LA SPUGNA CHE ASSORBE IL PETROLIO

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Mar 182017
 

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Il problema dell’inquinamento del mare dovuto allo sversamento del petrolio è sempre di attualità e molto sentito dall’opinione pubblica. Incidenti sulle piattaforme o occorsi alle petroliere rischiano spesso di compromettere in maniera permanente enormi zone di mare anche particolarmente importanti dal punto di vista della biologia marina.

Diversi studi sono in corso da parte di molte università al fine di trovare una soluzione definitiva a questo problema.

L’ultimo ritrovato è stato realizzato dall’Argonne National Laboratory dell’Illinois. Si tratta di una schiuma polimerica capace di assorbire il petrolio in quantità pari a 90 volte il proprio peso ma capace di restituire il greggio, in una seconda fase, strizzandola come se fosse una spugna.

Questo consente non solo di ripulire il mare ma di riottenere il greggio perduto con un doppio evidente vantaggio.

Spugna04

La peculiarità che rende unica questa schiuma polimerica, che possiamo definire spugna polimerica, è il fatto che consente di trattenere al suo interno gli idrocarburi e di poterli appunto restituire una volta completata la fase di assorbimento. Si tratta di una combinazione di sostanze plastiche, poliuretani e poliimmidi, rivestiti da un composto chimico, il silano, che è capace di attirare a sé una quantità di greggio ben specifica. Quest’ultimo concetto è molto importante perché il comportamento della spugna è simile a quello di altri prodotti ma questa caratteristica ne fa la differenza; la carta assorbente usata in cucina, ad esempio, una volta utilizzata non può essere riutilizzata perché completamente inzuppata è incapace di restituire il prodotto assorbito.

Il silano contenuto all’interno della spugna consente di fissare in maniera precisa la quantità di greggio che essa può e deve assorbire, in modo da non essere mai né al di sotto ne al di sopra dei valori che la rendono speciale.

Diversi test sono stati fatti sul campo proprio per verificare e individuare questa precisa quantità in modo da ottenere il prodotto perfetto. All’interno di apposite piscine utilizzate per simulare gli sversamenti di greggio, sono stati stesi dei teli di 6 metri quadrati di questo prodotto che ha dimostrato di assorbire molto meglio rispetto a prodotti simili.

Al termine dei test all’interno di apposite presse, la spugna è stata strizzata restituendo il carico di greggio.

Resta adesso soltanto da effettuare i test in mare aperto per verificarne il comportamento nelle grandi profondità marine alle condizioni di pressione e temperatura specifiche.

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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.

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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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FIBRE TESSILI CHIMICHE

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Mag 242016
 

FIBRE TESSILI1

Le fibre tessili utilizzate per il confezionamento degli indumenti possono essere naturali oppure ottenute attraverso particolari lavorazioni chimiche di prodotti naturali o sintetizzati da altre sostanze.

Nel passato le fibre tessili erano ottenute esclusivamente dalla lavorazione di sostanze naturali di origine vegetale (cotone, canapa, lino, ecc.), di origine animale (lana e seta) o di origine minerale (lana di vetro, fibre di amianto, ecc.).

Solo in epoca recente, lo sviluppo tecnologico e la scoperta di nuovi materiali, hanno consentito lo sviluppo di fibre artificiali e sintetiche. Queste sono create dall’uomo utilizzando composti esistenti in natura come la cellulosa, il petrolio, l’azoto ed altri elementi trattati poi chimicamente con altre sostanze. Andiamo alla scoperta delle fibre chimiche e scopriamone le differenze.

FIBRE ARTIFICIALI

E’ del 1884, ad opera del conte De Chardonnet, la realizzazione della prima fibra artificiale; egli riuscì a trasformare un po’ di nitrocellulosa in un filo attraverso l’estrusione. Fu il primo passo che portò alla realizzazione del rayon prima fibra artificiale della storia.

Approfondisco: il processo di estrusione è un tipo di lavorazione industriale che consente di produrre pezzi a sezione costante, come ad esempio tubi, barre, profilati, lastre, attraverso un’azione di deformazione plastica del materiale da estrudere. 

Le fibre artificiali si ottengono da materie prime rinnovabili, come la cellulosa del legno e i linters di cotone, e sono del tutto assimilabili alle fibre naturali.

Approfondisco: i linters sono le fibre corte dei semi del cotone che vengono utilizzate per la produzione del rayon. 

Infatti, l’elemento di partenza è un materiale naturale come ad esempio le fibre di legno. Queste, vanno fatte reagire chimicamente con un’altra sostanza. Se facciamo reagire, ad esempio, le fibre di legno con soda caustica queste si sciolgono. Unendo il tutto con solfuro di carbonio si ottiene una sostanza che può essere estrusa a formare un filato che prende il nome di rayon.

Le fibre artificiali più importanti, sono:

  1. Rayon o viscosa;
  2. Lyocell;
  3. Acetato o diacetato di cellulosa;
  4. Lanital.
RAYON o VISCOSA:

RayonSi tratta di una fibra trasparente ottenuta dalla cellulosa del legno o dalle fibre del cotone.

Le fibre vengono sciolte con soda caustica e fatte poi reagire con solfuro di carbonio. Il composto così ottenuto è una sostanza colloidale chiamata viscosa. Questa sostanza artificiale è igroscopica, quindi risulta molto confortevole a contatto con la pelle. Data la sua lucentezza fu chiamata seta artificiale.

LYOCELL:

LyocellE’ anche questa una fibra cellulosica simile alla viscosa ma a differenza di questa non utilizza la soda caustica per essere disciolta e poi frantumata. Presenta la consistenza del miele ma dopo la filatura indurisce. Le sue caratteristiche sono resistenza, traspirabilità e igroscopicità. Resiste a lavaggi fino a 40°C oltre i quali restringe. Si presenta al tatto morbida e lucida e viene utilizzata per la produzione di abbigliamento tecnico e l’arredamento.

ACETATO o DIACETATO DI CELLULOSA:

AcetatoE’ una fibra artificiale a base di anidride acetica e di cellulosa composta da 2 molecole di acetato su uno strato di cellulosa.

È utilizzato come fibra sintetica per la produzione di fodere, per la fabbricazione di occhiali da vista e da sole, per la realizzazione di fogli trasparenti a basso spessore utilizzati per la produzione di maschere protettive o schermature per lampade.

LANITAL:

LanitalE’ una fibra realizzata negli anni che precedono la seconda guerra mondiale ed è tratta dalla caseina, una proteina del latte. Ha una struttura molecolare molto simile alla lana con cui condivide le principali proprietà di calore, morbidezza, sofficità e voluminosità.

FIBRE SINTETICHE

Le fibre sintetiche, che risalgono agli anni tra il 1930 e il 1940, si differenziano dalle fibre artificiali perché la materia prima da cui hanno origine non è un prodotto naturale, ma una sostanza chimica creata dall’uomo. Si tratta di monomeri ottenuti dalla sinterizzazione del petrolio uniti a formare grandi catene molecolari chiamate polimeri come per le materie plastiche con cui condividono pregi e difetti. Infatti, queste fibre create in laboratorio, possono essere programmate per creare una infinita varietà di soluzioni, adatte ad ogni necessità. Possono essere meccanicamente resistenti, non attaccatili da muffe o batteri, lucenti o opache, ma al tempo stesso presentano l’inconveniente di non essere bio-degradabili, per cui fortemente inquinanti.

Le fibre sintetiche più importanti. sono:

  1. Acrilico;
  2. Kevlar;
  3. Nylon;
  4. Poliestere;
  5. Elastan;
  6. Gore-tex.
ACRILICO:

AcrolicoLe resine definite acriliche sono ottenute dalla polimerizzazione di monomeri acrilici derivati principalmente dall’acido acrilico e presentano particolari peculiarità come la resistenza alla fiamma, l’elasticità, l’antistaticità. In Italia la produzione di fibre acriliche è dovuta alla società Edison di Marghera ed ha riguardato soprattutto la produzione di fiocco tinto in una gamma infinita di colori e utilizzata in campo tessile.

Approfondisco: il monomero, in chimica è una molecola semplice in grado di combinarsi in maniera ripetuta con altre molecole dello stesso tipo per formare una macromolecola.

KEVLAR:

KevlarE’ una fibra sintetica aramidica creata da Stephanie Kwolek nel 1965 ed ha come caratteristiche principali l’enorme resistenza meccanica alla trazione (5 volte superiore a quella dell’acciaio). In virtù della sua resistenza meccanica, al calore e fiamme dirette, è stata utilizzata per la realizzazione di indumenti tecnici, giubbotti anti proiettile, componenti aerei e per imbarcazioni.

NYLON:

NylonIl nylon (nailon) è la più conosciuta tra le molecole poliammidiche sintetiche e fu scoperta nei laboratori DuPont nel 1937-38. Il nome deriva da una scelta casuale effettuata da John W. Eckelberry alla DuPont che utilizzò le lettere “nyl” a cui fu associato il suffisso “on perché già utilizzato per altri prodotti tipo cotone (cotton) e rayon. Questa fibra, prodotta come filato, trovò massimo impiego nella realizzazione delle calze da donna, i collant. Oggi è usata anche nell’abbigliamento sportivo, costumi da bagno, intimo e ombrelli.

Approfondisco: la fibra tessile è l’insieme dei prodotti a struttura fibrosa che presentano le caratteristiche di lunghezza e resistenza che li rendono idonei a unirsi in fili sottili continui. Il filato è un insieme di fibre ritorte insieme a formare un unico filo. Questa torsione può essere fatta verso sinistra, secondo una spirale detta a S oppure a destra, secondo una spirale detta a Z.

POLIESTERE:

PoliestereI filati di poliestere, come le materie plastiche, sono formate da lunghe catene di monomeri di carbonio. Le caratteristiche di questi filati sono la tenacità, la resilienza, resistenza all’abrasione, pieghe e calore, elasticità e resistenza agli agenti chimici e fisici. Queste fibre tessili sono disponibili come filato, fiocco e microfibra. Vengono utilizzati molto spesso in combinazione con altri tessuti naturali come ad esempio il cotone per abbinare le proprietà tecniche con un maggior comfort sulla pelle.

ELASTAN:

ElastanE’ una fibra tessile utilizzata per aumentare le proprietà elastiche nei tessuti nota in nord America con il nome di spandex. E’ anche nota con altri nomi tra cui il più conosciuto è lycra resa dispunibile sul mercato nel 1962 ad opera della DuPont. Questa fibra è prodotta attraverso la filatura a secco per estrusione di poliuretano. Essa non è idonea ad essere utilizzata pura per cui la si trova sempre in combinazione con altri tipi di fibre. La caratteristica principale è l’elasticità, infatti può essere allungata fino a 5 volte senza rompersi. Può subire diversi cicli di allungamento e tornare sempre alla dimensione iniziale è leggera, resistente all’abrasione, morbida e liscia al tatto, resistente agli odori.

GORE-TEX:

GoretexE’ una fibra costituita da politetrafluoroetilene e presenta grande impermeabilità e traspirabilità. E’ stata brevettata nel 1976 ed è quindi una delle più recenti scoperte nel campo tessile sintetico. Il tessuto è costituito da una sovrapposizione di 10 membrane di Gore-Tex ciascuna con miliardi di microfori capaci di far passare il vapore acqueo prodotto dalla sudorazione umana. E’ utilizzata per queste sue proprietà per tessuti tecnici in alpinismo e sport estremi.

CONSIDERAZIONI

Le fibre artificiali e sintetiche sono state spesso accusate di causare allergie, cattivi odori e di essere in generale nocive perché prodotte in laboratorio dalla sinterizzazione di prodotti anche nocivi. Sono state spesso accusate anche di non essere confortevoli da indossare e inquinanti.

In realtà si tratta di stereotipi perché frutto di studi continui e di ricerche mirate al miglioramento delle loro qualità e proprietà. La produzione in laboratorio, consente di migliorare drasticamente o cancellare del tutto aspetti negativi tipici dei tessuti facendo si che questi possano essere come “programmati” in modo da risultare rispondenti a specifiche caratteristiche. Possiamo avere così tessuti anallergici, lucidi, opachi, elastici, morbidi, impermeabili, resistenti a fenomeni chimici e fisici, resistenti al fuoco, ecc.

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SAIPEM 10000: una svolta per l’economia mondiale

 Energia  Commenti disabilitati su SAIPEM 10000: una svolta per l’economia mondiale
Nov 212011
 
Articolo scritto dagli alunni della 3D/2012
Castorina Chiara, Muscato Elisa, Enrica Lauritano, Corselli Enrico, Reali Giorgio, Puglisi Emanuele

Saipem 10000 è una nave di perforazione petrolifera, l’unica facente parte della flotta della Saipem, società del gruppo ENI, che opera nel mondo in aree on-shore e off-shore, talvolta anche particolarmente ostili, ed esegue, per conto delle più note aziende petrolifere, importanti campagne di perforazione in Europa, nei Paesi dell’ex Unione Sovietica, nell’Africa Settentrionale e Occidentale, in Medio ed Estremo Oriente e nelle Americhe.

SAIPEM 10000 è stata progettata per l’esplorazione e lo sviluppo di giacimenti di idrocarburi con pozzi in profondità fino a 10000m e per operare in posizionamento dinamico in acque profonde fino a 3000m.

La nave ha un dislocamento di 97000t, è lunga 228m, larga 42m e alta all’incirca 120m inclusa la torre di perforazione. E’ dotata di attrezzature di perforazione, di sistemi di sicurezza e di protezione ambientale molto avanzati. Una caratteristica importante risiede nella capacità di stoccaggio di greggio fino a 140000 barili. La nave, infatti, è in grado di tenersi in posizione senza l’ausilio di ancore con la massima stabilità operativa grazie a 6 propulsori orientabili Wartsila da 7.000 kW ciascuno gestiti da computer collegati ad un sistema GPS che, consentono di compensare in tempo reale gli effetti di vento, onda e corrente.
Il modulo alloggi può ospitare fino a 160 tecnici in un ambiente altamente confortevole e comprende cabine, uffici, spogliatoi, locali vari e di ricreazione, cambusa e mensa oltre ad un ospedale e ad una infermeria. La nave dispone di un eliporto che può accogliere i più grandi elicotteri di tipo commerciale.

La nave è stata costruita nei cantieri coreani Samsung e consegnata nel 2000. Batte attualmente bandiera delle Bahamas.

ALCUNE MISURE

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Dimensioni

  • Lunghezza: 228 m.
  • Larghezza: 42 m.
  • Pescaggio: 19 m.
  • Dislocamento: 96.455 t.

Possibilità operative 

  • Fondale massimo: oltre 10.000 piedi;
  • Profondità massima di perforazione: oltre 30.000 piedi;

Torre di perforazione 

  • Dimensioni alla base: 80 x 60 piedi
  • Dimensioni alla sommità: 60 x 20 piedi
  • Altezza: 200 piedi
  • Portata del gancio: 2.000.000 libbre
  • Dotata di sistema automatico di aggancio e rimozione in grado di manovrare dalle aste di perforazione (drill pipes) del diametro di 31/2pollici fino ai tubi di rivestimento (casing) del diametro di 13 3/8pollici;
  • Tavola rotary con apertura massima di 601/2pollici, azionata da un motore idraulico, con massimo carico di 907 t.

Altra attrezzatura operativa 

  • 4 gru con portata di 85 t. con braccio a 18,4 m.
  • Argano principale con freno a rigenerazione e freno a singolo disco, azionato da 3 motori elettrici da 1.420 HP ciascuno
  • Piattaforma di atterraggio per elicotteri;
  • Strutture residenziali per un equipaggio di 172 unità (l’equipaggio in condizioni operative normali è di 160 unità).