Gas Naturale

Scheda monografica di sintesi:
Produzione di energia da fonti convenzionali
Gas Naturale
A cura di:
Via Mirasole 2/2 40124 Bologna (BO)
ORIGINE DEL GAS NATURALE[1, 2, 3]
Il gas naturale è una miscela di sostanze chimiche dette idrocarburi e gas inerti in
concentrazioni variabili. Gli idrocarburi sono una grande famiglia di combustibili (a
cui appartiene anche il petrolio) dove atomi di carbonio e atomi idrogeno si mescolano
con un rapporto variabile a seconda delle circostanze.
Il gas naturale è costituito in massima parte da metano e, per il resto, da piccole
quantità di etano, propano, butano, pentano, azoto, elio, anidride carbonica, per questo
motivo il gas naturale viene comunemente chiamato "metano"; la formula del metano
è CH4, dove un atomo di carbonio posto al centro è legato con 4 atomi di idrogeno
disposti alle estremità.
Sul nostro pianeta gli idrocarburi, tra cui il metano, si trovano prevalentemente nelle
porosità delle rocce che costituiscono la parte superiore della crosta terrestre e sono il
prodotto di processi chimici e fisici svoltisi nel corso della storia della Terra.
L’azione disgregatrice degli agenti atmosferici provoca l’erosione dei rilievi montuosi
i cui detriti, trasportati fino al mare dai corsi d’acqua, si depositano sul fondo in strati
di sabbia e melma argillosa. Insieme a tali detriti, sul fondale si posano i materiali che
hanno avuto origine nel mare stesso, ovvero i sali che vi precipitano per effetto
dell’evaporazione e soprattutto gli organismi animali e vegetali che vi dimorano.
Con l’andar del tempo, per effetto del carico e del processo di cristallizzazione dei sali,
i sedimenti si trasformano in rocce compatte nelle quali tuttavia permangono delle
minuscole cavità occupate dall’acqua e da sostanze organiche.
Sottoposte all’azione disgregatrice dei microrganismi, infine, le sostanze organiche
contenute insieme all’acqua in queste piccole lacune si trasformano in idrocarburi
come il petrolio e il metano.
Questo procedimento si chiama mineralizzazione: vegetali e animali diventano gas,
petrolio e carbone, cioè minerali, e tali combustibili si chiamano fossili proprio perché
derivano dalla fossilizzazione dei vegetali e degli animali.
Il gas naturale è un ottimo combustibile per l'industria e per produrre elettricità, per il
riscaldamento altri utilizzi domestici, è facile da usare e rispettoso dell'ambiente. Il gas
naturale, infatti, è il combustibile fossile più pulito in quanto produce soprattutto
l'anidride carbonica, vapore acqueo e tracce di ossidi d’azoto.
STORIA [1, 2]
Già molti secoli orsono i cinesi avevano scoperto le potenzialità del gas naturale. Un
testo dello storico cinese Chang Qu, risalente al 347 a. C., descrive con precisione una
strana 'aria di fuoco' che poteva essere utilizzata per l'illuminazione degli ambienti. Lo
stesso Chang Qu riferisce anche di un ingegnoso sistema di tubi di bambù sigillati con
bitume costruito nella provincia del Sichuan per convogliare in città il gas naturale che
fuoriusciva spontaneamente da una sorta di sorgente situata in aperta campagna.
All'epoca nessuno sapeva ancora cercare il gas. Ci si limitava a "raccoglierlo" laddove
veniva alla luce, spesso nelle vicinanze di pozze spontanee di petrolio o all'interno
delle grotte dove si raccoglieva il carbone.
Venendo a tempi e luoghi più prossimi a noi, circa 200 anni fa le qualità energetiche
del gas naturale sono state riscoperte da Alessandro Volta. Durante una passeggiata
sulle rive del lago Maggiore, egli aveva notato che scandagliando con un bastone i
fondali più vicini alla riva si provocava l'affiorare di curiose bollicine. Avvicinando un
fiammifero, quelle bollicine si incendiavano e producevano delle fiammelle
azzurrognole.
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In Occidente, il primo impianto di illuminazione a gas venne realizzato da William
Murdoch per un grande cotonificio inglese, il Phillis and Lee.
Il gas era prodotto tramite la distillazione del carbone e alimentava circa mille
lampade. Il collaudo avvenne il primo gennaio 1806.
Una data importante per il progresso, ma con un risvolto negativo. L'illuminazione a
gas infatti consentì all'azienda di portare a 14 le ore lavorative giornaliere di ogni
operaio; prima ciò non sarebbe stato possibile per il costo eccessivo delle candele.
Nel 1821, le strade di un'intera cittadina, Fredonia, poco distante da New York,
vennero illuminate grazie a un rudimentale impianto a gas.
Rudimentale perché il gas si sprigionava spontaneamente da un "buco" nel terreno
appena fuori città e da lì veniva portato fino ai lampioni tramite rozze tubature di
legno e piombo.
L'impianto funzionava bene, ma erano frequenti le fughe di gas con conseguente
pericolo di incendi o intossicazioni.
Tra il 1840 e il 1850, gli impianti di illuminazione a gas si diffusero in numerose città
europee e americane.
Nel 1857 venne presentato anche il primo fornello a gas, per cucinare e
contemporaneamente scaldare una stanza. Tutto ciò cambiò non poco le abitudini di
chi viveva in città.
Dopo la II guerra mondiale, l’espansione della rete di condutture portò il servizio del
gas naturale dappertutto nel paese.
PRODUZIONE E DISTRIBUZIONE [1, 2, 3]
Attualmente, il petrolio costituisce la maggiore fonte di energia degli Stati Uniti,
infatti fornisce circa il 41% dell’intero mercato, il gas naturale circa il 24%, il carbone
il 23%, l’energia idroelettrica il 4% e l'energia nucleare l’8%. Tuttavia, circa la metà
del petrolio usato dagli americani è importato, mentre l’85% del gas naturale utilizzato
viene prodotto sul suolo nazionale, la restante parte proviene soprattutto dal Canada.
Per quanto riguarda l’Italia, nel 1998 ha utilizzato circa 58 miliardi di metri cubi di
gas. Secondo le previsioni nel 2010 i fabbisogni raggiungeranno i 90 miliardi di metri
cubi e soddisferà così il 33-34% del fabbisogno energetico nazionale rispetto al 27%
attuale. Attualmente un terzo del gas distribuito proviene dai giacimenti italiani,
mentre gli altri due terzi vengono importati dall'estero e precisamente dalla Russia,
dall'Algeria e dall'Olanda. A partire dal 2000 a queste forniture internazionali si
aggiungerà quella del gas norvegese proveniente dagli off-shore del Mare del Nord.
Tre segmenti dell'industria sono coinvolti nel trasporto del gas naturale dalla testa del
pozzo al consumatore: le aziende di produzione che esplorano, perforano ed
estraggono il gas naturale dalla terra; le aziende di trasmissione che gestiscono le
condutture che collegano i giacimenti di gas alle grandi zone di smistamento; le
aziende di distribuzione che trasportano il gas naturale al cliente.
Estrarre il gas naturale dal sottosuolo è abbastanza facile. Quasi sempre si trova
intrappolato insieme al petrolio sotto uno strato di roccia.
Date le grandi pressioni, non appena si finisce di trivellare il gas schizza fuori da solo
e occorre solamente "infilarlo" in un tubo e indirizzarlo verso le sue destinazioni finali
o nei centri di stoccaggio.
Questi ultimi non sono serbatoi come quelli che si costruiscono per contenere il
petrolio, ma giacimenti naturali esauriti dove un tempo c'era gas naturale, olio o acqua
che vengono oggi riutilizzati come veri e propri "magazzini" per il gas.
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Tutta l'Europa è attraversata da lunghi gasdotti di cui non si nota la presenza perché il
loro tragitto è sotterraneo, e in questo modo il paesaggio non viene deturpato.
Attualmente in Italia confluiscono tre gasdotti. Uno arriva dalla Siberia e giunge in
Italia attraverso l'Austria. Uno arriva dall'Olanda e scavalca le Alpi italo -svizzere. Un
terzo arriva dall'Algeria, attraversa il canale di Sicilia, sbuca sull'isola e risale tutta la
penisola.
La rete di distribuzione raggiunge le città di pianura e molte vallate, dunque la grande
maggioranza delle abitazioni riceve il gas naturale direttamente a casa.
Il sistema di trasporto del gas naturale in Italia è articolato su due livelli principali. Il
primo livello, detto della ‘distribuzione primaria’, riguarda il trasporto del gas su scala
nazionale attraverso grandi condotte. Più a valle, un capillare sistema di ‘distribuzione
secondaria’ rende disponibile il gas a livello locale.
La distribuzione primaria è garantita da una rete di condotte lunga 29.300, che copre
l’intero territorio nazionale, esclusa la Sardegna. Attraverso questa rete il gas viene
consegnato direttamente a oltre 700 aziende di distribuzione locale, 3.500 grandi utenti
industriali, nonché produttori di energia elettrica e distributori di metano per
autotrazione. Di tutto il gas distribuito in Italia, il 39,3% viene destinato agli usi civili
e il 60,7% a quelli industriali, chimici e termoelettrici.
La distribuzione secondaria del gas è invece affidata nei diversi contesti ad aziende
municipalizzate, agli stessi Comuni o a società private. Le aziende cui il gas viene
consegnato alle porte della città provvedono alla sua distribuzione attraverso proprie
reti in oltre 5000 Comuni, servendo famiglie, utenti commerciali o piccole industrie.
IL GAS NATURALE LIQUEFATTO [4, 5]
Il raffreddamento del gas naturale alla temperatura di circa -260°F (corrispondenti a
circa -162°C) e alla pressione di 1 atmosfera, conduce alla produzione del gas naturale
allo stato liquido, noto come Gas Naturale Liquefatto (LNG).
Esso risulta molto utile soprattutto nella fase di trasporto del gas naturale, in quanto il
suo volume in fase liquida si riduce di 600 volte rispetto alla fase gassosa. Tuttavia la
produzione di LNG comporta elevati costi di produzione, sebbene i miglioramenti
tecnologici stanno riducendo i costi relativi alla fase di liquefazione e di
rigassificazione. In virtù della facilità di trasporto, il gas naturale liquefatto rende
economici i depositi di gas naturale arenati, per i quali la costruzione dei gasdotti
risulta antieconomica. Il LNG, dopo la vaporizzazione in fase gassosa, brucia in
miscela con l’aria comburente in concentrazioni comprese tra il 5 e 15%. Inoltre sia
puro che in miscela con altri vapori, non tende all’esplosione in un ambiente aperto.
Pertanto nell’improbabile ed indesiderato caso di fuga di LNG, il gas naturale ha bassa
probabilità di provocare un’esplosione.
La liquefazione comporta un ulteriore vantaggio di non trascurabile entità, vale a dire
la rimozione dell’ossigeno, dell’anidride carbonica, dello zolfo e dell’acqua, presenti
nella miscela che compone il gas naturale, ottenendo in tal modo un LNG che è quasi
metano puro.
Il LNG è di solito trasportato in speciali autocisterne, dotate di pareti termicamente
isolate e viene conservato in fase liquida da un processo di autorefrigerazione, in cui il
gas naturale liquefatto è mantenuto in condizioni di equilibrio al suo punto di
ebollizione, in modo tale che qualsiasi aggiunta di calore sia controbilanciata dalla
perdita di energia relativa al LNG in fase vapore, il quale è spurgato fuori dalla
cisterna di stoccaggio ed utilizzato per alimentare dal punto di vista energetico il
serbatoio stesso.
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Sebbene la percentuale di LNG corrisponda al 1% circa del gas naturale negli USA,
secondo le stime dell’EIA, nel 2000 sono state importate 0,16 Tft3 di gas naturale sotto
forma di LNG.
APPLICAZIONI DEL GAS NATURALE[1, 3]
I principali utilizzi del gas naturale si hanno nei settori residenziale, industriale,
commerciale, nell’autotrazione e nella produzione di elettricità.
Settore residenziale
L’uso più comune del gas naturale è quello residenziale, in quanto non soltanto è il più
pulito tra tutti i combustibili fossili ma anche quella più conveniente grazie a costi di
gestione delle apparecchiature significativamente più bassi. Le statistiche del
dipartimento per l'energia degli Stati Uniti (DOE) indica che il gas naturale è la fonte
energetica migliore per gli utenti residenziali. I costi unitari medi dell’energia nel 1998
sono $6,19 per gas naturale, $10,39 per propano e $24,68 per elettricità.
Le previsioni future indicano un incremento del 30% del consumo residenziale di gas
nel 2020. Il principale uso residenziale del gas naturale riguarda il riscaldamento di
ambienti.
Il 35% circa delle famiglie italiane usufruisce di sistemi di riscaldamento centralizzato,
che forniscono calore a più unità immobiliari. Le caldaie utilizzate per il riscaldamento
centralizzato possono avere il bruciatore 'atmosferico' oppure ad 'aria soffiata'.
Le caldaie a bruciatore 'atmosferico' o ad 'aria aspirata' sono caldaie compatte,
economiche, silenziose e con ridottissimi consumi di energia elettrica. Funzionano
solo a gas e ne esistono particolari versioni con peso ridotto adatte per l’installazione
sui tetti degli edifici (soluzione impiantistica possibile solo con il gas naturale).
Nelle caldaie con bruciatore ad 'aria soffiata' il bruciatore è esterno alla caldaia e l'aria
necessaria per la combustione del gas viene 'soffiata' da un ventilatore elettrico. Queste
macchine possono raggiungere potenze elevate, hanno alti rendimenti e funzionano
anche con combustibili diversi dal gas naturale (si può passare dai combustibili liquidi
al gas naturale mantenendo lo stesso corpo caldaia e sostituendo il solo bruciatore).
Le caldaie a 'condensazione', sfruttando in modo ottimale l'energia termica sviluppata
dalla combustione, consentono significativi risparmi gestionali. Si tratta di caldaie
particolarmente indicate per impianti con acqua a bassa temperatura (impianti a
pannelli radianti, produzione centralizzata di acqua calda sanitaria).
Settore industriale
Le industrie fanno ricorso al gas naturale non solo per scaldare o rinfrescare gli
ambienti, ma anche per rendere più efficienti, economici ed ecologici i processi di
produzione.
I più importanti impieghi produttivi del gas sono:
· industria alimentare: tostatura del malto e del caffè, lavorazione della carne
(cottura, stagionatura dei salumi), cottura di prodotti da forno (pane, grissini,
dolciumi);
· industria metallurgica: le applicazioni più frequenti riguardano il comparto del
ferro e delle sue leghe, ghisa e acciaio. Viene utilizzato nei forni per trattamenti
termici, nelle lavorazioni in cui vengono richieste atmosfere controllate, nel
decapaggio, nella fosfatazione, nei trattamenti elettrolitici e nel riscaldamento delle
siviere impiegate per il trasporto del metallo fuso ai forni di affinaggio;
· laterizi e ceramica: il gas è diffuso soprattutto nella produzione di piastrelle da
rivestimento e da pavimento nonché di vasellame e ceramica artistica. Nell'ambito
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dei laterizi (mattoni, tegole) i forni di essiccazione e di cottura a gas naturale
consentono di conferire ai prodotti un aspetto estetico più gradevole di quello
ottenibile con altre tecniche. L’impiego del gas ha reso possibile lo sviluppo del
ciclo 'a cottura rapida', che consente una notevole riduzione dei tempi produttivi;
· vetro: l'assenza di residui di combustione e la facilità di regolazione della
temperatura rendono il gas particolarmente adatto all'alimentazione dei forni a
ciclo continuo per la produzione vetraria sia 'a lastre' che 'cava';
· oreficeria: in virtù della sua flessibilità d’utilizzo e purezza di fiamma, il gas
naturale è ampiamente utilizzato per la costruzione e saldatura di oggetti preziosi;
· tessitura: il gas naturale fornisce l'energia necessaria alla rasatura del pelo o delle
pezze e al termofissaggio;
· carta: si ricorre al metano per l’essiccamento veloce degli inchiostri.
Settore commerciale
Il consumo del gas naturale dai clienti classificati come commerciali ha rappresentato
il 16% delle vendite totali di gas degli Stati Uniti nel 1997. Il consumo commerciale
del gas riguarda il raffreddamento (condizionamento e refrigerazione), i servizi di
ristorazione (nella cucina), i motel e gli hotel (riscaldamento di ambienti), gli ospedali,
i cantieri edili pubblici e le vendite al dettaglio.
In virtù dei loro elevati standard di efficienza energetica i condizionatori a gas naturale
costituiscono la più valida alternativa ai tradizionali sistemi elettrici e vengono
impiegati tanto per garantire alti livelli di confort negli edifici civili (abitazioni,
ospedali, alberghi, palazzi-uffici) quanto per assolvere alle diverse necessità del settore
industriale (condizionamento degli ambienti di lavoro, processi produttivi,
conservazione degli alimenti, ecc.).
Le macchine a gas per il condizionamento ambientale possono essere di due tipi:
1. ad assorbimento che utilizzano il ciclo frigorifero per il servizio estivo e operano
come semplici caldaie d'inverno;
2. a compressione che impiegano il ciclo frigorifero sia d'estate che d'inverno. Nella
stagione fredda, tuttavia, agiscono come 'pompe di calore' trasferendo l'energia
termica dalla sorgente esterna a bassa temperatura all'ambiente interno riscaldato.
La possibilità di scegliere tra le due tecnologie, entrambe funzionali e competitive,
nonché tra una vasta gamma di potenze e modelli, consente di soddisfare le più diverse
esigenze di ogni tipo di clientela
Le cucine a gas naturale sono molto diffuse nei servizi di ristorazione, con esse è
possibile dosare in modo ottimale il calore variando l'intensità della fiamma; inoltre,
durante la cottura in forno la combustione del metano libera del vapore acqueo che
ammorbidisce gli alimenti evitandone l'essiccazione. Tali caratteristiche, oltre alla
garanzia di continuità della fornitura, fanno del metano il combustibile più apprezzato
sia nell'uso domestico che in quello professionale.
Autotrazione
Il gas naturale conosce un sempre crescente successo anche come combustibile per gli
autoveicoli. Oggi nel mondo circolano oltre un milione di vetture a gas naturale
(320.000 in Italia) e le case automobilistiche investono sempre maggiori risorse nella
progettazione di nuovi modelli con questo tipo di alimentazione.
Il gas naturale presenta un certo numero di vantaggi rispetto agli altri combustibili per
autotrazione: si brucia più in modo pulito; costa di meno; ha un indice di sicurezza
provato; ed è una fonte di energia abbondante e sicura.
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Per le sue qualità ecologiche, il metano è destinato a svolgere un ruolo sempre più
importante nel mercato dei veicoli a minimo impatto ambientale, in particolare nelle
grandi aree urbane afflitte dal problema dell’inquinamento atmosferico.
Con le sue 300 stazioni di servizio, destinate a raddoppiare nei prossimi quattro o
cinque anni, l’Italia è dotata della rete di rifornimento di metano per autotrazione più
vasta di tutta l’Unione Europea
Produzione di energia elettrica
Nel 1997, circa il 14% del gas naturale consumato negli Stati Uniti sono stati usati per
generare energia elettrica. Grazie ai suoi numerosi benefici economici ed ambientali,
negli ultimi anni il gas naturale si è trasformato nel combustibile fossile preferito per
la produzione di elettricità. Negli anni 70 e 80 la produzione energetica era orientata
verso il carbone e le centrali nucleari, ma una combinazione dei fattori economici,
ambientali e tecnologici ha provocato uno spostamento verso il gas.
I sistemi di cogenerazione e di combined-cycle sono le tecnologie più efficienti per
produrre l'elettricità da gas naturale. Entrambi riutilizzano il calore che normalmente
veniva perso. le centrali elettriche a combined-cycle usano il calore generato calore per
produrre più elettricità, mentre quelle a cogenerazione sfruttano l'energia termica
recuperata per fornire il calore necessario a compiere altre operazioni.
L'elettricità prodotta negli Stati Uniti dai sistemi a combined-cycle ammonta a circa
9.000 MW, quota che dovrebbe ulteriormente innalzarsi nei prossimi anni grazie alle
caratteristiche di funzionamento economiche, ambientali ed attraenti di questi sistemi
del gas naturale.
Gli impianti delle turbine a ciclo combinato generano più efficientemente l'elettricità
rispetto alle centrali elettriche dei combustibili fossili convenzionali (petrolio e
carbone), con rendimenti vicini al 60%, rispetto a 30 – 35% delle tradizionali central,
richiedono minori costi di costruzione e manutenzione e hanno un’affidabilità di
funzionamento maggiore.
Sono inoltre da preferire rispetto alla produzione di carbone per un minore impatto
ambientale infatti non produce i rifiuti solidi associati alle unità del carbone, riducono
dell’1% la produzione di anidride solforosa e di particolati e di circa l’85% quella
degli ossidi di azoto rispetto alle produzioni di carbone.
Tra gli utilizzi innovativi del gas naturale un ruolo di primo piano spetta alla
cogenerazione, ovvero la produzione combinata di energia elettrica e calore.
La cogenerazione è l'uso di un'energia primaria, come gas naturale, per produrre in
sequenza il calore e l'elettricità. Il concetto è basato sul recupero e sull'uso dei cascami
di calore prodotti durante la generazione di elettricità che nelle altre centrali elettriche
sarebbero perse, con conseguente riduzione dell’efficienza rispetto alla cogenerazione.
Ad esempio, un motore alimentato a metano produce elettricità e i fumi di scarico
sono poi impiegati come fonte termica, ad esempio per riscaldare l'acqua. Vengono
così prodotte in modo combinato energia elettrica ed energia termica che se invece
provenissero da processi di produzione separati richiederebbero quantità ben maggiori
di energia primaria. Un processo, quindi, che ottimizza l'impiego delle risorse
energetiche con notevoli benefici economici e ambientali.
Il gas naturale è il combustibile economicamente preferibile nelle applicazioni di
cogenerazione industriale e commerciale, soprattutto a causa dei costi fissi e di
gestione più bassi e perché è il combustibile fossile più pulito.
Una varietà di tecnologie di cogenerazione del gas naturale sono attualmente in uso,
compreso le piccole unità preimballate che comprendono tutti i componenti necessari
per un sistema di cogenerazione, così come i sistemi industriali high-efficiency delle
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turbine a gas e della turbina a vapore. Questi sistemi di cogenerazione del gas naturale
sono disponibili nei formati che variano da 2,2 KW a diverse centinaia di MW.
Grazie allo sviluppo tecnologico di nuove e più efficienti turbine e macchine
alimentate a gas naturale la cogenerazione, un tempo sfruttata solo nella grande
industria, sta oggi diffondendosi anche nella piccola e media industria e nel terziario.
In particolare, i sistemi di cogenerazione rappresentano una soluzione efficace per
ridurre i costi di energia elettrica e riscaldamento nell’industria cartiera, farmaceutica,
alimentare, tessile, nella raffinazione del petrolio, ed in altre industrie petrolchimiche,
così come negli ospedali, nelle università, negli hotel, nei centri di calcolo e nei centri
commerciali.
BENEFICI AMBIENTALI [1, 3, 4]
Usando il gas naturale al posto di altri combustibili si può contribuire a combattere i
problemi ambientali legati a emissioni di gas serra, pioggia acida, smog, rifiuti solidi
ed inquinamento dell'acqua.
Il gas è una fonte energetica ecologica perché la sua combustione produce
prevalentemente vapore d’acqua e anidride carbonica (quest’ultima in misura inferiore
al petrolio e al carbone). Dalla combustione sono praticamente assenti prodotti
solforosi e polveri, e solo ad alte temperature possono svilupparsi ossidi di azoto,
peraltro in quantità limitate.
Si stima che l'utilizzo del gas naturale in Italia nel 1998 abbia evitato l'emissione in
atmosfera di 860 mila tonnellate di ossidi di zolfo, 160 mila tonnellate di ossidi di
azoto, 80 mila tonnellate di polveri e di 51 milioni di tonnellate di anidride carbonica;
In più, rispetto al petrolio, al carbone e ai processi nucleari, il processo del gas naturale
non produce virtualmente rifiuti solidi ed ha molto meno effetto su qualità dell'acqua.
Effetto serra: i gas naturali, quali il vapore acqueo, l'anidride carbonica, il metano, il
protossido d'azoto e l'ozono, contribuiscono a rendere la terra abitabile per gli esseri
umani. Ma quando a questi gas naturali si aggiungono quelli prodotti artificialmente,
essi vanno a formare nell'atmosfera una cappa simile alle pareti di vetro ed al tetto di
una serra, intrappolando il calore dal sole. Questo fenomeno detto "effetto serra"
impedisce che il calore fuoriesca dalla terra, aumentando di fatto la temperatura media
della terra e provocando l’innalzamento del livello di mare a causa dello scioglimento
dei ghiacciai.
Anche se ancora si discute sull’effettivo cambiamento globale del clima, la causa
primaria si pensa possa essere l’emissione di anidride carbonica (CO2). Anche se non è
il più pericoloso dei gas serra, la CO2 ha un tempo di permanenza nell’atmosfera
relativamente lungo ed è anche quello che ha il maggior livello di emissione. Nel
1996, le emissioni di CO2 hanno rappresentato l’85% delle emissioni totali di gas serra
degli Stati Uniti.
Usando il gas naturale si possono ridurre le emissioni di gas serra infatti una volta
bruciato, il gas naturale, per produrre la stessa quantità di energia, emette il 45% in
meno di CO2 rispetto al carbone e il 30% in meno rispetto al petrolio.
Un rapporto sulle emissioni di gas serra dell’EIA ha notato che i cambiamenti nelle
emissioni dell'anidride carbonica negli Stati Uniti dipendono dal consumo di energia
totale e da come essa viene ricavata, infatti durante gli anni 80 e 90 l’incremento
dell’uso di gas naturale ha contribuito a ridurre il livello delle emissioni di gas serra.
Secondo uno studio recente intrapreso insieme da EPA e dall'istituto di ricerca del gas
(GRI), il gas naturale è il combustibile fossile migliore per ridurre le emissioni. Poiché
il metano è un gas serra più potente rispetto alla CO2 , lo studio di EPA/GRI ha cercato
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di determinare se la le emissioni di metano dall'industria del gas naturale fossero tali
da ridurre o persino eliminare i benefici della riduzione di emissioni di CO2 apportato
dalla combustione del gas naturale.
Lo studio ha trovato che i benefici superano l’effetto che l’incremento di emissioni del
metano potevano avere. Specificamente, il rapporto ha scoperto che l’uso del petrolio
ha almeno 1,4 volte più effetto sul potenziale riscaldamento del globo, e il carbone 1,5
volte, rispetto all’effetto prodotto dal gas naturale.
Piogge acide: il deposito acido, spesso chiamato "pioggia acida," si verifica quando le
emissioni degli ossidi dell'anidride solforosa e dell'azoto reagiscono nell'aria con
acqua, ossigeno e l'altra materia formando residui silicei. Questi residui allora cadono
a terra nella forma asciutta (quali le particelle o il gas) o nella forma bagnata (quali
pioggia, neve e nebbia) e possono essere trasportati ovunque dal vento. La pioggia
acida può apportare problemi alla salute umana, in particolare alla respirazione e al
cuore.
Nel 1994, gli impianti elettrici erano la principale causa delle emissioni di anidride
solforosa negli Stati Uniti, la maggior parte di queste emissioni erano dovute ai gas di
combustione del carbone. La combustione di gas naturale non produce virtualmente
SO2 infatti il carbone emette 1.700 pounds di SO2 per miliardo di BTU di energia
consumati, rispetto ai 0,6 pounds del gas naturale. Di conseguenza, l’aumento dell'uso
di gas naturale nelle centrali elettriche e nelle può contribuire a ridurre le emissioni
che causano la pioggia acida.
Le tecnologie che sfruttano il gas naturale per ridurre le emissioni di SO2, NOx sono:
Co-firing: Il gas naturale viene bruciato insieme a carbone o petrolio; Questo processo
può ridurre significativamente le emissioni SO2, NOx.
Fuel-switching: Il gas naturale può sostituire i combustibili più sporchi quei mesi più
caldi in cui i livelli della pioggia acida sono elevati ed l’uso del gas è basso.
Cogenerazione: è una tecnica con la quale il vapore generato dalla produzione di
elettricità viene riutilizzato. In questo modo si consuma 25% in meno di energia
rispetto a un impianto tradizionale e in più si riducono dell’1% le emissioni della SO2 e
della metà quelle degli NOx sempre rispetto a un impianto a base di carbone o di
petrolio, anche se questo utilizza apparecchiature antinquinamento.
Smog: il livello al suolo dell’ozono, che è il principale costituente dello smog, è uno
dei principali problemi della qualità dell’aria. Anche una breve esposizione può essere
dannoso per persone asmatiche e con problemi a livello del sistema respiratorio e
rende la respirazione più difficoltosa durante gli sforzi. A differenza degli altri
inquinanti, il problema dell’ozono al livello del suolo non è legato alla sua diretta
emissione nell’aria da parte di fonti specifiche, ma è formato da una complessa
reazione chimica con gli ossidi di azoto, CO e altri composti miscelati in presenza dei
raggi solari. Questa è la motivazione per cui lo smog è più intenso durante l’estate.
Secondo quanto emerso da un’indagine dell’ U.S. Environmental Protection Agency
(EPA) le emissioni che contribuiscono al problema dell’ozono al livello del suolo,
sono principalmente gli NOx emessi dai gas di scarico dei mezzi di trasporto, gli
impianti per la produzione di energia e le caldaie industriali. I motori dei veicoli,
sempre secondo questa indagine, sono responsabili di circa la metà delle emissioni
totali di CO negli USA.
Il gas naturale rappresenta una soluzione flessibile ai problemi dell’ozono; di seguito
vengono riportati i più importanti accorgimenti grazie ai quali il gas naturale è in
grado di ridurre lo smog:
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uso stagionale del gas naturale per il controllo degli NOx: uno dei rimedi più
efficaci per ridurre le emissioni nocive all’ozono attuato nel Nord Est degli USA è
quello di alimentare le utilities elettriche e gli impianti industriali con gas naturale
durante i mesi estivi. Questo parziale uso del gas naturale fa parte di una tecnica di
salvaguardia ambientale chiamata "seasonal fuel switching" ed è stata approvata
dall’EPA nel 1993 come tentativo di ridurre le emissioni di NOx . Uno studio condotto
nel 1995 dalla Coalition for Gas-Based Environmental Solutions ha stimato che questa
tecnica è in grado di ridurre di circa il 50-70% le emissioni nocive per l’ozono nel
Nord Est degli USA che è afflitto dallo smog. Lo studio ha quantificato in 4700-6700
tonnellate la riduzione potenziale di NOx se venisse utilizzato il gas naturale da
maggio a settembre.
Altri usi industriali: sostituendo un impianto per la produzione di energia che usa il
carbone come combustibile con un nuovo impianto a ciclo combinato che usa invece
come combustibile gas naturale si potrebbero ridurre di circa il 90% delle emissioni di
NOx . Inoltre le industrie, utilizzando il gas naturale acquisterebbero una maggiore
competitività: le nuove tecnologie in cui si usa il gas naturale come combustibile sono
più efficienti e convenienti; poiché i costi energetici incidono dal 5 al 10% sul costo
totale di molti prodotti fabbricati negli USA, i prezzi energetici più bassi potrebbero
rendere le compagnie più competitive sul mercato.
Riduzione del particolato: nell’immaginario collettivo lo smog è associato alla
nebbia scura che aleggia sulle aree metropolitane. Queste “nuvole” marroni o grigie
spesso contengono particolati, vale a dire particelle abbastanza scure da apparire come
fumo o fuliggine, ma molto piccole da essere viste solo col microscopio. L’uso del gas
naturale al posto dei combustibili più sporcanti riduce le emissioni dei particolati.
Questo è il motivo per cui molte aziende dei trasporti pubblici stanno sostituendo i
vecchi autobus a diesel con quelli a gas naturale e stanno promovendo un maggior uso
di altri veicoli leggeri alimentati a gas naturali.
Anche le stufe a legno e i caminetti contribuiscono alle emissioni di particolati, tanto
che in alcuni stati ubicati nell’area delle Rocky Mountain, del Southwest del Pacific
Northwest limitano o proibiscono la combustione del legno nelle case, mentre
incoraggiano l’uso del gas naturale che non emette fumo, fuliggine o particolati.
FONTI E RIFERIMENTI:
[1]: http://www.italgas.it
[2]: http://www.eni.it
[3]: http://www.aga.org
[4]: energialab (ingg. Doria, Forni, Andretta, Puglioli)
[5]: http://www.naturalgas.org
www.energialab.it
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