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Il gas naturale è un gas prodotto dalla decomposizione anaerobica di materiale organico. Solitamente si trova insieme al petrolio e in giacimenti di gas naturale, ma si genera anche in paludi (in questo caso viene chiamato anche gas di palude), in discariche, e durante la digestione negli animali.
Il principale componente del gas naturale è il metano (CH4), la più breve e leggera fra le molecole degli idrocarburi. Può anche contenere idrocarburi gassosi più pesanti come etano (C2H6), propano (C3H8) e butano (C4H10), e altri gas, in varie quantità. Solfuro di idrogeno (H2S) e mercurio (Hg) sono contaminanti comuni nel gas, che devono essere rimossi prima di qualsiasi utilizzo.
Potere energetico
La combustione di un metro_cubo di gas naturale di tipo commerciale generalmente produce circa 38 MJ (10,6 KWh).
Più precisamente si ha:
Potere calorifico superiore: 13284 kcal/kg oppure 9530 kcal/Nm3
Potere calorifico inferiore: 11946 kcal/kg oppure 8570 kcal/Nm3
Caratteristiche generali
Indicazioni di sicurezza |
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Flash point (K) |
85 (-188°C) |
Temperatura di autoignizione (K) |
873 (600°C) |
Limiti di esplosione |
5,3 - 14% vol. |
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Metano |
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Nome IUPAC |
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metano |
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Nomi alternativi |
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Caratteristiche generali |
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Formula bruta o molecolare |
CH4 |
Massa molecolare (amu) |
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Aspetto |
gas incolore |
Numero CAS |
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Proprietà chimico-fisiche |
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Densità (g/l, in c.n.) |
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Solubilità in acqua |
0,024 g/l a c.n. |
Temperatura di fusione (K) |
90,8 (-182,7°C) |
ΔfusH0 (kJ·mol-1) |
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Temperatura di ebollizione (K) |
111,8 (-161,4°C) |
ΔebH0 (kJ·mol-1) |
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Punto triplo |
90,67 K (-182,48°C) |
Punto critico |
190,6 K (-82,6°C) |
Proprietà termochimiche |
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ΔfH0 (kJ·mol-1) |
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ΔfG0 (kJ·mol-1) |
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S0m(J·K-1mol-1) |
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C0p,m(J·K-1mol-1) |
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Nell'autunno del 1776 Alessandro Volta studiò un fenomeno noto anche in epoche più lontane, segnalatogli da Carlo Giuseppe Campi: in un'ansa stagnante del fiume Lambro, avvicinando una fiamma alla superficie si accendevano delle fiammelle azzurrine. Questo fenomeno era già stato studiato separatamente da Pringle, Lavoisier, Franklin e Priestley pochi anni prima ma lo classificarono semplicemente come un'esalazione di aria infiammabile, di origine minerale. Volta volle andare più a fondo della questione quindi si recò presso gli stagni di Angera dove provò a smuovere il fondo con l'aiuto di un bastone e vide che risalivano delle bolle di gas e le raccolse in bottiglie. Diede a questo gas il nome di aria infiammabile di palude e scoprì che poteva essere incendiato sia per mezzo di una candela accesa che mediante una scarica elettrica, dedusse che il gas si formava nella decomposizione di sostanze animali e vegetali. Per ulteriore conferma della sua tesi, si recò nel a Pietramala sull'Appennino toscano dove vi erano dei celebri fuochi fatui. La corretta composizione del gas fu determinata da Thomas Henry nel 1805.
Il metano in natura
In natura si trova sotto forma di gas
, e soprattutto in giacimenti sotterranei.
Il metano ed il petrolio spesso si trovano negli stessi giacimenti , e ciò
perchè la formazione del metano è
identica a quella del petrolio.
Per cui,
anche il metano, ha avuto inizio molti
milioni di anni fa , e nel
modo :
- i resti degli organismi viventi si depositarono
nel terreno
- in assenza di aria, poi, le sostanze organiche furono attaccate e decomposte dai
microrganismi
- a poco a poco, quindi, il carbonio e l'idrogeno presenti, prevalsero sugli altri elementi,
fino a formare il metano.
In piccole quantità , comunque, il
metano si forma anche continuamente
a seguito della decomposizione
di sostanze organiche naturali.
Il
metano, una volta estratto da sotto la terraferma o da sotto i fondali marini, viene
immesso nei metanodotti .
I
metanodotti sono fatti di grandi
condotte che si diramano via via in condotte più piccole , e che appunto convogliano il metano ad
una rete di distribuzione
che lo fa arrivare:
- o presso le abitazioni
, dove viene usato per cucinare, per riscaldare gli ambienti e per produrre
acqua calda
- o presso le centrali
termoelettriche , dove viene appunto usato per produrre energia
elettrica.
Il metano, quando brucia, non genera
fumo e, rispetto al petrolio e al carbone, produce una minor quantità di sostanze
inquinanti.
Estrazione
La principale difficoltà nell'utilizzo del gas naturale è il trasporto. I gasdotti sono economici, ma non permettono l'attraversamento di oceani. Vengono utilizzate anche navi per il trasporto di gas naturale liquefatto, ma hanno costi più alti e problemi di sicurezza. In molti casi, come ad esempio nei pozzi petroliferi in Arabia Saudita, il gas naturale che viene recuperato durante l'estrazione del petrolio, non potendo essere venduto con profitto, viene bruciato direttamente sul posto. Questa dispendiosa pratica è illegale in molti stati, poiché rilascia nell' atmosfera terrestre gas serra. Invece di venire bruciato, il gas, viene re-iniettato nel terreno in attesa di una eventuale futura estrazione e per mantenere alta la pressione sotterranea durante il pompaggio del petrolio. Il gas naturale viene spesso compresso per essere immagazzinato.
Il gas naturale compresso, in bombole, viene usato nelle zone rurali o comunque dove non sia possibile o conveniente il collegamento alle tubature che costituiscono la rete di distribuzione urbana in bassa pressione e sono gestite da societa' concessionarie (distributori) con contratti di lunga durata pur essendo normalmente di proprieta' pubblica. La distribuzione e la vendita sono state recentemente oggetto di una completa revisione normativa nell'ambito del processo di liberalizzazione del mercato del gas
Il gas naturale è una delle principali fonti utilizzate per la produzione di energia elettrica tramite l' utilizzo di turbine a gas e turbine a vapore
Il gas naturale compresso (assieme al GPL) viene usato come alternativa meno inquinante ad altri carburanti per automobili. Nel , gli stati con il maggior numero di veicoli a gas erano Argentina, Brasile, Pakistan, Italia, e India.
Il gas naturale viene fornito alle abitazioni, alle attivita' commerciali ed agli impianti industriali dove viene utilizzato in cucina, per il riscaldamento e per il funzionamento di specifiche installazioni industriali.
La combustione di gas genera, anche se in misura minore rispetto agli altri combustibili fossili, gas serra che contribuiscono al surriscaldamento del pianeta. L' estrazione di gas (ma anche di petrolio) porta a una diminuzione della pressione nella riserva sotterranea. Ciò può portare ad una sussidenza del terreno che può danneggiare l' ecosistema, i corsi d' acqua, la rete idrica e fognaria e causare cedimenti nelle fondamenta degli edifici. L' estrazione e il trasporto del gas possono inoltre generare ulteriore inquinamento.
Produzione, consumi e riserve mondiali di metano Il Metano può essere ricavato anche dalle miniere di carbone, sia pure dismesse. Le miniere di carbone possono 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 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 |
Nel , nel mondo, sono stati consumati 2.470 miliardi di m³ di gas naturale.
I primi tre stati produttori di gas naturale erano:
Oltre alle riserve certe il metano può derivare anche da produzioni "artificiali", in qualche misura può essere una fonte rinnovabile derivante dalla fermentazione anaerobica di sostanze organiche. In seguito all'aumento della produzione zoo-agricola e al conseguente aumento di scarti e deiezioni, unitamente alla maggior sensibilità nei confronti della produzione d'energia da fonti diversificate, sono state messe a punto digestori anaerobici che permettono di produrre effluenti gassosi (principalmente metano) da liquami, utilizzando alcuni microrganismi in grado di metabolizzare i composti organici. Per esempio da 120 tonnellate di liquami animali al giorno(equivalente alle deiezioni di 12.000 maiali) si possono ottenere 200 N m³ di metano.
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