Carbone
Minerale originato dalla carbonificazione (distillazione in assenza di aria) di materiale vegetale, soprattutto legno, che si è accumulato in ambiente anaerobico e che è stato sepolto da una coltre sedimentaria.

Il carbone ha la proprietà di bruciare con reazione fortemente esotermica. Nell’analisi dei diversi tipi di carbone vengono determinati l’umidità, le materie volatili, il tenore delle ceneri, il carbonio fisso e lo zolfo.

Secondo la classificazione geologica, il carbone può essere suddiviso in:

Torba (peaf): carbone relativamente recente formatosi in seguito alla decomposizione lenta di vegetali, generalmente palustri, in presenza di acqua e di organismi anaerobici. Umidità fino al 75%; -

Lignite (brown coal): carbone proveniente da piante arboree. Presenta tracce visibili delle materie prime vegetali ed è di formazione relativamente recente. A contatto con l’aria tende facilmente a polverizzarsi e a liberare materie volatili. E’ di difficile immagazzinaggio e trasporto, perché presenta forti rischi di combustione. Ha umidità superiore al 21%.

Litantrace sub-bituminoso (sub-bituminous coal): carbone fossile, di aspetto nero e legnoso, che si polverizza abbastanza lentamente a contatto con l’aria. La sua combustione sviluppa una grande quantità di fumo. Viene impiegato principalmente per la produzione di vapore nelle centrali elettriche;

Litantrace bituminoso (bituminous coal): è il carbone per antonomasia, quello più comunemente utilizzato nel commercio internazionale per la produzione di energia elettrica. Le sue sostanze volatili variano dal 14% ad oltre il 40%, mentre l’umidità non supera il 21% (ma per il seaborne trade - cioè il carbone trasportato via mare - è inferiore al 12%). Produce fumo nella combustione, si decompone facilmente se esposto all’aria; -

Antracite (anthracite): carbone di rango più elevato di tutti, caratterizzato da una percentuale di materie volatili inferiore al 10% e da una elevata percentuale di carbonio. L’antracite ha un aspetto lucido metallico, brucia lentamente senza fumo, non è usata nella produzione di energia elettrica per il suo alto costo e la sua difficile reperibilità.
Attuali riserve globali certe
Agli attuali ritmi di consumo le riserve di carbone riserve di carbone al 2003sono sufficienti per oltre 200 anni , le riserve di antracite e litantrace sono invece sufficienti per meno di 70 anni. I carboni sono la maggiore riserva di carbonio sulla Terra, il carbonio si sta rivelando una materia prima molto importante per le nuove tecnologie (es. nanostrutture) ma anche per le attuali produzioni industriali.

Giacimenti di carbone accertati, tra parentesi sono indicate le quantità di antracite e litantrace bituminoso
In miliardi di tonnellate

Il carbone è una materia prima molto economica perché ritenuta abbondante e non soggetta a mutazioni nell'andamento dei prezzi anche perché si trova praticamente in tutte le aree geografiche e quindi non risente delle tensioni socio-politiche come succede invece per il petrolio e in qualche misura per il gas naturale.
Tipologie di carbone naturale
Torba

E' la prima fase del processo di carbonizzazione delle biomasse sepolte in ambiente anaerobico. Quando viene seccata la torba brucia facilmente, il suo contenuto di carbonio è del 50% circa.
Torba
Lignite

Col passare del tempo e l'aumentare della copertura, la torba è disidratata e pressata. Reazioni chimiche del materiale vegetale provocano un aumento del tenore di carbonio e la torba si trasforma in lignite, un morbido materiale color bruno-nero, simile al carbone, con un tenore di carbonio del 70 % circa.
Lignite
Litantrace

A temperature elevate, come quelle che si registrano a grandi profondità, attraverso la "carbonizzazione" la lignite diventa lignite nera e quindi litantrace bituminoso, con un tenore di carbonio dell' 80/90%
Litantrace
Antracite

Man mano che aumenta il grado di carbonizzazione, il carbone diventa più duro e più brillante e il tenore di carbonio e il potere calorifico aumentano. L'antracite ha un contenuto di carbonio fino al 98%
Anthracite
Considerazioni sul futuro ruolo del carbone
Con le attuali tecnologie il carbone può essere utilizzato per produzioni energetiche in modo "pulito", in Italia ci sono molti esempi di centrali termoelettriche con ottimi standard per il controllo delle emissioni in atmosfera, ad esempio a Brescia è in funzione una centrale termoelettrica a carbone allacciata alla rete di teleriscaldamento a soli 2 km dal centro e sembra che gli abitanti della zona non siano disturbati da tale impianto, le tecnologie in fase pre-commerciale sono anche più interessanti, ad esempio gli impianti IGCC (integrati per gassificazione e ciclo combinato) e gli impianti integrati gassificazione/celle a combustibile del tipo MCFC o SOFC, tutti con rendimenti fino al 50%.

Inoltre il carbone può essere trasformato in carburanti liquidi a costi abbastanza contenuti
www.minerva.unito.it
www.msnbc.msn.com

Per questi motivi ci sono associazioni di consumatori (www.consumatori.it/energia/carbone.htm) e anche associazioni ambientaliste (www.amicidellaterra.it/NEWSLETT/22/index.html) che non sono ostili a tale fonte primaria almeno nella fase di transizione dall'attuale sistema basato sulle fonti esauribili ad un sistema incentrato sulle F.E.R.

Però tali associazioni sembrano trascurare alcuni aspetti non secondari nell' utilizzo del carbone per fini energetici:

1) Solitamente si estrae dalle miniere a più di 200 metri di profondità in gallerie polverose con temperature superiori a 30° C. Nonostante le più moderne tecnologie il lavoro in miniera resta pericoloso anche oggi: i gas prodotti dal carbone possono prendere fuoco con una piccola scintilla anche per attrito, nella sola Cina muoiono ogni anno più di 5000 minatori, inoltre i gas prodotti dalle miniere di carbone hanno un effetto serra 23 volte maggiore dell'anidride carbonica.

2) La presunta abbondanza del carbone desta delle perplessità se vengono fatte alcune considerazioni.Molti giacimenti si trovano dai 1500 ai 2000 metri di profondità, per cui diventa antieconomica l'estrazione nei confronti del metano e anche del petrolio, così le riserve economicamente vantaggiose da estrarre si attestano attorno ai 250 miliardi di tonnellate Questo significa che ad esempio nel nord America solo il 15% del carbone tecnicamente estraibile è convenientemente recuperato, inoltre più della metà dei giacimenti di carbone sono costituiti da materiale di scarsa qualità (torba,lignite e litantrace sub-bituminoso ) con relativo poco carbonio, molte sostanze inquinanti e con la tendenza a decomporsi all'aria immettendo metano (gas serra) in atmosfera. In definitiva il carbone vantaggiosamente estraibile non rappresenta una risorsa molto più abbondante del gas naturale e del petrolio.

3) Nonostante le tecnologie "pulite" permettano di evitare eccessive emissioni in atmosfera di inquinanti bisogna tenere presente che i filtri usati per depurare i gas dovranno essere in qualche modo smaltiti in discariche, essendo il carbone una materia che contiene parecchi inquinanti in origine le quantità di queste sostanze da smaltire non sono irrilevanti, inoltre le emissioni di CO2 sono 2,5 volte superiori alle emissioni del metano e risulta comunque costoso il sequestro di notevoli quantità di questo gas serra.

4) Il carbone è la maggiore se non unica fonte rilevante di carbonio naturale, le moderne tecnologie sembrano dimostrare che in futuro da questa materia prima si possano ottenere innumerevoli prodotti e tecnologie importanti, quali ad esempio le fibre di carbonio e le nanostrutture, per cui sembra antieconomico e non razionale "bruciare" senza scrupoli questa risorsa esauribile.

5) Le miniere di carbone possono comunque essere sfruttate per fini energetici con le tecnologie per il recupero del metano autoprodotto dalle miniere sia nuove che dismesse, tali tecnologie sono collaudate ed efficienti e permettono di risparmiare e conservare la maggior parte del carbonio contenuto nel carbone e nel contempo impedire l'emissione del metano in atmosfera, depurando il carbone da questo gas serra come si può verificare a questo link: www.watergas.it/newsview.asp?ID=397

Questa tecnologia permette anche la custodia e la prevenzione degli incidenti ed incendi che spesso si verificano nelle miniere abbandonate e che sono causa non irrilevante di inquinamento atmosferico e degrado ambientale: www.paleofox.com/news-2003/incendi-sotterranei.html

In conclusione il carbone potrebbe essere una fonte primaria adatta per il periodo di transizione dalle fonti esauribili alle F.E.R. solo per una quantità limitata e in combinazione con le tecnologie cofiring con combustibili solidi di biomassa per la produzione di energia elettrica, comunque il carbone ha le caratteristiche per essere preferito al petrolio ma non al nucleare che rimane la fonte primaria di transizione più ecologica.



Note:

Carbone attivo: Particolare tipo di carbone, finemente macinato, caratterizzato da un enorme numero di pori nei quali possono essere adsorbite (Adsorbimento) sostanze liquide o gassose.Viene impiegato nell'industria dei filtri per la depurazione di gas e liquidi tossico/nocivi e per altri usi tecnici.

Carbonio: Elemento chimico, con simbolo C, costituente fondamentale degli organismi vegetali e animali. E’ alla base della chimica organica, detta anche "chimica del carbonio". E’ molto diffuso in natura, ma non è abbondante. Allo stato di elemento si trova come grafite e diamante. Nell’atmosfera è presente come anidride carbonica, proveniente dai processi di combustione, oltre che da fenomeni di vulcanismo. Esiste un isotopo del carbonio, il C14, che è radioattivo e serve, per questa sua proprietà, a scopi analitici (datazione) e scientifici come "tracciante" per lo studio di processi chimici complessi.