Dal metano alle centrali: il ruolo del gas naturale e la produzione di energia elettrica.
Cos’è il gas naturale
Il gas naturale è un combustibile fossile allo stato gassoso, composto principalmente da metano, che rappresenta circa l’85% della miscela. La parte restante è formata da altri idrocarburi, come etano, propano e butano, e da piccole quantità di sostanze come anidride carbonica, azoto e vapore acqueo. Tra i combustibili fossili, il gas naturale è considerato il più pulito, perché a fronte di un elevato potere calorifico, durante la combustione non lascia residui solidi né produce grandi quantità di sostanze inquinanti.
Origine e caratteristiche
Il metano si è formato nel corso di milioni di anni dalla lenta decomposizione di sostanze organiche sepolte nel sottosuolo. Per questo la sua origine è spesso collegata a quella del petrolio, e i due combustibili possono trovarsi negli stessi giacimenti. Dal punto di vista fisico, il metano è un gas incolore e inodore, più leggero dell’aria e non tossico, anche se non respirabile. Quando brucia sviluppa una fiamma molto calda, caratteristica fondamentale per il suo utilizzo energetico.
Estrazione e lavorazione
L’estrazione del gas naturale avviene tramite perforazioni del terreno. Una volta raggiunto il giacimento, il gas, fortemente compresso, risale rapidamente in superficie. Prima di essere utilizzato, deve essere sottoposto a trattamenti di purificazione per eliminare impurità e acqua. Durante questa fase vengono separati anche altri gas, come propano e butano, che vengono recuperati e utilizzati per produrre il GPL.
Trasporto e distribuzione
Il metano viene trasportato principalmente attraverso i metanodotti, grandi tubazioni interrate che collegano i Paesi produttori a quelli consumatori. Per il trasporto via mare, invece, il gas viene raffreddato fino a –160 °C e trasformato in gas naturale liquefatto (GNL). Una volta arrivato a destinazione, il GNL viene riportato allo stato gassoso negli impianti di rigassificazione e immesso nella rete di distribuzione.
Il gas naturale nelle centrali elettriche
Uno degli utilizzi più importanti del gas naturale è la produzione di energia elettrica. Nelle centrali termoelettriche a gas, il metano viene bruciato per produrre calore, che serve a generare gas o vapore capaci di far ruotare una turbina collegata a un alternatore. Nelle centrali a turbogas, i gas di combustione azionano direttamente la turbina, permettendo avviamenti rapidi. Le centrali a ciclo combinato sfruttano anche il calore residuo per produrre ulteriore energia, aumentando l’efficienza complessiva.
Impatto ambientale
Rispetto al petrolio, il gas naturale ha un impatto ambientale minore. La sua combustione produce meno anidride carbonica, non genera polveri sottili e rilascia quantità molto ridotte di anidride solforosa. Tuttavia non è una fonte priva di problemi: le perdite di metano durante l’estrazione e il trasporto contribuiscono all’effetto serra. Per questo il gas naturale è considerato una fonte di transizione, utile per ridurre l’inquinamento, ma non una soluzione definitiva.
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Perché il metano non è tossico ma non è respirabile
Il metano è definito non tossico perché non reagisce chimicamente con il nostro organismo: non entra nel sangue, non danneggia i tessuti e non interferisce con il trasporto dell’ossigeno come fanno invece gas velenosi, ad esempio il monossido di carbonio. Tuttavia il metano non è respirabile, perché non contiene ossigeno, elemento indispensabile per la respirazione cellulare.
In un ambiente chiuso, se il metano si accumula in grandi quantità, può sostituire l’aria e ridurre la percentuale di ossigeno disponibile. In queste condizioni il corpo non riceve l’ossigeno necessario e si verifica l’asfissia, cioè una carenza di ossigeno che può portare rapidamente alla perdita di coscienza. Il pericolo del metano, quindi, non è legato a un’azione tossica diretta, ma al fatto che può rendere l’aria non respirabile.
È importante distinguere questo meccanismo da quello del monossido di carbonio, che è un gas altamente tossico: quest’ultimo si lega all’emoglobina del sangue e impedisce il trasporto dell’ossigeno alle cellule anche quando l’aria ne contiene quantità normali. Il metano, invece, diventa pericoloso solo quando provoca una diminuzione dell’ossigeno nell’ambiente.
Cos’è il GPL
Il GPL (Gas di Petrolio Liquefatto) è una miscela di idrocarburi, costituita principalmente da propano e butano, che si ottengono durante la lavorazione del petrolio e del gas naturale. Questi gas hanno la caratteristica di poter essere liquefatti facilmente: è sufficiente applicare una pressione moderata anche a temperatura ambiente.
Grazie a questa proprietà, il GPL può essere conservato e trasportato in bombole o serbatoi, risultando particolarmente utile nelle zone non raggiunte dalla rete del metano. Viene impiegato per cucinare, per il riscaldamento, per la produzione di energia e anche come carburante per alcuni veicoli.
Quando il GPL viene rilasciato dalla bombola, la diminuzione di pressione lo fa passare rapidamente dallo stato liquido a quello gassoso, rendendolo immediatamente disponibile per la combustione. A differenza del GPL, il metano non può essere liquefatto a temperatura ambiente: nei veicoli viene infatti utilizzato allo stato gassoso, ma fortemente compresso in apposite bombole.
Cos’è il potere calorifico?
Il potere calorifico indica quanta energia si ottiene bruciando una certa quantità di combustibile. In pratica misura quanto “rende” un combustibile dal punto di vista energetico.
Un combustibile con alto potere calorifero produce molta energia a parità di massa o di volume. Il metano ha un potere calorifero elevato, motivo per cui è molto efficiente sia per il riscaldamento sia per la produzione di energia elettrica.
Più alto è il potere calorifero, meno combustibile serve per ottenere la stessa quantità di energia. Questo significa maggiore efficienza e, in genere, minori emissioni inquinanti.
Cosa sono e come funzionano le centrali a ciclo combinato?
Le centrali a ciclo combinato sono centrali elettriche che utilizzano il gas naturale in modo particolarmente efficiente, sfruttando due cicli di produzione dell’energia invece di uno solo.
Il funzionamento avviene in due fasi:
- Il metano viene bruciato in una turbina a gas. I gas caldi prodotti dalla combustione fanno girare la turbina, che aziona un alternatore e produce elettricità.
- I gas di scarico, ancora molto caldi, non vengono dispersi, ma utilizzati per produrre vapore in una caldaia. Il vapore aziona una turbina a vapore, collegata a un secondo alternatore, producendo altra elettricità.
In questo modo si recupera energia che altrimenti andrebbe persa. Le centrali a ciclo combinato raggiungono rendimenti molto elevati e producono meno emissioni rispetto alle centrali tradizionali.
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