'. Il carbone viene estratto dalle miniere e dalla meta' del 20esimo secolo il suo consumo e' duplicato, per poi decrescere leggermente dal 1996 a causa dello sviluppo di petrolio e gas naturale. I paesi in via di sviluppo consumano quasi esclusivamente carbone perche' non possono permettersi petrolio e gas naturale. Anche Cina e India sono tra i principali consumatori di carbone.
Il petrolio e' un combustibile fossile gassoso che si forma da depositi di microorganismi marini formatisi sul fondo del mare. Dopo milioni di anni i depositi finiscono in rocce o sedimenti dove l'olio e' intrappolato in piccoli spazi dai quali puo' essere estratto tramite trivellazione da apposite piattaforme. Il petrolio e' il combustibile piu' usato al mondo. L'olio crudo consiste in molti diversi organsmi che sono trasformati tramite processo di raffinazione, e' usato un automobili, jets, coperture stradali, tetti e in molte altre applicazioni. Il petrolio non si trova ovunque sulla terra e di conseguenza e' causa di guerre tra i vari paesi, per esempio la Guerra del Golfo del 1991.
Il gas naturale e' un combustibile fossile gassoso versatile, abbondante e relativamente pulito rispetto a carbone e petrolio. Come quest'ultimo si forma da depositi di migroorganismi marini morti, e' un tipo di energia piuttosto giovane, finmo al 1999 veniva usato piu' carbone di gas naturale, ma oggi il consumo di gas naturale ha superato quello del carbone nei paesi sviluppati, ma la gente teme che le riserve di gas naturale si esauriranno come quelle di petrolio, alcuni scienziati hanno addirittura previsto che cio' avverra' prima della fine del 21esimo secolo. Il gas naturale consiste per la maggior parte di metano (CH₄), compresso in piccoli volumi a grande profondita'. Come il petrolio e' portato in superficie tramite trivellazione.

Figura. Da: Energy Information Administration

L'energia guadagnata dalla combustione di combustibili fossili è convertita in elettricità ed in calore nelle centrali elettriche. Quando i combustibili fossili vengono bruciati il carbonio e l'idrogeno reagiscono con l'ossigeno atmosferico per formare anidride carbonica (CO₂) e acqua (H₂O). Durante questa reazione viene liberato calore che amplifica ulteriormente la reazione. L'elettricità viene generata trasformando l'energia termica (calore) in energia elettrica in una turbina o in un generatore. Le centrali elettriche sono molto costose da costruire, ma una volta realizzate garantiscono un'alta efficienza di conversione di combustibile in energia. Molte volte viene prodotta piu' energia di quella realmente necessaria, perché l'elettricità non può essere immagazzinata. La richiesta di elettricità varia durante l'anno e la fornitura deve tenere presente una richiesta di picco, che indica la richiesta piu' alta nell'arco di un anno. Se le richieste energetice superano significativamente la capacità della centrale elettrica di generare energia, cio' può causare temporanei blackouts.

Storicamente, i combustibili fossili erano disponibili in abbondanti riserve che erano facili da ottenere e trasportare. Ora pero' si manifastano segnali di potenziale esurimento delle riserve che ci vorranno secoli per riempire. Sia le sorgenti che i dispersori di combustibili fossili stanno ponendo dei limiti nel proprio sfruttamento. Le sorgenti sono strati profondi nel terreno ed i dispersori sono per esempio aria ed acqua, che assorbono i resti di combustibile fossile.
I combustibili fossili burning sono responsabili degli importanti problemi ambientali all'ordine del giorno sulla scena politica odierna, come per esempio l'accumulazione dei gas serra, l'acidificazione, l'inquinamento atmosferico, l'inquinamento idrico, il danneggiamento della superficie terreste e dello strato di ozono. Tali problemi ambientali sono causati dal rilascio di sostanze inquinanti naturalmente presenti in strutture del
combustibile fossile, quali zolfo ed azoto. Attualmente, la combustione del petrolio è responsabile di circa il 30% di tutte le emissioni di anidride carbonica nell'aria. Il gas naturale non libera tanta anidride carbonica a causa della struttura del metano. Le emissioni più grandi sono causate dalla combustione del carbone. Il carbone può provocare i fuochi sotterranei virtualmente impossibli da estinguere. La polvere di carbone può persino esplodere, rendendo l'estrazione di carbone una professione molto pericolosa. L'olio può finire su terreno o acqua in forma grezza, per esempio durante perdite o guerre per il petrolio. Ciò ha causato molti disastri naturali nel passato.

Allora perche' stiamo usando combustibili fossili da cosi' tanto tempo? La risposta è semplice: perché cio' è meno costoso di qualsiasi tipo di ragionavole alternativa a noi nota. Alcuni scienziati ambientali predicono che i prezzi del combustibile fossile aumenteranno nel prossimo secolo a causa della sua scarsita'. Ciò può causare un possiblie trasferimento della fonti di energia rinnovabile. Secondo Bjorn Lomborg, ciò alla fine avverra'. Il IPCC non è sicuro se un futuro privo di combustibili fossili e' realmente realizzabile.

Da

McKinney, M.L. and Schoch, R.M., Environmental Science, Systems and Solutions. Third edition, University of Tennessee, Knoxville USA 2003

Miller, G.T., Living in the Environment: Principles, connections and solutions. Fourth edition, Brooks/ Cole Publishing Company, Pacific Grove, USA 1999

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