Le fonti tradizionali di energia Cenni sul carbone

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1 Le fonti tradizionali di energia Cenni sul carbone Tipologie di carbone In base al potere calorifico: Carbonio (%) Sostanze volatili (%) Potere calorifico kj/kg Legno Torbe Ligniti Litantraci Antraciti <

2 Fonte: La Stampa, 3 agosto 2015 Fonte: il futuro sostenibile 2

3 Trasformazione del carbone Distillazione secca: riscaldamento del carbone in assenza di aria Gas illuminante Coke Minerali di ferro, coke, fondenti, aria, acqua GHISA Ghise comuni Ghise speciali Ghisa bianca Ghisa grigia ACCIAI 3

4 Trasformazione del carbone Gassificazione: conversione del carbone in idrocarburi gassosi Gas d acqua: C + H 2 O CO + H 2 Gas misto (acqua e aria) 4C + 2H 2 O + O 2 + 4N 2 4CO + 2H 2 + 4N 2 Trasformazione del carbone Liquefazione: conversione del carbonio in idrocarburi liquidi (benzine) Metodo Fischer Tropsch (1933) Prima si gassifica il carbone e poi attraverso catalizzatori si convertono le miscele di gas di idrogeno ed ossigeno a benzine 4

5 Italia e carbone Importazioni di combustibili solidi in Italia nel 1999 (migliaia di tonnellate) Fonte: Bollettino Petrolifero, Ministero dell Industria Provenienza Carbone da coke Carbone da vapore Lignite e altri Tot. Carboni UE USA Russia Ucraina Polonia Croazia Canada Australia Sud Africa Venezuela Colombia Cina Indonesia Altri TOTALE Termoelettrico a carbone 5

6 Fonte: Le fonti tradizionali di energia Cenni sul petrolio 6

7 13 Bcm= billions cubic meter

8 Petrolio: cosa è, come si è generato È una miscela di idrocarburi: carbonio e idrogeno (CH). I sedimenti di organismi animali e vegetali si sono degradati (effetto naftogenesi) in ambiente privo di ossigeno (ad esempio, acque salmastri). Gli organismi animali e vegetali si sono depositati sul fondo e mescolati all argilla presente, formando una melma detta sapropele. Dopo reazioni chimiche che durano millenni si sono formati gli idrocarburi. Petrolio: cosa è, come si è generato Gli idrocarburi si accumulano sulle argille dove si sono formati (roccia madre). Da questa iniziano a spostarsi fino a quando non incontrano uno sbarramento di rocce impermeabili. Si forma quindi una zona di magazzino (zona serbatoio). 8

9 Petrolio: caratterizzazione 4 grandi serie: 1. Serie delle paraffine: gli atomi di carbonio sono uniti fra loro da legami semplici, e formano catene lineari o ramificate (ad esempio il metano CH 4, il propano C 3 H 8 ). 2. Serie dei nafteni (cicloparaffine): sono serie di idrocarburi a catena chiusa cha vanno da 3 a 10 atomi di C (ciclopropano, ciclobutano ecc) Petrolio: caratterizzazione 3. Serie delle olefine: sono idrocarburi non saturi, cioè i cui atomi di carbonio sono legati fra loro da un doppio legame (esempio: etilene H 2 C=CH Serie degli idrocarburi aromatici: hanno la caratteristica di presentare almeno un anello aromatico, ovvero 6 atomi di carbonio uniti tra loro da un legame che alterna legami semplici e doppi. Il più semplice è il benzene con formula C 6 H 6. 9

10 Metano Ciclopropano Esempi Etilene Benzene Stefano Stefano Duglio Duglio Dipartimento di di Management, Sezione di di Scienze merceologiche 10

11 Petrolio È sottoposto a tre grandi categorie di operazioni : 1. Distillazione (Topping) 2. Conversione (Cracking o Reforming) 3. Raffinazione (Refining) Topping il greggio viene inserito in delle colonne di frazionamento (o torri di frazionamento) alte 50 metri. Queste torri presentano una serie di piatti che sono posti a distanze prestabilite. Il greggio viene riscaldato alla base della colonna, inizia ad evaporare e salire verso l alto, incontrando i piatti. 11

12 Topping Per effetto del calore, ad ogni piatto si andrà a condensare la frazione di greggio corrispondente, mentre il vapore rimanente continuerà a salire (le frazioni del greggio si distribuiscono). Questi sono i principali prodotti ottenuti: Benzine primarie: condensano fra 40 C e 150 C. Virgin nafta: fra 100 C e 180 C. Cherosene: fra 180 C e 280 C. Gasoli: fra 250 C e 350 C. Topping 12

13 Conversione Dal processo di topping si hanno differenti frazioni e le quantità dipendono dal tipo di greggio. Il mercato normalmente richiede determinate frazioni in maniera più massiccia rispetto al altre. Quindi: Cracking Reforming Conversione Cracking: demolire le molecole con più atomi di carbonio (più grandi ) in molecole più piccole, con meno atomi di carbonio. Sostanzialmente, quindi, si trasformano le frazioni di idrocarburi più pesanti in quelle più leggere:si trasforma il gasolio in benzina. Reforming: è un processo che permette di aumentare il numero di ottano delle benzine e, secondo aspetto, permette di eliminare lo zolfo (principale impurità) dalla benzina stessa. In pratica, le molecole degli idrocarburi vengono ricostruite: gli idrocarburi da lineari (atomi di C uno di seguito all altro) diventano ramificati e quindi più resistenti alla compressione. 13

14 Raffinazione - refining Operazione di eliminazione di impurità: con acido solforico per eliminare ad esempio composti azotati. Attraverso idrogenazione catalitica (trattare con H ad alta temperatura e pressione) viene invece eliminato lo zolfo ed i suoi composti. Situazione in Italia Dipendenza molto alta di tutti i settori nei confronti del petrolio. Trasporti per quasi il 97% Agricoltura per il 77% Industria 18,3% Fonte: dati ENEA del