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I COMBUSTIBILI FOSSILI
 

Ovvero le risorse energetiche non rinnovabili, cioè presenti in quantità limitate e, pertanto, destinate a esaurirsi, ne fanno parte il carbone, il petrolio e il gas naturale.
I combustibili fossili contengono l'energia chimica che, nel passato, fu accumulata nelle molecole organiche; quando bruciamo il carbone, il petrolio o il gas naturale, si ha la trasformazione dell'energia chimica in energia termica.

IL CARBONE
Il carbone è un fossile di origine vegetale: esso si è formato dalla fossilizzazione delle foreste dell 'Era Paleozoica (in particolare del Carbonifero, fra 345 e 280 milioni di anni fa).
I resti vegetali, ricoperti da strati di sedimenti e sottoposti quindi a forte pressione e alta temperatura, sono andati incontro a una progressiva trasformazione, consistente nell'eliminazione di ossigeno, idrogeno e azoto, sotto forma di acqua e ammoniaca, grazie alla decomposizione operata da batteri anaerobi, con conseguente aumento della percentuale di carbonio.
Questo processo, detto carbonizzazione, ha portato, col tempo, a carboni sempre più ricchi di carbonio, che vengono, perciò, indicati con nomi diversi; in base al contenuto crescente di carbonio i carboni fossili vengono così denominati:
(tra parentesi la percentuale di carbonio presente)

	Torba (55,5)
	Lignite (73)
	Litantrace (84)
	Antracite (93)

Il carbone, che oggi estraiamo, è formato da carbonio, idrogeno, ossigeno, azoto (materiale organico) e piccole percentuali di argilla, calcite, zolfo e acqua (materiale inorganico) . I carboni fossili hanno un diverso potere calorifico, cioè con la combustione di 1 kg di sostanza, producono diverse quantità di calore; quanto più è alta la percentuale di carbonio, tanto maggiore è il potere calorifico: la lignite ha un potere calorifico di circa 4800 kca1/kg, l' antracite di circa 8000 kca1/kg. L'Antracite e la Lignite vengono scaldate con potenti getti di aria calda per disidratarle ed ottenere dei gas combustibili che si originano dagli altri elementi presenti, il carbone cosi' ottenuto viene chiamato Coke, ed è  quello di maggior interesse industriale in quanto supera le 9000 kcal/kg.

Il carbone è stato la fonte energetica più utilizzata, dall'inizio dell'era industriale fino ai primi del Novecento, quando è stato superato dal petrolio. Dagli anni Settanta, quando scoppiò la crisi petrolifera con il timore dell ' esaurimento delle riserve di petrolio, il carbone ha avuto un nuovo rilancio, ma, in questi ultimi anni, sembra nuovamente in regressione perche', fra i combustibili fossili, è quello che genera il maggiore inquinamento atmosferico, infatti produce ossidi di zolfo, anidride carbonica e polveri finissime, denominate PM10, che, restando sospese in aria per molto tempo, possono finire nei nostri polmoni col rischio di generare tumori.
Il carbone viene utilizzato per produrre acciaio ed energia elettrica, in questo caso producendo il vapor d'acqua che alimenta le turbine .

IL PETROLIO

Il petrolio è una miscela di idrocarburi liquidi, cioè di lunghe catene di atomi di carbonio e idrogeno, che deriva dalla fossilizzazione di resti organici animali, in genere del plancton, in ambiente marino.
Alla loro morte i microrganismi del plancton, caduti sul fondo, si mescolano ai detriti inorganici, formando un fango, il sapropel; in questo ambiente, povero di ossigeno, i batteri anaerobi iniziano la trasformazione delle sostanze organiche in idrocarburi.

I processi di diagenesi, che trasformano i sedimenti in rocce, determinarono la solidificazione dei fanghi con la formazione dei diversi idrocarburi: di questi, i più leggeri risalirono nelle cavità delle rocce fino a trovare strati impermeabili. 

Le rocce serbatoio, da cui oggi li estraiamo, sono rocce porose contenenti idrocarburi e gas, limitate superiormente da rocce impermeabili. 
Il petrolio è la fonte energetica attualmente più utilizzata perche' ha un potere calorifico molto alto: tra 10000 e 11 000 kcal/kg; esso fornisce circa il 40 % dell'energia utilizzata nel mondo, ma i maggiori consumatori di petrolio, cioè i paesi industrializzati, non sono i maggiori produttori: secondo recenti studi le riserve sono in via di esaurimento ed entro il prossimo decennio si andrà incontro ad una nuova crisi petrolifera.

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Per estrarre il greggio, cioè il petrolio allo stato naturale, si eseguono trivellazioni del suolo per raggiungere il bacino, a questo punto la pressione dei gas presenti esercita la forza necessaria a spingerlo fuori, ma una volta esaurita, l'estrazione del greggio per mezzo di pompe è antieconomica, cio' comporta che la parte da noi prelevata da un bacino non superi il 30% del totale. Per sopperire a tale inconveniente sempre piu' spesso si inietta nel bacino acqua, con lo scopo di spingere fuori il petrolio dal basso, in quanto l'acqua ha un maggior peso specifico e si deposita sul fondo

Il greggio, però, non può essere utilizzato così come viene estratto; viene quindi sottoposto a raffinazione, cioè a processi di distillazione frazionata, che consente di separarlo in diverse frazioni.
Il petrolio, riscaldato ad alte temperature, viene spinto in una torre di distillazione dove, per raffreddamento, si condensano prima le parti più pesanti, poi quelle più leggere. Le frazioni così ottenute sono:

• frazione gassosa, (fino a 4 atomi di Carbonio per molecola) formata da gas che vengono compressi e, resi liquidi, vengono utilizzati come combustibili, in genere per uso domestico, industriale o per autotrazione

• benzine, (fino a 9 atomi di Carbonio per molecola, ma principalmente isottano) utilizzate come combustibile per motori a combustione interna

• cherosene, (fino a 15 atomi di Carbonio per molecola) utilizzato come combustibili per impianti di riscaldamento e turbine aereonautiche, navali ed elettriche

• gasolio,(fino a 19 atomi di Carbonio per molecola, ma principalmente cetano), è il combustibile dei motori diesel

• oli lubrificanti, (oltre i 19 atomi di Carbonio per molecola)usati per la lubrificazione di parti meccaniche

• residuo, (costituito de molecole semisolide) da cui si ottengono bitume e asfalto

Nei prossimi anni forse potremo usare una benzina meno inquinante; infatti i ricercatori di un ' azienda petrolchimica americana hanno prodotto petrolio sintetico mescolando metano e aria.

Il processo utilizzato consiste nella liquefazione del metano; esso fu ideato dai chimici tedeschi F. Fischer e H. Tropsch nel 1923, ma venne poi abbandonato perche' troppo costoso. Oggi questa tecnica è stata ripresa con nuovi dispositivi che rendono l'operazione più economica.
Il vantaggio consiste nell'ottenere carburanti (benzina, gasolio e cherosene} che, bruciando, producono solo azoto, acqua e anidride carbonica, a differenza di quelli attualmente utilizzati che, contenendo zolfo e metalli pesanti, quando bruciano producono ossidi di azoto e anidride solforosa, gas fortemente inquinanti.
Il petrolio ha il vantaggio di essere facilmente trasportabile, tramite oleodotti, navi-cisterna e autobotti, ma i suoi derivati, bruciando, producono gas inquinanti come gli ossidi di azoto, l' anidride solforosa e l' anidride carbonica.

IL GAS NATURALE

Il gas naturale è una miscela di idrocarburi gassosi, formati da atomi di carbonio e di idrogeno. Il componente principale è il metano (CH₄), seguito da etano (C₂H₆), propano (C₃H₈) butano (C₄H₁₀) e pentano (C₅H₁₂).
Si origina insieme al petrolio, cioè deriva dalla fossilizzazione di organismi animali in ambiente lagunare anaerobico.
Il gas naturale è utilizzato sempre di più come fonte energetica perche' ha un elevato potere calorifico (tra 10 000 e 12000 kcal/m3) ed è molto abbondante in natura.

Tali gas vengono usati in campo domestico, autotrattivo e nella produzione di energia elettrica come ed insieme al carbonee al petrolio.