HomeChi siamoComitato ScientificoPartner e PatrociniContattiNewsVideoIntervisteEventiFeed RSS
facebook.comtwitter.complus.google.compinterest.comyoutube.comlinkedin.comoknotizie.virgilio.it
OrizzontEnergia

Carbone

Ti trovi in: Energipedia - Tutto sull'Energia \ Fonti per generazione elettrica \ Combustibili Fossili \ Carbone \

COME SI FORMA IL CARBONE? E QUALI SONO I SUOI CAMPI D'IMPIEGO?

CarboneIl carbone fossile è una roccia sedimentaria composta prevalentemente da carboniocarbonio
Elemento chimico costituente fondamentale degli organismi vegetali e animali. È alla base della chimica organica, detta anche chimica del carbonio: sono noti più di un milione di composti del carbonio. È molto diffuso in natura, ma non è abbondante: è presente nella crosta terrestre nella percentuale dello 0,08% circa, e nell'atmosfera prevalentemente come monossido (CO) e biossido (CO2CO2
Gas inodore, incolore e non infiammabile, la cui molecola è formato da un atomo di carbonio legato a due atomi di ossigeno. È uno dei gas più abbondanti nell'atmosfera, fondamentale nei processi vitali delle piante e degli animali (fotosintesi e respirazione).

) di carbonio (anidride carbonica). Allo stato di elemento si presenta in due differenti forme cristalline: grafite e diamante.
, idrogenoidrogeno
Primo elemento della tavola periodica, presente sulla Terra in forma combinata, soprattutto nell'acqua e nei composti organici. Esso è costituito da 3 isotopi: prozio (cioè l'idrogeno propriamente detto) per più del 99.9 %, il deuterio e il trizio. La forma molecolare dell'idrogeno (H2) dà origine ad un gas inodore, incolore, altamente infiammabile e molto più leggero dell'aria (ecco perché lo si trova in bassissime concentrazioni in atmosfera).
e ossigeno.

La sua origine, risalente a circa 300 milioni di anni fa, deriva dal deposito e dalla stratificazione di vegetali preistorici originariamente accumulatisi nelle paludi. Il legno di grandi e lussureggianti foreste, è infatti progressivamente marcito nel corso delle ere geologiche e lentamente si è trasformato in carbone. La crescita dei sedimenti, insieme ai movimenti della crosta terrestre, hanno contribuito allo ‘sprofondamento’ di tali giacimenti molto in basso, dove questo materiale organicoorganico
Aggettivo applicato a qualunque sostanza abbia origine animale o vegetale.
ha subito delle trasformazioni chimico-fisiche sotto alte temperature e pressioni. Attraverso il lungo processo di carbonizzazionecarbonizzazione
Processo di trasformazione chimico-fisica che avviene ad alte temperature ed alte pressioni  e che porta alla trasformazione del materiale organico in carbone. La carbonizzazione definisce il rango del carbone, ovvero il suo grado di maturazione. Quanto più avanzata è la carbonizzazione, tanto maggiore è il "contenuto energetico" sfruttabile del carbone.
che definisce il grado di maturazione del carbone (rango), questo fossile può evolvere dallo stato di torbatorba
Tipologia di carbone di formazione relativamente recente caratterizzato da un'elevata umidità, fino al 75%. La torba si presenta di colore marrone e di consistenza piuttosto filamentosa, ha un basso potere calorifico e non trova applicazioni energetiche.
a quello di antraciteantracite
Tipologia di carbone costituito quasi completamente da carbonio, essendo il risultato più avanzato del processo di carbonizzazione che ha avuto luogo nel corso delle ere geologiche. È di colore nero-grigiastro e possiede caratteristiche di durezza e compattezza. L'antracite, che non trova applicazioni energetiche, è un fossile impiegato in alcuni processi industriali (metallurgia, produzione zucchero etc.) ed il suo volume estrattivo è decisamente inferiore a quello delle altre tipologie.
, assumendo differenti caratteristiche fisico-chimiche che ne determinano il campo d’impiego. 

I carboni di basso rango (ovvero di formazione relativamente più recente), sono caratterizzati da un’elevata umidità e da un minor contenuto di carbonio, quindi sono ‘energeticamente’ più poveri, mentre quelli di rango più elevato hanno al contrario umidità minore e maggior contenuto di carbonio.

L’antracite, in particolare, si posiziona al primo posto nella scala del rango: è infatti la tipologia di carbone di maggiore qualità, con un elevato potere calorificopotere calorifico
Il potere calorifico è definito come il calore prodotto dalla combustione di una quantità unitaria di combustibile e si distingue tra potere calorifico superiore (pcs) e potere calorifico inferiore (pci). È misurato in genere in kcal/kg per i combustibili liquidi e solidi, e in kcal/m3 per i gas.
, al contrario della torba che, invece, non trova applicazioni energetiche.

Anche nell’aspetto è possibile riconoscere questa evoluzione: la torba, infatti, si presenta di colore marrone e di consistenza piuttosto filamentosa, mentre l’antracite è di colore nero lucido e possiede una maggiore durezza.

Di seguito vengono indicate le caratteristiche che differenziano le varie tipologie di carbone:

Tipologie carbone

La tipologia più diffusa è quella del carbone bituminoso, all’interno della quale si riconoscono i carboni da vapore (‘steam coal’) utilizzati soprattutto nelle centrali elettriche e nei cementifici.

Fra i carboni bituminosi vanno evidenziati anche i carboni metallurgici (‘coking coal’) ovvero quei carboni che, avendo caratteristiche agglomeranti, se distillati (ovvero sottoposti ad alte temperature in assenza di ossigeno) danno luogo al cokecoke
Prodotto derivante dal riscaldamento di carbone bituminoso ad alte temperature in assenza di aria, nell'indutria siderurgica. Il coke ha un alto contenuto di carbonio e caratteristiche fisiche (resistenza meccanica e porosità) tali da poter essere utilizzato in altoforni per la conversione del minerale di ferro in ghisa. Nell'industria petrolifera si produce anche un coke (definito "petroleum coke" o "pet coke") a partire dalla condensazione di residui petroliferi pesanti.
. Il coke è pertanto un derivato del carbone che svolge un ruolo fondamentale negli alto-forni per la produzione di acciaio.

Nel corso dei secoli la storia dell’uomo è stata notevolmente influenzata dalla possibilità di poter disporre di carbone per le varie attività.

Il carbone è stato usato sin dai tempi dell’uomo primitivo prevalentemente per scopi di riscaldamento. Gli archeologi hanno trovato tracce di un suo utilizzo in Inghilterra da parte dei Romani tra il 100 e il 200 a.C..

I cinesi, che attualmente sono i maggiori produttori e consumatori di carbone, mille anni prima della nostra era lo usavano per cuocere la porcellana.

Esso, a partire dalla seconda metà del 1700, è divenuto il combustibile simbolo della rivoluzione industriale, perché fu proprio nel 18° e nel 19° secolo che la richiesta di carbone subì un rapidissimo incremento, spinto dall’introduzione della macchina a vapore nel sistema produttivo.

Il carbone veniva anche utilizzato per produrre gas che a sua volta era impiegato per l’illuminazione delle città, fino all’avvento dell’elettricità.

Ad oggi il carbone provvede a coprire il 25% della domanda di energia primariaenergia primaria
Energia riferita direttamente al combustibile impiegato nelle centrali di produzione elettrica. È definita primaria perché deriva direttamente dallae caratteristiche della fonte, così come si trova in natura, senza trasformazioni in nessun'altra forma.
nel mondo e il 40% della produzione elettrica (fonte WCI) e secondo l’IEA il suo impiego nell’ambito della “power generation” nei prossimi 2 decenni crescerà di più in termini assoluti rispetto alle altre fonti primarie (soprattutto a causa della domanda di Paesi emergenti come Cina e India).

Circa il 13% del carbone estratto viene impiegato nelle acciaierie e la produzione globale di acciaio è per il 70% dipendente dal carbone.

Il carbone, oltre ad essere la prima fonte energetica per produrre elettricità nel mondo con le centrali termoelettriche, viene utilizzato per produrre ferro e acciaio, cemento e combustibili per il trasporto o altri sottoprodotti come solventi o plastiche. Altri importanti utilizzatori di carbone sono le cartiere, le raffinerie di alluminaallumina
Materiale ceramico che ha formula chimica Al2O3. L'allumina presenta ottime caratteristiche di isolamento termico, elettrico, di resistenza all'usura e di resistenza alla corrosione. Tali proprietà la rendono adatta ad un'ampia gamma di applicazioni per esempio in campo elettronico, meccanico e biomedico.
, le industrie chimiche e persino farmaceutiche. Lo sapevate infatti che il sapone, l’aspirina, le tinture, i cosmetici, i filtri per purificare l’aria e/o l’acqua, contengono carbone o sottoprodotti derivatiderivati
Prodotti finanziari il cui valore deriva dall'andamento del valore di una determinata attività (definita "sottostante del prodotto derivato"). I derivati vengono utilizzati principalmente con finalità di copertura dal rischio oppure con finalità di speculazione (intesa nel senso di esposizione ad un rischio per ricavare profitto).
dalla lavorazione del carbone?

RISERVE E GEOPOLITICA

Agli attuali ritmi di produzione le riserve provate di carbone sono stimate durare intorno ai 150-200 anni, un lasso di tempo che può ulteriormente prolungarsi con il miglioramento delle tecniche di esplorazione di giacimenti e di estrazione, permettendo così di sfruttare giacimenti che magari attualmente non sono considerati a causa dei costi elevati.

Tra i combustibili fossili il carbone è il più diffuso e meglio distribuito sul Pianeta; giacimenti importanti di carbone, infatti, sono presenti in 70 Paesi ed in tutti i Continenti (con le riserve più consistenti in USA, Russia, Cina e India), in aree diverse da quelle in cui sono invece concentrati gli idrocarburiidrocarburi
Composti chimici formati da carbonio e idrogeno che costituiscono il petrolio e il gas naturale. Esistono diverse classificazioni degli idrocarburi a seconda dei legami chimici presenti nelle molecole.
(prevalentemente Medio Oriente ed ex-Unione Sovietica) ed è questa la ragione per cui può essere considerata la fonte energetica meno soggetta a rischi dal punto di vista della vulnerabilità degli approvvigionamenti e meno esposta alle perturbazioni geopolitiche e di mercato.

CONSUMO MONDIALE DI ENERGIA PRIMARIA 2012

 

GENERAZIONE ELETTRICA PER FONTE 2012

 

Il più grande mercato del carbone si trova senza dubbio in Asia: in questa area (soprattutto in Cina) si concentra il 54% del consumo globale di questa risorsa, sia per quanto riguarda il cosiddetto “steam coal” (cioè il carbone impiegato per generare elettricità), che per il “coking coal” (cioè il carbone normalmente impiegato nella produzione dell’acciaio).

Il commercio internazionale di “steam coal” è diviso in 2 regioni: quella Atlantica, a cui appartengono Paesi europei importatori come la Germania, la Spagna e l’UK, e quella Pacifica in cui hanno luogo il 60% delle transazioni globali di carbone.

I SISTEMI DI ESTRAZIONE E DI TRASPORTO DEL CARBONE

Coloro che si occupano della fase di estrazione del carbone impiegano macchine gigantesche per prelevarlo dalle miniere. Tuttavia le operazioni precedenti all’estrazione prevedono una serie di attività di esplorazione che implicano una mappatura geologica dell’area e approfondite indagini geochimiche e geofisiche sulla natura delle riserve.

In base alla sua collocazione nel sottosuolo, il carbone può essere estratto da miniere sotterranee (“underground mining”, che è il sistema maggiormente impiegato per i carboni più “pregiati”, quali ad esempio il “coking coal”) o da miniere a cielo aperto (“surface mining” che riguarda la maggior parte del carbone estratto ed utilizzato per produrre elettricità “steam coal”).

Trasporto del carboneL’underground mining è impiegato quando il carbone si trova in profondità nel sottosuolo (talvolta anche a più di 3 km) ed ha quindi costi più elevati (per motivi legati ad una maggiore complessità delle operazioni di estrazione) rispetto al surface mining. Quest’ultimo è impiegato quando il giacimento di carbone è quasi affiorante, posizionato in strati superficiali e tale tecnica di coltivazionecoltivazione
Insieme delle attività che consentono l'estrazione di idrocarburi (petrolio o gas naturale) dai giacimenti.
mineraria permette di recuperare quantitativi maggiori di carbone rispetto all’underground mining. Per poter procedere all’estrazione, si asporta o si fa esplodere lo strato di terriccio o di roccia sovrastante e, quando il carbone “viene alla luce”, lo si estrae.

Il carbone così prodotto è successivamente trasportato negli impianti dove subisce tutta una serie di trattamenti più o meno complessi per eliminare le impurità (lavaggio per migliorarne la qualità) e per frantumarlo in pezzi più piccoli.

I sistemi di trasporto del carbone dipendono fondamentalmente dalla distanza da coprire. Per le brevi distanze il carbone viene trasportato mediante nastri trasportatori o camion mentre per le distanze più lunghe generalmente si impiegano treni o navi. Sistemi alternativi prevedono l’aggiunta di acqua per trasportare il carbone sottoforma di slurry (una sorta di fanghiglia semisolida) attraverso delle tubazioni. In certi casi, quando le miniere si trovano a notevole distanza dalla costa, i costi dovuti al trasporto possono arrivare ad incidere per il 70% sul costo finale del carbone.

Quasi tutto il commercio internazionale del carbone avviene con trasporto via mare (è infatti una delle principali merci trasportata con navi) e questo è un fattore importante anche ai fini della salvaguardia ambientale, perché il carbone è un combustibile “non esplosivo e non velenoso” e qualora versato in mare non produce danni ambientali rilevanti, diversamente dagli idrocarburi. Questa è anche una delle principali ragioni per le quali, spesso, le centrali termoelettriche che lo utilizzano per produrre l’elettricità sono localizzate nelle aree costiere, dove vi è altresì maggiore disponibilità di acqua per il raffreddamento degli impianti di combustionecombustione
Processo chimico esotermico (ovvero che comporta sviluppo di calore) in cui il combustibile si combina con l'ossigeno presente nell'aria oppure appositamente separato (comburente). La reazione di combustione avviene previo innesco localizzato (accensione).
. Questo fatto permette altresì di avere un minore impatto sul territorio (eventualmente dovuto al trasporto del combustibile all’interno di un Paese) ed una migliore distribuzionedistribuzione
Attività di trasporto (di elettricità o di gas) agli utilizzatori finali attraverso le reti di distribuzione.
degli impianti in presenza di estensioni costiere estese.


 

 

 

Se vuoi approfondire...

Clean Coal Technologies


Cattura e sequestro CO2

In primo piano

newsCARBONE.png newsENEA.png

Approfondimento: The Role of Coal in the present and the future European power mix

 

Altro su Carbone...

Ti potrebbe interessare anche...

“La rinascita del carbone”“La rinascita del carbone”

"Il volume 'La rinascita del carbone', scritto in collaborazione con Eugenio Occorsio, giornalista di Repubblica, ripercorre le tappe più significative dell’evoluzione del carbone e del suo utilizzo quale fonte...

Scopri tutte le letture consigliate

Fossili: Il carbone si conferma fonte leader mondiale per la produzione di elettricità31/03/2017
Fossili: Il carbone si conferma fonte leader mondiale per la produzione di elettricità

Si è tenuto oggi a Roma il convegno “Sistema elettrico italiano: proposte per la pianificazione energetica”, organizzato da Assocarboni -...

Leggi tutto

Politica energetica: Cosa cambiera' con l'elezione di Trump?14/12/2016
Politica energetica: Cosa cambiera' con l'elezione di Trump?

Il Professor Giovan Battista Zorzoli (Presidente onorario del Coordinamento FREE, Docente Master Energia ed Ambiente - Università di Roma Tre) ha...

Leggi tuttoArchivio

"La variazione delle risorse energetiche negli utimi vent'anni e note sull'Italia" di Alessandro Clerici, WEC Word Energy Council09/04/2014
"La variazione delle risorse energetiche negli utimi vent'anni e note sull'Italia" di Alessandro Clerici, WEC Word Energy Council

Un’analisi commentata alla luce degli ultimi dati presentati nel rapporto del 2013 del Word Energy Council “Le risorse energetiche mondiali"

di...

Leggi tuttoArchivio

Quanto ne sai su
Termoelettrico?
esplora le nostre pagine educational
Energipedia

Sitemap
    
Home | Orizzontenergia in due parole | I nostri convegni | Chi siamo | Note legali | Privacy | Contatti