Io studio: GAS METANO

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Ott 082016
 
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MolecolaIl METANO è un combustibile fossile e può essere considerato una fonte di energia primaria. E’ un idrocarburo risultato della lenta decomposizione di sostanze organiche in assenza di ossigeno nel sottosuolo. Si presenta sotto forma di gas ed ha una molecola molto semplice formata da 1 atomo di carbonio e 4 atomi di idrogeno; formula chimica CH4. E’ più leggero dell’aria e risulta essere inodore, incolore e insapore. Proprio grazie a questa semplicità molecolare, il metano brucia completamente senza rilasciare sostanze nell’atmosfera e quindi tra gli idrocarburi è quello meno inquinante. E’ considerata una fonte esauribile perché il suo processo di formazione in natura richiede milioni di anni.

Approfondisco: gli idro-carburi  sono composti organici formati esclusivamente da molecole di idrogeno (idro) e carbonio (carburi).

PASSAGGI DI STATO DELL’ENERGIA
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CHIMICA TERMICA MECCANICA ELETTRICA
FORMAZIONE

Il metano, si trova nel sottosuolo quasi sempre in giacimenti petroliferi, in quantità pari al petrolio o può trovarsi in giacimenti di solo metano intrappolato sotto le rocce magazzino impermeabili.

Schema giacimento gas

La sua localizzazione nelle profondità marine o nel sottosuolo è dovuta allo sprofondamento in ere geologiche molto lontane di sedimento organico (normalmente plancton marino) lentamente ricoperto da detriti, sabbia e strati di terreno. L’azione combinata della pressione e del calore della Terra, in assenza di ossigeno ha fatto si che questi resti organici abbiano pian piano perso ossigeno trasformandosi, nelle porosità delle rocce sedimentarie, in idro-carburi.

RICERCA E TRASPORTO

Anche la ricerca dei pozzi di metano avviene con le stesse tecniche utilizzate per la ricerca del petrolio, ossia studi geologici del suolo, trivellazioni ispettive e carotaggi, sistemi sismografici.

Quando si trova in enormi giacimenti insieme al petrolio, sotto fortissima pressione, nel momento in cui la trivella lo raggiunge, questo fuoriesce con grande violenza. In alcuni casi, il metano non viene utilizzato nelle centrali per la produzione di elettricità, ma viene ripompato nel pozzo di estrazione per favorire, grazie alla pressione che genera, la fuoriuscita di ulteriore petrolio.

Il trasporto del gas alle raffinerie o alle centrali elettriche avviene attraverso speciali condutture chiamate metanodotti o gasdotti, che attraversano infiniti territori dal pozzo fino alla raffineria, o attraverso speciali navi metaniere dotate di doppio scafo e comparti separati per lo stoccaggio del gas.

Gasdotti01

Gasdotto in superficie

Gasdotti2

Gasdotto subacqueo

I metanodotti, possono essere in trincea, ossia invisibili perché nascosti sottoterra oppure in superficie, sospesi a circa un metro di altezza sul terreno e sono costituiti da grandi tubature metalliche. Per consentire al gas di raggiungere la destinazione, il metanodotto necessita di centrali di pompaggio ogni 200 chilometri circa per comprimerlo e spingerlo a percorrere altri chilometri all’interno di queste tubature.

Metaniera

Nave metaniera

IL METANO E L’ITALIA

In Italia la prima trivellazione ad opera dell’Ente Nazionale Idrocarburi (ENI) è datata 1959 nei pressi di Lodi. Successivamente altre perforazioni sono state realizzate a Crotone e nell’Adriatico a largo di Ravenna. Attualmente il metano estratto in Italia rappresenta circa il 15% del consumo di questo combustibile.

La restante parte, viene importata dall’estero tra cui una fetta consistente ci arriva tramite il Trans Mediterranean Pipeline o Transmed, gigantesco gasdotto che partendo da Hassi R’Mel, nel deserto algerino, attraversa la Tunisia per poi inabissarsi nel Mar Mediterraneo e riemergere in Sicilia nei pressi di Mazara del Vallo. Da qui risale lungo tutto lo stivale fino a Minerbio dove viene stoccato in una delle più grandi centrali europee. In tutto un percorso di circa 2.200 chilometri di cui 380 sommersi sotto il Canale di Sicilia. La parte italiana è di proprietà di SNAM Rete Gas.

Transmed

In viola il tracciato del TransMed italiano

CENTRALE A TURBO-GAS

Una centrale elettrica a turbogas serve a generare energia elettrica bruciando metano all’interno di un motore a combustione interna turbo-espansore. Un compressore inietta nella camera di combustione ossigeno preso dall’esterno in modo che al suo interno avvenga la combustione del gas generando energia termica ad alta temperatura. Il calore spinge le pale della turbina a vapore in modo che l’energia termica venga trasformata in energia meccanica. L’asse della turbina è collegato ad un generatore elettrico, l’alternatore.

CENTRALE TURBOGAS

METANO PRO E CONTRO

Il metano come detto è tra i combustibili fossili il più green perché non rilascia sostanze inquinanti nell’atmosfera per cui il suo uso si è pian piano sempre più diffuso.

Il processo di estrazione, come quello del petrolio, è ugualmente inquinante e soprattutto il metano è responsabile per il 18% dell’effetto serra mondiale perché da quando si è iniziato a farne largo uso la sua concentrazione è aumentata del 150% nell’atmosfera contribuendo all’aumento delle temperature.

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LE BIOMASSE

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Apr 142016
 
Articolo scritto dalle alunne: Marta Gueli, Germana Fonti, Elisena Vitaliano e Teresa Giuffrida
Classe: 3H – Anno: 2015-16

Prefazione a cura del prof. Betto

Dopo diverso tempo riprendo a pubblicare lavori e approfondimenti realizzati dai miei alunni. Sono lavori interessanti, curati graficamente e comunque espressione delle loro capacità e della loro passione. Supervisionati dal sottoscritto durante le fasi di lavorazione, evidenziano doti narrative e capacità interpretative non indifferenti, raggiungendo traguardi a volte sorprendenti. Vi presento oggi un lavoro sintetico ma accurato, espressione di un grande lavoro di equipe. Buona lettura.


Per biomassa si intende ogni sostanza organica che deriva direttamente o indirettamente dalla fotosintesi clorofilliana. La maggior parte delle biomasse è di origine vegetale; solo circa il 10% è di origine animale. La biomassa vegetale viene prodotta utilizzando l’energia solare per mezzo, come detto, della fotosintesi clorofilliana e si presenta in più forme: in foreste, boschi, colture o dalla componente organica che proviene dalla raccolta differenziata urbana.

Biomassa01

STORIA

Il fuoco, è stata indiscutibilmente la più importante invenzione nella storia dell’uomo ed è stato scoperto grazie alla combustione accidentale del legno. L’invenzione della macchina a vapore, ci ha consentito, poi, di ottenere energia meccanica dalla sua combustione. Solo di recente le prospettive d’esaurimento dei carburanti fossili e l’inquinamento prodotto dalla loro combustione, hanno spinto l’uomo a “riscoprire” l’utilità del legno e dei rifiuti organici (biomassa) come fonti energetiche.

Biomassa05

CLASSIFICAZIONE

Le biomasse possono essere classificate in base a 3 diversi criteri:

  • il contenuto di acqua (biomassa fresca o secca);
  • l’origine (vegetale o animale);
  • la vitalità (presenza di organismi morti o vivi al suo interno).

Oppure a seconda della loro origine si possono distinguere in:

  • Fitomassa: la biomassa proviene da piante;
  • Zoomassa: la biomassa proviene da animali;
  • Biomassa microbica: la biomassa proveniente da microrganismi.

Si possono distinguere anche in:

  • Materiale vegetale da coltivazioni dedicate, biomassa da miscanto, biomassa da sorgo;
  • Materiale vegetale da coltivazioni non dedicate e da prodotti agricoli: vinacce (residuo dalla lavorazione dell’uva), lolla di riso (sottoprodotto derivante dalla lavorazione dei cereali), nocciolino (prodotto ottenuto dalla lavorazione meccanica delle olive );
  • Produzione direttamente da bosco: Interventi selvicolturali, manutenzione forestale, potatura;
  • Sansa di oliva dislocata o biomassa liquida: olio di palma, olio di colza.
COMPOSIZIONE

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La biomassa è formata principalmente da organismi vivi o morti, che a loro volta sono costituiti da una varietà di composti diversi. I composti quantitativamente più importanti dal punto di vista energetico possono essere raggruppati in tre classi:

  • Carboidrati: rappresentano la maggior parte della biomassa e sono costituiti da carbonio, ossigeno e idrogeno. Essi possono essere monosaccaridi come il glucosio e il fruttosio, disaccaridi come il saccarosio, o polisaccaridi quali l’amido e la cellulosa;
  • Grassi;
  • Proteine.
UTILIZZO

Gli impieghi finali delle biomasse sono orientati verso la produzione di energia termica, (acqua calda, riscaldamento, utenze industriali), energia elettrica e biocarburanti.
Alcuni di questi impieghi utilizzano direttamente la biomassa allo stato naturale, senza modifiche alla sua struttura originaria, altri invece, richiedono dei “processi di trasformazione complessi” della biomassa per consentire una maggiore versatilità del suo utilizzo energetico rivolto in particolare (ma non solo) ad alcune applicazioni tecnologiche di tipo “convenzionale” (stufe, caldaie ecc).

CENTRALI DI CONVERSIONE

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Le taglie delle centrali possono variare dalle medie centrali termoelettriche alimentate da biomasse solide, solitamente da cippato di legno, sino ai piccoli gruppi elettrogeni alimentati da biocombustibili liquidi. Le tipologie impiantistiche più diffuse sono le seguenti: impianti tradizionali con forno di combustione della biomassa solida, caldaia che alimenta una turbina a vapore accoppiata ad un generatore;  impianti con turbina a gas alimentata dal syngas ottenuto dalla gassificazione di biomasse;  impianti a ciclo combinato con turbina a vapore e turbina a gas; impianti termoelettrici ibridi, che utilizzano biomasse e fonti convenzionali;  impianti, alimentati da biomasse liquide, costituiti da motori accoppiati a generatori.

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