Carbone

Il carbone è una sostanza naturale di origine fossile, conosciuto anche come carbon fossile, particolarmente ricca di carbonio. Il carbone fossile è composto da carbonio, idrogeno, azoto, ossigeno, zolfo e da altre sostanze volatili e minerali dette ceneri.

Il grado di umidità del carbone varia a seconda dello stadio di trasformazione. È molto alto nella torba (30%) per scendere progressivamente fino a livelli molto bassi nell'antracite (5%).

La formazione del carbone

La formazione del carbone fossile avviene mediante un lungo processo geologico di fossilizzazione e di carbonizzazione delle sostanze organiche delle foreste, durante il quale il carbonio contenuto nelle sostanze organiche vegetali si trasforma progressivamente in torba, in lignite, in litantrace e in antracite. La torba è il primo stadio di trasformazione del carbonio mentre l'antracite è l'ultimo stadio. Si stima che l'attuale antracite abbia avuto origine dal paleozoico, il litantrace dal mesozoico, le ligniti dal cenozoico e la torba, il primo stadio di trasformazione, al periodo neozoico.

Non è comunque detto che il processo geologico di trasformazione segua anche in futuro la medesima ripartizione per stadi sopra indicata in quanto le caratteristiche della vegetazione si è anch'essa modificata nel corso delle ere geologiche.

Tipi di carbone

Esistono i seguenti tipi di carbone:

• Torba. È un carbone di età recente originato da piante erbacee. La torba è un materiale leggero e spugnoso dalla colorazione variabile tra il colore marrone chiaro e il nerastro. La torba è anche caratterizzata da un elevato grado di umidità. Allo stato naturale può contenere fino al 90% di acqua. La percentuale di acqua si riduce intorno al 30% dopo un processo di lavorazione e di essiccazione. Date le caratteristiche è poco utilizzata come combustibile e maggiormente come materia prima per la produzione di concimi e fertilizzanti.
• Lignite. È un tipo di carbone a uno stadio più progredito di età stimata intorno agli 80 milioni di anni. La lignite è caratterizzata da un contenuto di carbonio del 70% e da un contenuto di acqua variabile tra il 20% e il 30%. Il potere calorifico della lignite oscilla tra 4000-6000 kcal/kg. La lignite conserva ancora tratti della struttura del legno da cui deriva. Ha un colore variabile tra il marrone scuro e il nero.
• Litantrace. È un tipo di carbone fossile originato dalle foreste presenti sul pianeta circa 250 milioni di anni fa. È caratterizzato da un contenuto di carbonio molto elevato, compreso tra il 75% e il 90%, e un contenuto di acqua ridotto al 5%. È un materiale solido e compatto dalla colorazione nera a volte brillante e altre opaca. È un buon combustibile. Il potere calorifico della litantrace oscilla tra 7000 e 8500 kcal/kg. Il litantrace è presente in grandi quantità sul pianeta ed è attualmente il carbon fossile più utilizzato per la produzione di energia. È utilizzato per il riscaldamento e per la produzione di coke, gas illuminante e catrame.
• Antracite. È il carbone più antico. Gli attuali giacimenti di antracite risalgono alle foreste presenti sul pianeta circa 400 milioni di anni fa. L'antracite è un materiale duro dal colore nero lucido. L'antracite ha un contenuto di carbonio molto alto, pari al 90%, e un potere calorifico pari o superiore a 8500 kcal/kg. Queste qualità lo rendono il carbon fossile migliore per la combustione. Tuttavia, è molto scarso e quindi molto costoso.

Il carbone come fonte energetica

Il carbone è la principale fonte di energia nella prima rivoluzione industriale, nel Settecento e nell'Ottocento, ed è ancora oggi una delle principali risorse di energia come combustibile fossile. Avendo tempi di formazione geologici il carbone è considerato una risorsa energetica esauribile. Il carbone fossile viene estratto dai giacimenti di carbone dagli strati sedimentari della roccia dove si è accumulato nel corso del tempo. Le miniere di carbone possono essere miniere sotterranee ( es. miniera a pozzo o a rampa ) oppure miniere a cielo aperto a seconda della profondità del giacimento.

L'impatto ambientale del carbone

L'utilizzo del carbone è anche una delle cause dell'inquinamento atmosferico locale e globale. Nella combustione del carbonio sono rilasciate nell'atmosfera grandi quantità di anidride carbonica (CO₂) e anidride solforosa che contribuiscono rispettivamente al peggioramento dell'effetto serra e alla formazione delle piogge acide.

Attualmente il carbone è soprattutto utilizzato per la produzione di energia elettrica nelle centrali termoelettriche. In particolar modo nei paesi sviluppati. In passato era usato anche per produrre il gas di città e il gas illuminante. Nei paesi poveri e in via di sviluppo è anche usato come fonte di energia per il riscaldamento domestico.