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1 Le fonti non rinnovabili di energia carbone Le fonti di energia non rinnovabili sono: i combustibili fossili petrolio Il Nucleare gas naturale

2 Tali combustibili sono prodotti da resti di piante e animali morti centinaia di milioni di anni fa, quando il genere umano non era ancora comparso sulla Terra. I combustibili fossili Carbone Petrolio Gas naturale

3 Quelle piante e quegli animali, esattamente come accade oggi, hanno accumulato l'energia proveniente dal Sole e, dopo la loro morte, sono rimasti sepolti per milioni di anni fino a trasformarsi in petrolio, gas e carbone. Le piante e gli animali preistorici, quindi, ci restituiscono oggi l'energia solare accumulata in passato.

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5 Le fonti energetiche fossili derivano da un lentissimo processo di degrado del materiale organico (circa 100 milioni di anni), mentre vengono utilizzate ad un ritmo estremamente più veloce (circa 150 anni). La combustione a fini di produzione energetica di tali risorse, comporta l'emissione di grosse quantità di CO2 che sta provocando un rapido incremento dell'effetto serra e quindi un alterazione del clima non sostenibile per l'ecosistema terrestre.

6 Emissioni atmosferiche di anidride carbonica nel secolo scorso

7 Una famiglia di 3/4 persone a Roma, orientativamente, consuma annualmente kwh elettrici, kwh termici per il riscaldamento degli ambienti e kwh termici per il riscaldamento dell'acqua calda sanitaria che quando prodotti con fonti fossili, comportano l'emissione in atmosfera di circa 4 tonnellate di CO2 l'anno. Affinché tale quantità di gas possa essere assorbita annualmente dalla vegetazione e, quindi, non contribuisca all'aumento dell'effetto serra, sarebbero necessari per ogni famiglia circa 500 alberi, ovvero una superficie di bosco pari a 1-2 campi di calcio.

8 Con l'istallazione di 2 kw fotovoltaici per la produzione di energia elettrica e 2 mq di collettori solari per la produzione di acqua calda, la stessa famiglia potrebbe ridurre dell'80% i sui consumi elettrici e del 60% quelli per il riscaldamento dell'acqua sanitaria. Si eviterebbe di emettere circa 1,7 tonnellate di Anidride Carbonica.

9 Quando alcuni gas prodotti dalla combustione del carbone e del petrolio si disperdono e si disciolgono in goccioline di acqua e subiscono processi chimici di alterazione PIOGGIA ACIDA Quando ricadono a terra, sotto forma di acidi con la pioggia, gli effetti sull'ambiente, sui monumenti e sulla salute umana sono devastanti.

10 La pioggia, diventa leggermente acida (ph 5,6) quando sostanze come l anidride solforica (SO3), formatasi per ossidazione di quella solforosa (SO2), gli ossidi di azoto (NO, NO2) e l anidride carbonica (CO2) reagiscono con l acqua sviluppando rispettivamente acido solforico, nitrico, e carbonico.

11 Le piogge acide hanno danneggiato seriamente circa la metà del patrimonio boschivo della Germania. In Svezia e Norvegia hanno portato il ph a valori estremamente bassi, circa 4-5, favorendo così la scomparsa di numerose specie animali e vegetali. Il 10% dei boschi italiani è già danneggiato dalle piogge acide.

12 L'azione delle piogge acide risulta particolarmente evidente su questa statua realizzata in Westphalia (Ger); la foto a sinistra è stata scattata nel 1908, mentre la foto a destra è del 1968: sono trascorsi solo 60 anni! Il principale bersaglio delle piogge acide risulta essere la pietra calcarea: l acido solforico, presente nelle piogge acide, corrode il carbonato di calcio e lo trasforma in solfato di calcio, cioè in gesso (materiale solubile chiaramente meno resistente della pietra).

13 Carbone Nella storia dell energia il carbone è stato il primo combustibile fossile impiegato dall uomo, in alternativa al legno. L utilizzo dello stesso ha permesso una produzione di energia su vasta scala, che ha reso possibile la rivoluzione industriale. Fino al 1960 il carbone è stata la risorsa di energia fossile più utilizzata, subendo poi la concorrenza del petrolio, più facile da estrarre e trasportare e più calorifico.

14 I giacimenti di carbone più importanti sono concentrati in pochi paesi: Cina, Stati Uniti ed ex Unione Sovietica. In Europa, la fascia dei grandi giacimenti è localizzata nei Paesi centrosettentrionali: Gran Bretagna, Francia settentrionale, Belgio, Olanda, Germania, Polonia e Russia. L'Italia possiede solo piccole quantità di "carboni poveri" (lignite).

15 Il carbone si è formato per la decomposizione delle foreste che si trovavano sulla terra milioni di anni fa. Origine del carbone Il carbone è una roccia sedimentaria formata da due gruppi di sostanze: 1. Materiale organico formato da carbone con idrogeno e ossigeno che tramite la combustione produce calore e anidride carbonica. 2. Materiale inorganico formato da minerali argillosi e sali di zolfo; attraverso la combustione crea ceneri e sostanze inquinanti

16 Il carbone si forma da organismi vegetali che hanno subito un processo che è durato milioni di anni e che si divide in tre fasi principali: crescita di grandi foreste in zone paludose, dovuta al clima caldo umido che da origine allo sviluppo di alberi molto fitti e rigogliosi; copertura delle foreste e abbassamento del terreno:; gli alberi vengono sommersi e il fango ricopre gli accumuli di legname, così tutto si trasforma in roccia e la massa vegetale viene compressa; carbonizzazione e decomposizione del legno, i batteri del sottosuolo si nutrono dell idrogeno e dell ossigeno presenti nel legno e così rimane il carbonio.

17 Esistono vari tipi di carbone che si differenziano per il grado di carbonizzazione della vegetazione. I carboni più antichi hanno più carbonio e quindi maggior potere calorifico. Tipi di carbone.

18 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 kcal/kg; non può essere utilizzato come combustibile, ma solo in agricoltura come fertilizzante.

19 La Lignite 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 kcal/kg. Viene utilizzata per estrarre gas, ammoniaca, petrolio sintetico.

20 La Litantrace Il litantrace è il carbone più importante che si estrae da giacimenti antichissimi, risalenti al periodo Carbonifero (circa 300 milioni di anni). Si trova a profondità tra i 400 e i metri. Il potere calorifico è di circa kcal/kg. Si estrae un residuato secco molto importante: il carbon coke, una materia prima per la produzione di acciaio. COKE

21 L'antracite L'antracite è il carbone di più antica formazione: di conseguenza, è il più ricco di carbonio fino al 98%, 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.

22 Non causa problemi ambientali, ma molti per i minatori. Le gallerie rischiano di franare se le pareti non sono puntellate con centinature di metallo. L acqua delle falde può allagare il luogo di lavoro e per estrarla si usano potenti pompe. L aria circola naturalmente fra i pozzi, ma non nelle gallerie più in profondità dove deve essere portata. MINIERE IN SOTTERRANEO Il gas metano può invadere le gallerie quando crolla una parete e per evitarlo si usa aria compressa. La miniera è formata da pozzi verticali che collegano i diversi livelli e ci sono anche tunnel orizzontali: i minatori lavorano per molte ore sotto terra esposti a molti pericoli. Altri pericoli possono essere: polveri respirate, il rumore delle perforatrici e l abbondante umidità.

23 MINIERE A CIELO APERTO Una miniera di questo tipo reca molti problemi all ambiente, sia perché si crea un grosso scavo nel terreno, sia perché si sollevano grandi quantità di polvere, nocive alla salute. È conveniente creare questo tipo di miniera quando i giacimenti sono molto vasti, di grosso spessore e abbastanza vicino alla superficie del suolo.

24 Oggigiorno (2008) circa il 40% dell'energia elettrica mondiale è prodotto bruciando carbone: infatti il carbone è la maggiore fonte combustibile per la generazione di energia elettrica. Molti Paesi dipendono fortemente dall elettricità prodotta usando il carbone: Polonia (96%), Sud Africa (90%), Australia (86%), Cina (81%), India (75%), Repubblica Ceca (74%), Grecia (70%), Danimarca (59%) e Stati Uniti (56%). Il carbone viene poi utilizzato nell industria siderurgica :infatti il coke, un derivato del carbone, è una materia prima per la produzione di acciaio. In altri processi industriali si usano i gas di carbone per produrre fertilizzanti, solventi, prodotti farmaceutici, pesticidi. Dalla distillazione del carbone si ottiene il catrame.

25 Giacimenti di carbone accertati: tra parentesi sono indicate le quantità di antracite e litantrace bituminoso In miliardi di tonnellate. Al ritmo attuale di consumo (e in assenza di nuove scoperte o della messa in esercizio dei giacimenti attualmente non sfruttati in quanto troppo costosi), le riserve di carbone dureranno per altri 200 anni (antracite e litantrace sono invece sufficienti per meno di 70 anni), un tempo più lungo rispetto a quello previsto per gli altri idrocarburi, ma pur sempre limitato.

26 La combustione del carbone, come quella di ogni altro composto del carbonio, produce (SO2) Le emissioni della combustione di carbone in centrali elettriche rappresenta la più grande fonte artificiale di anidride carbonica, che secondo la maggior parte degli studiosi del clima è causa primaria dell'effetto serra e del conseguente riscaldamento globale. L'anidride solforosa reagisce con l'acqua, formando acido solforoso. Se l'anidride solforosa viene rilasciata nell'atmosfera, reagisce con il vapore acqueo ed eventualmente torna sulla terra in forma di pioggia acida.

27 Il gas appena estratto da un giacimento non può essere subito immesso nei gasdotti perché contiene delle impurità da eliminare ed inoltre è spesso mescolato ad acqua. Anzitutto si separano il petrolio dal gas naturale e dall acqua sfruttando la diversa densità. Si deve eliminare la sabbia e l acqua contenuta. L acqua raffreddandosi può determinare la formazione di cristalli di ghiaccio (idrati) che ostruiscono le tubature. Bisogna eliminare la CO2 che diminuisce il potere calorico del gas e corrode le tubazioni. Si elimina l idrogeno solforato (H2S) una sostanza altamente tossica e corrosiva (desolforazione). Il gas viene immagazzinato nei serbatoi di stoccaggio dotati di impianti di raffreddamento e antincendio. Ogni serbatoio ha un bacino di contenimento in caso di rottura che raccoglie il greggio fuoriuscito. A questo punto il gas può essere immesso nel gasdotto e avviato alle zone di consumo.

28 I consumi energetici mondiali. Si noti come nel loro complesso i combustibili fossili (petrolio + gas + carbone) forniscano addirittura l'80% circa del totale mondiale dell'energia consumata. (Fonte: IEA - Key World Statistics 2003)

29 Il petrolio comunque è in via di esaurimento: al ritmodegli attuali consumi annuali, se non verranno scoperti ulteriori giacimenti, le riserve si esauriranno tra circa 50 anni In poche decine di anni abbiamo bruciato il risultato di un processo geologico e chimico durato miliardi di anni con effetti disastrosi sull ambiente.