Carbone
Il carbone è una roccia dura che può essere bruciata come combustibile fossile solido. È principalmente carbonio, ma contiene anche idrogeno, zolfo, ossigeno e azoto. È una roccia sedimentaria formatasi a partire dalla torba, per la pressione delle rocce posate successivamente in superficie.
La torba, e quindi il carbone, si forma dai resti di piante che vivevano milioni di anni fa nelle zone umide tropicali, come quelle del tardo periodo carbonifero (la Pennsylvania). Anche il legno riscaldato in uno spazio senza aria può produrre carbone, che è come il carbone.
Il carbone può essere bruciato per ottenere energia o calore. Circa due terzi del carbone estratto oggi viene bruciato nelle centrali elettriche per produrre elettricità. Come il petrolio, quando il carbone viene bruciato il suo carbonio si unisce all'ossigeno nell'aria e produce molta anidride carbonica, che causa il cambiamento climatico. A causa di questo e di altri tipi di inquinamento atmosferico da carbone, la maggior parte dei paesi si sta rivolgendo a nuove fonti di energia, come l'energia solare. Ma nuove centrali a carbone sono ancora in costruzione in alcune parti del mondo, come la Cina.
Il carbone può essere arrostito (riscaldato molto caldo in un luogo dove non c'è ossigeno) per produrre coke. Il coke può essere usato nella fusione per ridurre i metalli dai loro minerali.
Un pezzo di carbone bituminoso
Un pezzo di carbone antracite di alta qualità
Storia
Il carbone era il combustibile più importante della rivoluzione industriale. Il carbone era una parte importante del trasporto merci su rotaia nel Regno Unito nel XX secolo, costituendo la maggior parte del volume di merci di diverse aziende. All'inizio del XXI secolo la maggior parte delle centrali elettriche a carbone nel Regno Unito e in diversi altri paesi sono state chiuse per ridurre le emissioni di gas serra.
I bacini carboniferi britannici nel XIX secolo.
Diversi tipi di carbone e come si formano
In condizioni adeguate, il materiale vegetale viene trasformato passo dopo passo in
- La torba non è ancora carbone.
- La lignite (lignite) è il carbone più sporco, è circa il 60%-70% di carbonio, ed è utilizzata come combustibile per la produzione di energia elettrica. Jet è una forma compatta di lignite che a volte viene lucidata ed è stata a lungo utilizzata come pietra ornamentale.
- Il carbone sub-bituminoso è utilizzato come combustibile per la produzione di energia elettrica a vapore. Inoltre, è una fonte di idrocarburi aromatici leggeri per l'industria di sintesi chimica.
- Il carbone bituminoso è una roccia densa, nera ma a volte marrone scuro. È un carbone relativamente morbido che si rompe e brucia facilmente e rapidamente. Viene usato come combustibile nelle centrali elettriche, per applicazioni di calore e di energia nella produzione, per il fabbro e per la produzione di coke.
- Il carbone a vapore era un tempo ampiamente utilizzato come combustibile per le locomotive a vapore. In questo uso specializzato è a volte conosciuto come carbone marino negli Stati Uniti. Il carbone a vapore di piccole dimensioni (dadi a secco o DSSN) veniva usato come combustibile per il riscaldamento dell'acqua sanitaria.
- L'antracite è un carbone più duro, lucido e nero. Si brucia più a lungo e viene utilizzato principalmente per il riscaldamento di ambienti residenziali e commerciali.
- La grafite è difficile da bruciare e non è così comunemente usata come combustibile. Viene ancora usata nelle matite, mescolata con l'argilla. Quando è in polvere, può essere usata come lubrificante.
Si ritiene comunemente che il diamante sia il risultato finale di questo processo, ma questo non è vero. Il diamante è carbonio ma non si forma dal carbone.
Il carbone contiene impurità. Le impurità particolari determinano l'uso. Il carbone da coke ha poca cenere o zolfo o fosforo. Queste rovinerebbero il ferro prodotto dall'altoforno.
Strato di carbone bituminoso al mare in Nova Scotia
Problemi ambientali
Il carbone, quando viene bruciato, emette quasi un terzo in più di anidride carbonica per unità di energia rispetto al petrolio e l'80% in più rispetto al gas naturale. Quasi la metà dell'anidride carbonica prodotta dalle persone è dovuta alla combustione del carbone, quindi è la principale causa del riscaldamento globale. Il carbone contribuisce alle piogge acide e allo smog, soprattutto se bruciato senza scrubber. La combustione del carbone rilascia sostanze chimiche tossiche, tra cui fuliggine, mercurio e monossido di carbonio, che contribuiscono a malattie come il cancro e l'asma sia nell'uomo che negli animali selvatici. L'estrazione del carbone, in particolare l'estrazione in montagna, può danneggiare vaste aree di terreno e distruggere gli habitat naturali. Il carbone di qualità superiore brucia in modo più pulito rispetto a quello di qualità inferiore, anche se inquina comunque più di altri combustibili. Oltre all'inquinamento atmosferico, la combustione del carbone produce cenere di carbone tossica, che può causare inquinamento dell'acqua se viene accidentalmente rilasciata nell'ambiente. Ci sono diversi incendi di miniere sotterranee che bruciano in tutto il mondo. Questi incendi sotterranei rilasciano fumo tossico nell'aria e possono anche causare il crollo del terreno soprastante. La città di Centralia, in Pennsylvania, è stata evacuata ed è ora abbandonata a causa di un incendio in una miniera di carbone sotterranea.
Morti e malattie da inquinamento
È difficile fornire cifre esatte sugli effetti del carbone sulla salute. Si sostiene che a causa del carbone ogni anno più di 800.000 persone muoiono prematuramente e milioni di persone si ammalano. I minatori di carbone spesso si ammalano di pneumoconiosi (malattia dei polmoni neri) a causa dell'esposizione alla polvere di carbone.
La combustione del carbone produce grandi quantità di inquinamento atmosferico
Proteste contro il carbone
L'opposizione all'inquinamento da carbone è stata una delle principali ragioni per cui il moderno movimento ambientalista è iniziato nel XIX secolo.
Protestare contro i danni alla Grande Barriera Corallina causati dal cambiamento climatico in Australia
Case sull'albero per protestare contro l'abbattimento di parte della foresta di Hambach per la miniera di superficie di Hambach in Germania: dopo di che l'abbattimento è stato sospeso nel 2018
Carbone di picco
Per picco di carbone si intende l'anno in cui la maggior parte del carbone viene estratto o bruciato. Molti paesi hanno già superato gli anni di picco del carbone, ad esempio la Germania nel 1985 e gli Stati Uniti nel 2008. Ora questi paesi stanno estraendo e bruciando meno carbone. Ma la Cina estrae ancora molto carbone e sta aiutando alcuni paesi, come il Pakistan, ad estrarre più carbone e a costruire più centrali elettriche a carbone. Quindi l'anno di picco del carbone per il mondo potrebbe essere passato.
Consumo mondiale di carbone
Energia
Rispetto ad altre fonti di energia non rinnovabili, il carbone è inefficiente e produce elevate quantità di gas serra. Il carbone è comunemente reperibile ed economico.
- Il carbone fornisce circa un quarto del fabbisogno mondiale di riscaldamento.
Elettricità
- Le centrali a carbone producono il 37% dell'elettricità mondiale.
Industria
- Quasi il 70% della produzione mondiale di acciaio dipende dalla combustione del carbone.
Paesi
Il primo produttore mondiale di carbone è la Cina, che produce circa 4 miliardi di tonnellate all'anno, seguita nell'ordine da India, Stati Uniti, Australia, Indonesia e Russia con meno di un miliardo di tonnellate ciascuna. Il maggiore esportatore è di gran lunga l'Australia e i maggiori importatori sono la Cina, l'India e il Giappone.
Folclore
In alcune culture, Babbo Natale porta il carbone ai bambini maleducati per Natale. Questa leggenda deriva dall'epoca vittoriana, quando era comune bruciare il carbone nel camino, piuttosto che la legna. I bambini che non ricevevano giocattoli ricevevano almeno il carbone per stare al caldo.
Pagine correlate
- Estrazione del carbone
Domande e risposte
D: Che cos'è il carbone?
R: Il carbone è una roccia dura che può essere bruciata come combustibile fossile. Contiene principalmente carbonio, ma anche idrogeno, zolfo, ossigeno e azoto.
D: Come si forma il carbone?
R: Il carbone si forma dai resti di piante vissute milioni di anni fa in zone umide tropicali (paludi carbonifere), come quelle del tardo Carbonifero (il Pennsylvaniano). Si tratta di una roccia sedimentaria formata dalla torba, dalla pressione delle rocce posate successivamente sopra di essa. Il carbone si ottiene dal legno riscaldato in uno spazio privo di aria.
D: Quali sono gli usi del carbone?
R: Il carbone può essere bruciato per ottenere energia o calore e circa due terzi del carbone estratto oggi viene bruciato nelle centrali elettriche per produrre elettricità. Può anche essere arrostito (riscaldato a temperature molto elevate in un luogo dove non c'è ossigeno) per produrre coke, che può essere utilizzato nella fusione per ridurre i metalli dai loro minerali.
D: Quali sono gli effetti negativi associati alla combustione del carbone?
R: Quando il carbone viene bruciato, il suo carbonio si unisce all'ossigeno dell'aria e produce molta anidride carbonica, che causa il cambiamento climatico. Molte persone muoiono precocemente a causa di malattie dovute all'inquinamento atmosferico causato dalla combustione del carbone.
D: I Paesi stanno abbandonando l'uso del carbone come fonte di energia?
R: Sì, molti Paesi si stanno rivolgendo ad altre fonti di energia, come l'energia solare ed eolica, invece di affidarsi al carbone per la produzione di energia. Tuttavia, in alcune parti del mondo, come la Cina, si continuano a costruire nuove centrali elettriche a carbone.
