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Carbone

Il carbone è un combustibile fossile estratto dal terreno sia in miniere, che in miniere a cielo aperto.

È un combustibile pronto all'uso, formato da roccia sedimentaria nera o bruna. È composto principalmente da carbonio e idrocarburi, oltre a vari altri elementi assortiti, compresi alcuni a base di zolfo. Esistono vari metodi di analisi per caratterizzarlo. Spesso associato alla Rivoluzione Industriale, il carbone rimane un carburante assolutamente importante, e produce un quarto dell'elettricità in tutto il mondo.

Negli Stati Uniti circa la metà dell'elettricità è generata dal carbone. In Italia la quota è del 17 per cento. In passato era utilizzato anche per alimentare alcuni mezzi di trasporto, quali le locomotive.

Dal lavaggio del gas di carbone si ottiene inoltre come sottoprodotto il catrame di carbone

Dal carbone è possibile ottenere altri tipi di combustibile, più facilmente trasportabili e con un maggior rendimento; i processi normalmente utilizzati per raffinarlo sono la gasificazione e la liquefazione.

Esiste anche un processo di liquefazione diretta processo Bergius (liquefazione attraverso idrogenazione), mai usato al di fuori della Germania, che lo sfruttò durante la Prima e la Seconda Guerra Mondiale. In Sud Africa fece qualche esperimento in questa direzione la compagnia SASOL.

Tutti questi metodi di produzione di carburante liquido rilasciano CO₂ (anidride carbonica). L'isolamento della CO₂ è auspicabile, per evitare di rilasciare questo gas nell'atmosfera e contribuire all'effetto serra. Visto che la produzione di CO₂ è uno dei flussi principali del processo, la sua separazione è più facile di quanto non sia possibile partendo dai gas prodotti dalla combustione del carbone con l'aria, nei quali la CO₂ è miscelata con azoto e altri gas.

La liquefazione del carbone è una delle tecnologie che limita la crescita del prezzo del petrolio. Le stime del costo della produzione di carburanti liquidi partendo dal carbone suggeriscono che essa diventi competitiva quando il prezzo del petrolio superi una certa soglia[2] [3] (en)

La combustione del carbone, come quella di ogni altro composto del carbonio, produce anidride carbonica (CO₂), oltre a quantità variabili di anidride solforosa, a seconda del luogo dal quale è stato estratto. 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.

Esistono tecnologie che permettono di utilizzare il carbone in modo pulito. In Italia esistono centrali a carbone vicine ai centri abitati che, grazie a un sistema di abbattimento e controllo delle emissioni, non disturbano la popolazione. Inoltre esistono soluzioni, non ancora pronte per il mercato, che consentono rendimenti fino al 50%, come ad esempio gli impianti IGCC (Integrati per Gassificazione e Ciclo Combinato) e gli impianti integrati gassificazione/celle a combustibile (MCFC, o SOFC).

Queste considerazioni permettono ad associazioni di consumatori e associazioni ambientaliste i considerare questa fonte di energia accettabile, ma solo in un'ottica di transizione verso l'utilizzo di fonti di energia rinnovabili.

Sul piatto della bilancia, però, vanno messi anche aspetti negativi che vanno al di là dell'inquinamento prodotto dalla combustione.

Le miniere a cielo aperto hanno un enorme impatto ambientale. Quelle tradizionali, invece, solitamente si spingono a più di 200 metri di profondità, in cunicoli polverosi e con alte temperature (intorno ai 30°C). Questo comporta, anche con le più moderne tecnologie minerarie, forti rischi per la salute dei minatori, sia per la possibilità di contrarre malattie come la silicosi, che per incidenti dovuti all'incendio dei gas prodotti dal carbone, innescati anche solo da una piccola scintilla. Ogni anno, solo in Cina, muoiono più di 5000 minatori. Inoltre, i gas prodotti dall'attività della miniera comportano un effetto serra 23 volte maggiore della CO₂ rilascita dalla combustione del carbone estratto.

Le dichiarazioni sulle riserve mondiali di carbone generano anche qualche perplessità. Molti giacimenti si trovano fra i 1500 e i 2000 metri di profondità, quindi l'estrazione del carbone sarebbe economicamente svantaggioso, rispetto a metano e petrolio. Questo ridurrebbe le riserve vantaggiose a 250 miliardi di tonnellate. Questo significa, ad esempio, che solo il 15% del carbone disponibile nel nord America sarebbe conveniente da estrarre. Inoltre più della metà dei giacimenti di carbone sono costituiti da materiale di scarsa qualità (torba, lignite e litantrace sub-bituminoso) a relativamente basso contenuto di carbonio, in favore invece di sostanze inquinanti e prodotti della decomposizione, come il gas metano. Tutti questi aspetti ridimensionerebbero notevolmente le scorte effettive di carbone utilizzabile, portandole a un livello non molto più alti di quello del gas naturale e del petrolio.

Sebbene le tecnologie più recenti consentano di abbattere buona parte delle sostanze inquinanti e di sequestrare parte della CO₂ prodotta, bisogna considerare che i filtri e i materiali di consumo utilizzati dovranno essere in qualche modo smaltiti e conservati in discariche, rimettendo comunqe in circolo, anche in forma diversa, i composti nocivi. Inoltre la combustione di carbone produce due volte e mezzo la quantità di CO₂ generata, ad esempio, dalla combustione di metano. E il processo di sequestro di un grande volume di anidride carbonica è oggi ancora molto costoso.

Il carbone è una fonte di carbonio naturale. La principale fonte rimane comunque il petrolio. Le tecnologie moderne sembrano dimostrare che da questo elemento si possano ricavare prodotti chiave per lo sviluppo, come le fibre di carbonio e le nanostrutture, per cui sarebbe insensato continuare ad utilizzare queste riserve solo per bruciarle.

Tecnologie collaudate ed efficienti consentono di sfruttare le miniere di carbone esistenti per produrre carburante in modi alternativi, ad esempio recuperando il metano generato dalla decomposizione del carbone. Questo consentirebbe di ottimizzare la quantità di carbonio estratto da una miniera, e nel frattempo limitare il rilascio del gas nell'atmosfera ed il conseguente effetto serra. Questo comporterebbe anche la custodia degli impianti dismessi, prevenendo l'innesco di giganteschi incendi sotterranei che oggi, in tutto il mondo, sono fonte considerevole di inquinamento, gas serra e gas tossici.