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Estrazione dal sottosuolo - Rinaldo Sorgenti -
Oggi il carbone è estratto dalla terra con varie tecniche, le principali delle quali sono classificate in due tipologie: da “miniere sotterranee” o da giacimenti “a cielo aperto”.
Spesso, il carbone più vecchio e più pregiato, si trova a profondità maggiore, ma questo non è un concetto assoluto e dipende dalle caratteristiche geologiche dei suoli dove questo ha avuto origine nelle diverse aree geografiche sul Pianeta.
In Europa, ad esempio, i maggiori e più pregiati giacimenti di carbone si trovano in profondità e la sua estrazione è quindi più complicata e costosa.
In altri continenti (ad esempio in America del Nord (USA e Canada) e del Centro (Colombia e Venezuela), ma anche in Sud Africa, Australia od in Indonesia e Cina, il carbone si trova spesso in giacimenti poco profondi, ricoperto da un lieve strato di terriccio.
In questi casi, le tecniche di estrazione prevedono appunto la preventiva rimozione di questo strato superficiale (da alcuni metri fino a 30-50 metri) fino a rendere “visibili” gli strati di carbone, di diversa composizione e spessore a seconda della GEOLOGIA del luogo.
A questo punto e con l’impiego di enormi draghe, appunto nelle cosiddette: “miniere a cielo aperto”, il carbone viene semplicemente scavato e prontamente trasferito, con appositi grossi camion, ai luoghi di trattamento e lavaggio, per liberarlo da buona parte del terriccio e della sostanza minerale presente (tecnica che va sotto il nome di “arricchimento”) e per frantumarlo ad una “pezzatura” più idonea al suo trasporto ed impiego (es. < 50 mm.).
Classificazione dei diversi tipi di carbone
Ci sono varie tipologie di classificazione del carbone ed esistono vari metodi di analisi per caratterizzarlo:
a) In base al suo grado di invecchiamento in:
- torba;
- carbone sub-bituminoso (lignite e litantrace giovane);
- bituminoso (litantrace maturo) e sub-bituminoso;
- antracite.
b) In base al suo POTERE CALORIFICO:
- hard coal (POTERE CALORIFICO >5700 Kcal/Kg);
- brown coal (POTERE CALORIFICO fra 4100 e 5700 Kcal/kg);
c) In base alle principali destinazioni d’uso:
- Steam coal (carbone da vapore, utilizzato produrre l’energia elettrica).
- COKING coal (carbone metallurgico, utilizzato per produrre l’acciaio).
Dal carbone, previo un particolare trattamento, si può ottenere il “carbone attivo” usato in numerosi processi della chimica ed anche per la “depurazione delle acque”.
Utilizzo
Ancora oggi (2009) il carbone rimane un combustibile assolutamente importante ed è la prima (1°) fonte energetica per la produzione di elettricità.
Infatti, il 40% dell'elettricità di tutto il mondo viene prodotta usando il carbone e le RISERVE accertate ne prevedono la durata (al livello di consumi attuali), per almeno altri 200 anni.
Anche in Europa (Ue27) il carbone è la prima fonte per la produzione elettrica, con circa il 32%.
Si può tranquillamente dire che il carbone è il principale combustibile utilizzato per la produzione elettrica in tutti i principali Paesi ricchi e sviluppati del Pianeta, tra i quali:
USA, Germania, U.K., Spagna, Grecia, Danimarca, Olanda, Rep.Ceca, Giappone, Corea del Sud, Australia, ecc.
Negli Stati Uniti circa la metà dell'elettricità è generata dal carbone. In Italia, invece e per ragioni sostanzialmente inspiegabili, la quota è solo del 12% circa dell’elettricità consumata, con una situazione davvero critica e delicata per la sicurezza degli approvvigionamenti energetici e per la competitività del nostro sistema Paese.
Infatti, in Italia, l’elettricità costa significativamente più cara di quanto costi in tutti gli altri importanti Paesi sviluppati del Mondo e l’Italia è il principale Paese importatore d’elettricità in Europa.
Le importazioni provengono soprattutto da Francia, Svizzera, Slovenia e Germania ed è di origine nucleare.
In passato il carbone era utilizzato anche per alimentare alcuni mezzi di trasporto, quali le locomotive ed riscaldamento di edifici.
Oggi, grazie alla tecnologia, non si utilizza più direttamente il carbone per tali usi ma il prodotto dalla sua trasformazione: l’elettricità.
Dal carbone è anche possibile ottenere altri tipi di combustibile, più facilmente trasportabili e con un maggior rendimento energetico; i processi normalmente utilizzati per “raffinarlo” vanno sotto la denominazione di: “gassificazione” e “liquefazione”.
Con queste tecniche, il carbone può essere convertito in combustibili gassosi (tipo METANO) o liquidi (come i derivati del petrolio) e durante questi trattamenti è anche più agevole provvedere alla eliminazione degli elementi inquinanti e non desiderati.
Gassificazione
In passato, il carbone veniva convertito in gas, poi distribuito per mezzo di tubature ai clienti, per poter esser bruciato per ILLUMINAZIONE, riscaldamento e cucina.
Oggi vengono usati gas naturali, come il METANO, perché più facile da ottenere. La GASSIFICAZIONE rimane comunque una possibilità per un utilizzo futuro del carbone, visto che in genere brucia a temperature più alte ed in questo modo è più pulito del carbone convenzionale.
Liquefazione
Il carbone può essere convertito anche in combustibili liquidi come benzina o gasolio, attraverso svariati procedimenti.
Il processo “Fischer-Tropsch” di sintesi indiretta di idrocarburi liquidi fu usato in Germania (al tempo della 2° guerra mondiale) e per svariati anni in Sud Africa; in entrambi i casi la motivazione fu che quei regimi erano isolati politicamente, e quindi impossibilitati ad acquistare petrolio greggio sui mercati internazionali.
Il carbone veniva gassificato in modo da produrre “syngas” (una mistura purificata e bilanciata di CO e H2), che veniva poi fatto condensare utilizzando un catalizzatore “Fischer-Tropsch” per produrre idrocarburi leggeri, poi trasformati in benzina e gasolio.
Il “Syngas” può essere inoltre convertito in METANOlo, un ulteriore carburante o additivo per carburanti, che può essere ulteriormente riconvertito in benzina.
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.
Un ulteriore procedimento per ottenere idrocarburi liquidi dal carbone è la “low temperature carbonization” (LTC), o carbonizzazione a bassa temperatura.
Il carbone viene trasformato in coke a temperature fra i 450 e i 700°C, invece degli 800-1000° del coke utilizzato in metallurgia.
Questa temperatura facilita la produzione di catrami più ricchi di idrocarburi leggeri dei catrami normali. Il catrame viene poi trasformato in carburante.
Questo processo fu sviluppato da Lewis Kerrick, un tecnico specializzato in argilliti petrolifere, all'ufficio minerario degli Stati Uniti negli anni 1920.
Grafitazione
La grafitazione è un processo chimico di “elettro-induzione” che trasforma il carbone amorfo in grafite artificiale. Il processo avviene in forni alimentati in CORRENTE continua ad altissimo amperaggio.