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nebbia giorgio
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Poche materie, nella storia umana hanno avuto altrettanta importanza quanto il petrolio che pure è entrato, prepotentemente, nella vita quotidiana di miliardi di persone, da poco più di un secolo. Eppure in questo periodo relativamente breve è diventato la merce prodotta e usata in maggiore quantità: circa quattro miliardi di tonnellate all’anno, alla pari con il carbone (come massa estratta), forse meno della massa delle pietre e dei materiali da costruzione, il doppio della massa dei cereali. Poche materie nella storia umana sono state altrettanto da una parte esaltate e desiderate per la loro utilità e dall’altra parte vituperate per i loro effetti ambientali negativi che si manifestano in diversissima forma nelle varie fasi dell’intero “ciclo del petrolio”. Si dovrebbe parlare piuttosto di “ciclo dei petroli”, al plurale, perché “il” petrolio si presenta in natura con diversissimi composizione, caratteri e qualità merceologica, a seconda della storia geologica di ciascun giacimento da cui viene estratto. Molto approssimativamente il petrolio greggio, formatosi poche centinaia di milioni di anni fa dalla decomposizione di residui organici per lo più di origine animale e marina, è costituito da miscele liquide di idrocarburi che vanno dallo stato fluido --- i “petroli leggeri” --- allo stato di fluidi densi, quasi catramosi --- i “petroli pesanti” --- allo stato di catrami incorporati in rocce sotto forma di “scisti bituminosi”, per ora ancora inutilizzati. Le varie caratteristiche dipendono dalla collocazione dei giacimenti --- talvolta nel sottosuolo dei continenti, talvolta nel sottosuolo delle zone marine, sul fondo delle piattaforme continentali che si estendono, con profondità di alcune centinaia di metri, lungo le coste di mari e oceani. Il petrolio a sua volta si trova a profondità variabili da poche centinaia ad alcune migliaia di metri sotto il livello del suolo, sia nei continenti sia al di sotto dei mari. A seconda della storia geologica dei materiali da cui si sono originati, i petroli contengono, insieme agli idrocarburi (i quali, a loro volta, presentano diversissime strutture, da alifatici ad aromatici), composti dello zolfo, dell’azoto, metalli, eccetera. Effetti ambientali dell’estrazione del petrolio. La prima fase del ciclo dei petroli consiste nella perforazione di pozzi costituiti da lunghi tubi verticali e nel pompaggio in superficie del petrolio, spesso frammisto ad acqua salina e fanghi. Esauriti i pozzi dei giacimenti poco profondi, le società petrolifere cercano, con raffinate tecniche geofisiche, di prevedere la presenza di altri giacimenti, sempre più profondi, e iniziano i processi di installazione dei pozzi di estrazione e pompaggio, spesso in zone desertiche o sul fondo dei mari; il petrolio greggio viene poi trasportato dapprima ai depositi e poi alle stazioni o porti di partenza verso le raffinerie. Già in questa prima fase si possono avere inquinamenti per perdite di petrolio in superficie o nel mare o in seguito alle operazioni di separazione delle acque saline e dei fanghi. Talvolta i pozzi petroliferi sono interessati da incendi, da calamità naturali o da atti di guerra, con inquinamento atmosferico o del suolo o dei mari. Effetti ambientali del trasporto del petrolio greggio Il petrolio greggio, estratto dai pozzi, non serve a niente. Dal punto di vista tecnico e commerciale sono importanti soltanto le varie frazioni di idrocarburi che si formano, in diversissime percentuali e composizione, durante la raffinazione. Le raffinerie possono essere collocate vicino ai pozzi petroliferi, ma più spesso sono lontane e il petrolio deve essere trasportato dai giacimenti alle raffinerie mediante condotte che attraversano montagne e talvolta interi continenti o per nave, se i giacimenti sono vicini alle, o collegati con le, coste Dal punto di vista dell’inquinamento i più delicati sono i trasporti con navi petroliere che raggiungono ormai una capacità di carico di centinaia di migliaia di tonnellate. Si può stimare che, dei quattro miliardi di tonnellate di petrolio estratti ogni anno, circa 1,5 o 2 miliardi di tonnellate siano trasportate per nave. Le petroliere caricano petrolio nei porti vicino ai giacimenti; dopo aver scaricato il petrolio destinato alle raffinerie devono effettuare il viaggio di ritorno dopo essere state riempite di acqua di zavorra; le compagnie di navigazione cercano di risparmiare sul tempo di viaggio e talvolta le petroliere hanno incidenti con perdita di petrolio nel mare o scaricano nel mare una parte dell’acqua di zavorra sporca di petrolio, una operazione vietata dalle leggi internazionali. Effetti ambientali della raffinazione La raffinazione è l’insieme di operazioni condotte ad elevata temperatura che permettono di separare le frazioni più o meno volatili di ciascun petrolio (distillazione frazionata). La distillazione frazionata deve essere condotta diversamente a seconda della natura di ciascun petrolio e fornisce alcune frazioni, ciascuna delle quali è ancora ben lontana dai prodotti che l’acquirente compra e che si conoscono come “benzine”, “gasolio”, oli combustibili, “virgin nafta”, bitume, eccetera Nel corso della distillazione frazionata “primaria” le raffinerie cercano di evitare che sfuggano nell’atmosfera gli idrocarburi a minore peso molecolare, più volatili, spesso accompagnati da polveri e altre sostanze inquinanti, bruciandoli all’aria; ogni raffineria di petrolio si riconosce per la presenza di un lungo sottile camino alla cui sommità si trova una fiamma continua (“la torcia”). I prodotti di combustione sono principalmente anidride carbonica e acqua, ma possono contenere anche sostanze solforate, dallo sgradevole odore caratteristico. Le varie miscele di idrocarburi ottenute dalla distillazione frazionata subiscono una serie di altri trattamenti per arrivare ad ottenere i prodotti richiesti dal mercato; questi trattamenti dipendono anch’essi dalla composizione del petrolio di partenza, il che suggerisce che le operazioni di raffinazione devono avere una certa elasticità perché il petrolio trattato può venire da diversi giacimenti. In certe città gli abitanti intuiscono la provenienza del petrolio trattato dalla vicina raffineria, a seconda della “puzza” che si sente nell’aria. Effetti ambientali dell’uso dei prodotti petroliferi I principali settori economici che assorbono i prodotti petroliferi si possono così schematizzare: (a) trasporti (benzine e gasoli); (b) centrali termoelettriche (oli combustibili); (d) riscaldamento domestico (gasolio); (e) industrie (oli combustibili); (f) petrolchimica (virgin nafta, frazioni “leggere” che si formano dalle benzine o dai gasoli in seguito ad un riscaldamento detto cracking, o frantumazione di alcuni degli idrocarburi in molecole più piccole, suscettibili di ulteriori trasformazioni per via chimica). La percentuale delle diverse utilizzazioni varia da paese a paese e a seconda delle condizioni del mercato e delle leggi ambientali. Effetti ambientali nel settore dei trasporti A seconda dello sviluppo economico, in ciascun paese circa il 30-40 per cento dei prodotti petroliferi è assorbito dal settore dei trasporti stradali.. Il motore a scoppio, praticamente l’unico utilizzato nei mezzi di trasporto stradali e anche in parte in quelli dei trasporti ferroviari e marittimi, funziona bruciando quasi esclusivamente prodotti petroliferi (combustibili alternativi come metano o alcol etilico hanno avuto e hanno finora un ruolo marginale). I principali carburanti per autotrazione sono le benzine, i gasoli e in parte il gas di petrolio liquefatto (GPL), la frazione più volatile della raffinazione del petrolio greggio; nel parlare di questi carburanti va usato il plurale perché la composizione di ciascuno di essi è stata modificata nel tempo proprio in seguito a leggi contro l’inquinamento atmosferico. Gli autoveicoli e anche gli aerei hanno mosso i primi passi utilizzando una frazione di idrocarburi liquidi volatili ottenuti da una grossolana raffinazione del petrolio. L’uso delle prime “benzine” comportava elevati consumi per ogni chilometro percorso e poneva dei limiti alla velocità e alla potenza dei motori. A mano a mano che il mercato richiedeva veicoli più veloci, venivano perfezionati i motori aumentando il ”rapporto di compressione”; quanto maggiore è tale rapporto tanto maggiore è la potenza ottenibile dalla combustione dei carburanti; le benzine in commercio (siamo negli anni venti del Novecento) si rivelarono inadeguate. Migliori benzine si ottenevano con perfezionamenti nei processi di raffinazione e con l’addizione di sostanze “antidetonanti” fra cui ebbe grande successo il piombo tetraetile, un composto metallo-organico altamente tossico, ottenuto con un pericoloso processo. Ben presto fu denunciata la pericolosità di tale additivo, ma per molti decenni non fu possibile trovare migliori alternative per l’alimentazione di autoveicoli sempre più potenti e degli aerei ad elica. La graduale eliminazione del piombo tetraetile fu resa possibile da una parte dalla diffusione dei motori a reazione per aerei, che usano una frazione petrolifera simile al gasolio; dall’altra parte dai perfezionamenti nei processi di raffinazione che consentono di migliorare la qualità delle benzine (aumento del “numero di ottano”) senza ricorrere ad additivi tossici. Anche se tali perfezionamenti hanno comportato un aumento, nella benzina, della frazione di idrocarburi “aromatici” che sono in parte anch’essi tossici. La principale fonte di inquinamento atmosferico dovuto al trasporto stradale deriva dal fatto che i motori a scoppio sono tanto più efficienti quanto più elevato è il numero di giri (cioè la successione di rapide combustioni nel motore stesso); in tali condizioni il carburante brucia in maniera parziale e dal tubo di scappamento vengono immessi nell’atmosfera, oltre all’anidride carbonica e al vapore acqueo, anche ossido di carbonio, velenoso, ossidi di azoto e sottili polveri tossiche. Effetti ambientali dei prodotti petroliferi nel riscaldamento di edifici Negli anni 40 e 50 del Novecento il riscaldamento domestico e degli edifici avveniva utilizzando carbone, poi ”gas di città” (“gas illuminante”), ottenuto dalla distillazione del carbone, inquinante e tossico per la presenza di ossido di carbonio. In seguito alla crescente disponibilità di prodotti petroliferi si è diffuso il riscaldamento degli edifici con olio combustibile che, bruciando spesso in maniera difettosa, inquinava l’atmosfera delle città con polveri, spesso cancerogene, e composti solforati. Dopo una decina d’anni è stato vietato l’uso dell’olio combustibile ed imposto l’uso del gasolio, meno inquinante. A mano a mano che il mercato ha reso disponibile, anche nelle città, il gas naturale, ancora meno inquinante, è stato incentivato l’uso di questo combustibile al posto del gasolio. Così, in pochi anni, si è passati dal riscaldamento basato sul carbone, a quello ottenuto con due prodotti petroliferi, al gas naturale. Si tratta di un esempio di come la crescente sensibilità nei confronti del diritto all’ambiente pulito ha sollecito normative più rigorose che, a loro volta, hanno provocato mutamenti nell’approvvigionamento del petrolio e nei processi di raffinazione. Le leggi antinquinamento, per esempio, hanno imposto che gli oli combustibili e il gasolio venissero commerciati con limiti rigorosi del contenuto in zolfo; per adeguarsi a queste norme le raffinerie hanno introdotto dei processi di desolforazione che generano come sottoprodotto zolfo, una merce, derivata da processi di depurazione, vendibile all’industria chimica Altri usi inquinanti dei prodotti petroliferi Dopo il consumo per i trasporti e per il riscaldamento domestico, un terzo importante uso dei prodotti petroliferi è rappresentato dalle centrali termoelettriche. Queste possono essere alimentate con carbone, con oli combustibili più o meno viscosi (più o meno “pesanti”) o con gas naturale; la scelta del combustibile dipende dalle norme antinquinamento. Gli agenti inquinanti sono costituiti essenzialmente da polveri, ossidi di zolfo, ossidi di azoto; in Italia le norme antinquinamento devono adeguarsi a quelle europee e si sono così diffusi, nelle principali centrali a olio combustibile, impianti di desolforazione e di denitrificazione. Petrolio e effetto serra Un breve cenno merita il rapporto fra petrolio e effetto serra, la causa del lento graduale riscaldamento dell’atmosfera terrestre e delle conseguenti modificazioni climatiche. Tale effetto serra deriva dalla immissione nell’atmosfera di anidride carbonica e di altri gas che si formano per lo più dalla combustione dei combustibili fossili (carboni, prodotti petroliferi, gas naturale). Per unità di energia liberata l’emissione di anidride carbonica è maggiore nel caso dei carboni fossili, minore nel caso dei prodotti petroliferi e ancora minore nel caso del gas naturale. Ogni anno nell’atmosfera vengono immessi circa 25 miliardi di tonnellate di anidride carbonica; di questi circa 10 provengono dalla combustione dei carboni fossili, 10 da quella dei prodotti petroliferi e circa 5 dalla combustione del gas naturale. Il petrolio e i suoi derivati non sono quindi i principali responsabili dell’effetto serra, pur dando un contributo rilevante a questo preoccupante fenomeno di alterazione ambientale. Un cenno merita pure il dibattito sul possibile esaurimento dei giacimenti petroliferi; le stime forniscono risultati molto contrastanti, ma si ritiene che le riserve mondiali di petrolio greggio raggiungibile con le attuali tecniche siano fra 150 e 200 miliardi di tonnellate; se i consumi continuassero intorno all’attuale valore, di circa 4 miliardi di tonnellate all’anno, tali giacimenti verrebbero ad esaurirsi in poche decine di anni. Un graduale impoverimento dei giacimenti di petrolio si sta già osservando da anni negli Stati Uniti.