U.F. II.6 Metano e Gas naturale liquefatto (GNL). Nel mondo

U.F. II.6 Metano e Gas naturale liquefatto (GNL).
Nel mondo industrializzato si fa un ampio uso del combustibile chiamato <<gas naturale>>,
formato essenzialmente da metano oltre a piccole quantità di etano e di propano. Normalmente il
trasporto del gas avviene mediante condotte che dai giacimenti arrivano alle abitazioni degli utenti,
per il riscaldamento e la cottura dei cibi, e ad alcune centrali elettriche che lo utilizzano come
combustibile alternativo al carbone o al petrolio per produrre elettricità, in quanto meno inquinante:
CH 4 + 2O2 ( g ) → CO2 ( g ) + 2 H 2 O (l )
→ ΔΗ = −890kJmol −1
= -55,6 kJ per grammo di combustibile.
Purtroppo, dove non esistono gasdotti, il gas naturale che si forma nel processo di produzione del
petrolio, direttamente nei giacimenti petroliferi, viene disperso direttamente nell’atmosfera o lo si
incendia (ovvero lo si lascia bruciare all’aria aperta), aggravando così il carico atmosferico dei gas
serra.
In diversi Paesi europei in Canada e Nuova Zelanda, il gas naturale fortemente compresso (GNL
prevalentemente metano) viene utilizzato quale combustibile per veicoli. Dato il costo non
indifferente della conversione di un motore a benzina in uno che possa utilizzare il metano come
carburante, l’uso corrente del GNL per veicoli è stato inizialmente limitato ai taxi, e ad altri veicoli
in servizio continuo. Inoltre il metano compresso deve essere mantenuto a pressioni relativamente
elevate in modo da consentire l’immagazzinamento in volumi ragionevolmente piccoli: occorre
quindi utilizzare serbatoi per carburante dotati di pareti spesse. La legislazione italiana vieta il
ricovero di auto a metano in garage sotterranei.
Attualmente nel Nordamerica circolano più veicoli alimentati da GPL di quelli che utilizzano il
GNL, anche se l’energia interna che si sviluppa per grammo di propano consumato, 50,3 kJ, non è
elevata come quella prodotta dal metano, 55,6 kJ. L’energia che si libera dalla combustione della
benzina dipende dalla composizione del tipo di miscela in esame ma risulta, in genere, leggermente
inferiore a quella prodotta dal propano. Se paragonato alla benzina, anche il metano compresso
presenta vantaggi e svantaggi come qualsiasi combustibile per veicoli. Poiché le molecole del
metano non contengono alcuna catena di atomi di carbonio, la combustione di questo gas non forma
né libera nell’aria particolato o idrocarburi reattivi; la qualità dell’aria risulta quindi migliore se
viene usato il metano piuttosto che la benzina o il gasolio per motori diesel. La fuoriuscita del gas
metano dalle condotte durante il suo trasporto o dai tubi di scappamento dei veicoli (per la sua
incompleta combustione) è però causa di un incremento della temperatura globale del pianeta
poiché la vita media del metano nell’atmosfera supera il decennio ed è un gas che aggrava l’effetto
serra.
Gas naturale: miscela di idrocarburi gassosi alifatici, talvolta associati a giacimenti di petrolio e
anche di carbone fossile, il cui costituente principale è il metano CH4. L’origine del gas naturale è
legata a processi di decomposizione (o fermentazione) di sostanze organiche vegetali operati da
batteri anaerobi e può essere in comune con il petrolio; insieme a quest’ultimo, il gas naturale può
essere intrappolato all’interno di rocce permeabili (solitamente arenarie o calcari porosi) chiuse
verso l’alto da una barriera impermeabile. Poiché il gas naturale tende a sovrastare il petrolio per la
sua minore densità, lo si ritrova nella parte sommitale dei giacimenti. I campi di metano però sono
spesso isolati dai giacimenti di petrolio per diversa origine biologica o per trasmigrazione attraverso
le rocce sotterranee. In alcuni casi potrebbero avere origine dalla paleoatmosfera come quelli
intrappolati nelle scarpate continentali o nei fondali oceanici..
Composizione e impieghi. La composizione del gas naturale non è costante: il metano può
rappresentare anche il 99%, seguito dagli altri idrocarburi alifatici gassosi, quali etano, propano. Se
l’origine è comune a quella del petrolio sono presenti anche butano, pentano ed esano e in certi casi
idrocarburi alifatici e aromatici liquidi. Un gas naturale costituito quasi solo da metano è detto
secco; umido se invece contiene più di 14,3 cm3 di vapori di idrocarburi liquidi per m3. I gas
naturali comprendono anche sostanze non idrocarburiche, le più diffuse delle quali sono il biossido
di carbonio, l’azoto, il solfuro di idrogeno (o idrogeno solforato) e inoltre, elio, argo, vapor acqueo
e mercaptani. Il solfuro di idrogeno, in particolare, è tossico e corrosivo (i gas naturali per uso
domestico ne devono essere completamente privi).
I principali impieghi del gas naturale riguardano la produzione di calore, di energia elettrica,
l’autotrazione e lo sfruttamento chimico per ricavare nerofumo, ammoniaca, formaldeide, urea,
acetilene ecc.
TABELLA 4. PARAGONE TRA I POTERI CALORIFICI DI VARI COMBUSTIBILI
GASSOSI O LIQUIDI
Combustibile
kJ/mole
kJ/g
kJ/L
H2
-286
142
13
CH4
-890
55
40
C8H18
-5471
48
3.8*104
CH3OH
-726
23
10.8*104