Categoria: Scienza

Sotto la categoria dei gas naturali rientrano differenti tipologie di prodotti utilizzati nell’industria e per l’impiego nelle abitazioni e anche alcune miscele di scarso uso perché al momento non hanno un particolare interesse dal punto di vista economico.

In alcuni casi sono disponibili in piccole quantità, oppure si trovano mescolati ad altre tipologie di gas e contaminanti che rendono difficile l’estrazione. Attualmente la ricerca punta molto su nuove fonti e sorgenti per il gas naturale e di conseguenza può essere interessante scoprire quali sono le tipologie delle quali, forse, in futuro ci avvantaggeremo.

I gas naturali

Per gas naturale si intende genericamente una miscela di idrocarburi più o meno saturi, che si sono formati nel corso di ere geologiche e che vengono prodotti da processi chimici, per la precisione organici, attualmente attivi.

Sull’estrazione e l’analisi delle possibilità dei di questi prodotti si punta molto nell’ambito della ricerca, per tentare di porre un freno all’ascesa dei costi della materia prima.

Il gas naturale più diffuso attualmente è il metano, l’idrocarburo più semplice, formato da un atomo di carbonio e quattro di idrogeno, che ha un elevato potere calorico e una bassissima produzione di scarto, tendenzialmente nulla, perché con la combustione si converte completamente in anidride carbonica e acqua.

Un gas molto diffuso è l’etano, che è costituito da 6 atomi di idrogeno e 2 di carbonio e tecnicamente viene ascritto alla famiglia degli alcali. Molto spesso si trova commercializzato in piccole quantità, disponibile per alimentare fiamme di modeste dimensioni e in bombole portatili, ma per lo più trova applicazioni nell’industria.

Il propano, invece, che viene quasi completamente estratto come processo di raffinazione del petrolio, ma che è anche disponibile in natura abbastanza puro in alcuni giacimenti, è un idrocarburo alifatico saturo, formato da 8 atomi di idrogeno e 3 di carbonio.

Ha un elevato potere calorico e una buona stoccabilità che lo ha reso molto diffuso come materiale per il riscaldamento domestico e anche come carburante per i veicoli con sorgenti alternative alla benzina.

Infine, molto diffuso per l’uso civile, c’è il gas butano, con 10 atomi di idrogeno e 4 di carbonio, che molto spesso è presente nelle bombole per le cucine economiche.

Come vengono classificati i gas naturali

La classificazione commerciale dei gas di origine naturale è piuttosto complessa, ma sono state create delle categorie più o meno strette per rendere più facile la comprensione.

Tra queste troviamo i cosiddetti wet gas o gas umidi che devono il loro nome alla forte concentrazione di idrocarburi condensabili, cioè che con un processo fisico di compressione e raffreddamento possono diventare liquidi e riescono ad essere contenuti all’interno di bombole.

I lean gas o poveri, sono quelli che non hanno una percentuale significativa di idrocarburi condensabili e per questo sono meno diffuse le bombole portatili, ma spesso sono quelle che passano attraverso le tubature dei nostri gasdotti.

C’è poi la categoria dei dry gas o secchi, che è quasi completamente rappresentata solo dal metano senza presenza di vapore acqueo, una condizione che può essere in alcuni casi presente alla sorgente, ad esempio nel caso dei giacimenti fossili provenienti da zone geologicamente antiche e che rende facile il trasporto in tubature.

In alcuni casi, invece, si interviene con un processo fisico di separazione tra la componente acquosa che incrementa il peso e rende peggiore la capacità di fiamma e quella gassosa, che è necessaria per i nostri scopi.

Ci sono poi i sour gas o acidi in cui è presente una componente significativa di ossido di zolfo e che non sono molto apprezzati dalla grande industria, proprio a causa della presenza di un contaminante difficile da gestire e che può renderli relativamente difficili da distribuire.

Inoltre, la componente solforosa durante la combustione produce un caratteristico odore fastidioso che non è compatibile con l’uso domestico.

Infine, l’ultima categorizzazione è quella degli sweet gas o dolci, che si differenziano dai precedenti perché non contengono ossidi di zolfo al loro interno.

Gli stati di aggregazione della materia cambiano in base al tipo di forze di interazione tra gli atomi e le molecole. Se sono legati da forze intense allora la materia sarà solida, se sono legati da forze deboli si tratterà di gas. Questo perché i legami intensi impediscono alle molecole di effettuare grandi movimenti, per cui la forma assunta sarà stabile, ovvero solida. Se questi legami, tramite calore, vengono ‘allentati’ allora le molecole avranno possibilità di cambiare forma, diventando liquidi. Nei gas, invece, le forze sono tanto deboli da essere trascurabili e le molecole sono disposte in maniera disordinata.

Lo stato solido

La composizione chimica di un solido assume la forma di un reticolo, ovvero un insieme di molecole strettamente connesse secondo uno schema preciso. La più piccola porzione di un reticolo cristallino è detta cella elementare e, nelle sue tre dimensioni, contiene tutte le informazioni geometriche del solido. Questa cella poi si ripete uguale per tutto lo spazio occupato dal solido.
Le molecole di un solido sono strettamente interconnesse ma non assolutamente immobili: si muovono con un movimento oscillatorio attorno ad un nodo reticolare.
I solidi hanno una forma e un volume definito a una data temperatura e possiedono le seguenti proprietà:
– durezza: la capacità di un corpo di scalfirne un altro
– fragilità: la tendenza a frantumarsi a seguito di un urto
– elasticità: la capacità di cambiare forma se sottoposti ad una forza, ma di riprendere la forma iniziale quando l’azione viene interrotta
– plasticità: la capacità di cambiare forma e mantenerla.

Lo stato liquido

Lo stato liquido è lo stato intermedio tra quello solido e quello gassoso. In questo stato l’energia dei moti di agitazione termica è equivalente a quella delle forze di coesione, per cui sebbene le molecole siano disordinate, rimangono legate tra di loro secondo un ordine. Per questo possono modificare la loro forma in base al recipiente che le contiene e riescono facilmente a mescolarsi tra di loro. Anche i liquidi hanno delle proprietà e sono:
– viscosità: è l’attrito interno del liquido cioè ciò che ostacola lo scorrimento dello stesso. Per cui più alta è la viscosità più difficoltà ha il liquido a scorrere.
– tensione superficiale: è la forza che tiene unite le particelle della superficie del liquido ed è determinata dalle forze di coesione.
– temperatura di ebollizione: dipende dalla pressione esterna ed è la proprietà che permette al liquido di passare allo stato gassoso.

Lo stato gassoso

Il gas non ha né forma né volume, ma si espande fino ad occupare tutto il volume che ha a disposizione. Questo perché le forze attrattive tra le sue molecole sono troppo deboli per tenere queste realmente legate. Le molecole dei gas, infatti, cambiano continuamente posizione. Tuttavia, lo spazio lasciato libero, viene immediatamente occupato da altre molecole di gas. La pressione, quindi, è costante in ogni punto e questo è ciò che enuncia il principio di Pascal.
Nell’analisi dei gas è importante specificare tutti e quattro i parametri termodinamici: massa, volume, temperatura e pressione. Specificare la temperatura e la pressione, sebbene sia importante anche nei solidi e nei liquidi, è assolutamente necessario per i gas. Questi, infatti possono espandersi e comprimersi notevolmente, caratteristiche che invece sono minime e a volte irrisorie negli altri due stati della materia. Dal momento che nei gas l’aumento di temperatura provoca un aumento della forza cinetica con conseguente aumento della pressione, è evidente come questi parametri non possano essere ignorati.

Il passaggio di stato

Il passaggio da uno stato all’altro è dovuto prevalentemente alla temperatura: con un aumento della temperatura le molecole perdono forza di coesione e passano allo stato liquido o gassoso; con una diminuzione della temperatura avviene il contrario. Non tutte le sostanze chimiche, però, possiedono tutti e tre gli stati: alcune si disgregano prima di completare il passaggio. Inoltre, il passaggio di stato implica sempre uno scambio di energia con l’esterno.

L’energia da biomassa proviene da materia organica di origine animale o vegetale, che può generare calore, elettricità e meccanica. Questa è la forma più primitiva di ottenere energia, perché i nostri antenati già utilizzavano materiali organici per ottenere energia attraverso la combustione.

La biomassa è utilizzata anche per produrre altre forme solide di energia come il carbone; nella produzione di combustibili rinnovabili come l’etanolo, il biodiesel, e il biogas proveniente da discariche.

Inoltre la biomassa è considerata una fonte di energia rinnovabile perché produce una quantità inferiore di gas serra rispetto ai non-rinnovabili. Viene molto utilizzata per sostituire i combustibili fossili come il petrolio e il carbone e per produrre elettricità nelle centrali.

Tipi di Energia Biomassa

La biomassa può essere classificata in base alla sua origine: forestale, dove la principale fonte di energia è in legno; agricola con le produzioni di soia, riso, canna da zucchero, mais e altri; e rifiuti urbani e industriali, che possono essere solidi o liquidi, trovati nelle discariche e altri mezzi.