Scarica Energia rinnovabile e non rinnovabile. Combustibili fossili e biocombustibili. e più Guide, Progetti e Ricerche in PDF di Chimica solo su Docsity! Energie rinnovabili e non rinnovabili Le energie rinnovabili sono quelle fonti di energia che si rigenerano dopo ogni utilizzo e sono inesauribili. Al contrario, le fonti di energia non rinnovabile sono disponibili solo in quantità limitate e, una volta terminata la scorta di cui dispone il nostro pianeta, non saranno più utilizzabili. Le fonti di energia rinnovabili sono quelle presenti in natura (dall'acqua al vento, al sole) e non vengono utilizzate direttamente, ma viene sfruttata la loro forza. Le energie rinnovabili sono, quindi, considerate la vera soluzione per il futuro in termini di maggiore sostenibilità e salvaguardia dell’ambiente e della salute degli esseri umani. Il Goal 7 dell’Agenda 2030 per lo Sviluppo Sostenibile, sottoscritta il 25 settembre 2015 dai governi dei 193 Paesi membri delle Nazioni Unite e approvata dall’Assemblea Generale dell’ONU, ha come obiettivo ENERGIA PULITA ED ACCESSIBILE. LE FONTI DELL’ENERGIA NON RINNOVABILE: I combustibili fossili: sono tutti quei combustibili che si sono formati, nel corso delle diverse ere geologiche, per trasformazione di materia organica in forme altamente stabili e ricche in atomi di carbonio. Il carbonio è ciò che brucia per produrre attivamente energia: più ce n’è, più il combustibile sarà efficiente. Tra i combustibili fossili più utilizzati al giorno d’oggi troviamo il petrolio e gli altri idrocarburi naturali, il carbone e il gas naturale. L’energia nucleare: l’uranio e gli altri combustibili nucleari sono presenti in natura all’interno di rocce, nel suolo, nelle falde acquifere e persino in alcuni organismi viventi. Come per le risorse energetiche fossili, anche questi sono presenti in quantità limitate e l’origine di tutti i depositi attualmente conosciuti risale addirittura alla nascita del pianeta Terra. I vantaggi dell’energia non rinnovabile: § E’ facilmente utilizzabile. § Può essere trasportata, immagazzinata e utilizzata quando serve. § Queste fonti producono molta energia. Gli svantaggi dell’energia non rinnovabile: § Si tratta di fonti esauribili. § Le fonti sono presenti soltanto in alcuni Paesi che ne determinano la disponibilità e il prezzo. § Quando sono bruciate producono anidride carbonica, anidride solforosa, ossidi di azoto e polveri; sono quindi fra i maggiori responsabili dell’effetto serra e dell’inquinamento atmosferico. § Molti Paesi avanzati consumano quantità elevatissime di energie non rinnovabili e, pur producendole, le comprano altrove per conservare intatte le proprie riserve. Spendono così ingenti capitali per procurarsele. COMBUSTIBILI FOSSILI e BIOCOMBUSTIBILI Come abbiamo visto in precedenza, i combustibili fossili fanno parte delle fonti di energia non rinnovabile. Fino all'Ottocento la maggior parte dell'energia derivava dalle biomasse come ad esempio il legno e gli scarti vegetali. All'inizio della Rivoluzione Industriale il legname era così sfruttato da eliminare molte foreste dell'Inghilterra. Così si iniziò ad usare un'altra fonte energetica più abbondante, ovvero il carbone. Il carbone è un combustibile fossile costituito per lo più da carbonio e tracce di idrocarburi. In pochi decenni il legname fu sostituito dal carbonio perché nella combustione si potevano raggiungere temperature molto più elevate, consentendo di alimentare macchine industriali e di forgiare i metalli con cui erano costruite. Intorno al 1870 l'impiego del carbone superò quello del legname in gran parte dell'Europa e le nazioni industrializzate ricavavano dal carbone il 95% dell'energia. Nel ‘900 vediamo l’uso del petrolio, un'altra fonte fossile costituita da una miscela di idrocarburi allo stato liquido. Esso, una volta raffinato, poteva diventare benzina o nafta, carburanti liquidi utilizzati per i nuovi motori a combustione interna. Negli anni Cinquanta, si iniziò ad utilizzare il gas naturale costituito da una miscela di idrocarburi, in massima parte metano e da altre sostanze gassose come anidride carbonica, azoto, idrogeno fosfato e in qualche caso elio, radon e cripton. Questi gas naturali sono utilizzati per il riscaldamento e per produrre elettricità. Nell’ambito dei combustibili fossili, ognuno di questi possiede vantaggi e svantaggi specifici: § Per quanto riguarda il petrolio ha come vantaggi un alto potere calorifero e la facilità di trasporto (pipelines, tanks, autocisterne); come svantaggi la difficoltà di prospezione, il divario produzione/consumi, l’impatto ambientale (incendi e inquinamento) e l’instabilità politica connessa all’approvvigionamento. § Per quanto riguarda il gas naturale ha come vantaggi l’essere relativamente pulito, avere riserve più consistenti del petrolio, avere una migliore distribuzione geografica e la facilità nel trasporto (metanodotti e metaniere); come svantaggi vi sono i rischi (fughe di gas) e la pericolosità dello stoccaggio (rigassificatori). § Per quanto riguarda il carbone ha come vantaggi l’avere riserve consistenti, una buona distribuzione geografica (esportato meno 10%) e mercato regionale, un buon potere calorifero, bassi costi di estrazione; come svantaggi ha problemi tecnici (profondità, gas esplosivi, frane), problemi ecologici (ossidi azoto e zolfo, ceneri, spazio lontano da centri abitati), maggiori costi trasporto (carbodotti) e minore contenuto calorifero rispetto ad altre fonti. Questi combustibili fossili forniscono in forma concentrata, trasportabile e immagazzinabile circa l'80% dell'energia consumata nel mondo e questo può spiegare la dipendenza delle società industriali da gas, petrolio e carbone. Dall'altro lato è evidente che l'impiego massiccio di queste fonti di energia ha un forte impatto ambientale: bruciando combustibili fossili, infatti, si liberano atomi di carbonio che, combinandosi con l'ossigeno, formano enormi quantità di diossido di carbonio (C), ciò crea il gas serra che può contribuire al riscaldamento globale accumulandosi nell'atmosfera. Inoltre le attività di estrazione, lavorazione e trasporto dei combustibili fossili, sono pericolose. I gas e le polveri sottili emesse in questi processi possono causare gravi malattie e danni agli ecosistemi, contaminando i terreni e provocando il fenomeno delle piogge acide. L'ineguale distribuzione geografica dei giacimenti di fonti fossili sul pianeta pone anche problemi sociali perché alimenta disuguaglianze economiche e conflitti per il controllo delle risorse Nonostante i problemi ambientali e sociali, i combustibili fossili continuano ad essere utilizzati. La grande disponibilità di queste fonti energetiche a basso costo ha fatto sì che tra il 1950 e il 2012 il consumo mondiale di energia sia quintuplicato. La disponibilità di fonti fossili è ancora abbondante perché l'innovazione tecnica ha reso accessibili i cosiddetti giacimenti non convenzionali. Ad esempio si può vedere come oggi il petrolio può essere estratto anche dai fondali oceanici o dalle sabbie bituminose. Ciò può causare l’arrivo in mare di idrocarburi, mentre la separazione del petrolio dalle sabbie bituminose, oltre a consumare enormi quantità di acqua ed energia, inquina suolo e riserve idriche. Secondo le stime degli analisti, le riserve di fonti fossili potrebbero coprire il fabbisogno energetico mondiale per un altro secolo. Se però bruciassimo tutti i combustibili fossili, le condizioni climatiche sarebbero molto critiche. Un'analisi del 2015 indicava che per evitare l'aumento della temperatura media del pianeta oltre la soglia di sicurezza, per evitare gli impatti più gravi del riscaldamento globale, si sarebbe dovuto rinunciare ad almeno un terzo delle riserve conosciute di petrolio, metà di quelle di gas e l'80% del carbone. Un’alternativa potrebbe essere rappresentata dagli Oli Vegetali. Il 10 agosto 1893 venne messo in funzione il primo modello di motore diesel progettato dall’ingegnere Rudolf Diesel. A differenza dei motori a scoppio in cui l'accensione della miscela combustibile-comburente viene innescata da una scarica elettrica, il motore diesel è in grado di funzionare senza innesco. La particolarità di questa tecnologia è che sfrutta la compressione dei gas per raggiungere la temperatura di autoaccensione: a questa temperatura, il combustibile inizia a bruciare spontaneamente in presenza di aria. Mentre i motori a scoppio funzionano a benzina, i motori diesel funzionare a gasolio, cioè sono necessari due carburanti che derivano da frazioni del petrolio. Il primo prodotto di Diesel, tuttavia, fu ideato per funzionare con olio di arachide. Ciò dimostra come già un secolo fa si pensasse a nuove fonti energetiche. Ma soltanto negli anni Novanta del secolo scorso questi principi sono confluiti nei punti chiave della Chimica Verde. Questa nuova concezione della chimica si fonda sull'intento di sviluppare processi, tecnologie e prodotti che siano sostenibili a livello ambientale, energetico ed economico. La tutela degli esseri viventi, dell'ambiente e delle sue risorse ha dato il via a moltissime ricerche scientifiche, tra cui appunto lo studio di alternativi alle fonti energetiche fossili. Gli oli vegetali hanno diversi vantaggi: § Diminuiscono la dipendenza dal petrolio. § Sono una risorsa rinnovabile. § Derivando da fonti vegetali e quindi utilizzando la fotosintesi, diminuiscono le emissioni di diossido di carbonio. § Riducono le emissioni di sostanze inquinanti per l'ambiente. § Sono in stato liquido a temperatura ambiente e sono facilmente disponibili. § Hanno un elevato potere calorifico. Diversi studi hanno però dimostrato che gli oli vegetali non possono essere usati direttamente come combustibili. Il biodiesel è nato con l'intento di unire i vantaggi degli oli vegetali alla necessità di renderli utilizzabili per i motori diesel. Si è scoperto che, trattando gli oli vegetali con sostanze come l'alcol, è possibile ottenere molecole con caratteristiche chimico-fisiche simili a quelle del diesel. Nella produzione del biodiesel si è scelto di utilizzare oli vegetali esausti oppure oli non edibili: in questo modo non si entra in competizione con le coltivazioni destinato all'industria alimentare e si riesce a valorizzare un prodotto di scarto. Il biodiesel può essere prodotto a partire da oli diversi e a seconda del territorio ci può essere un olio più conveniente di un altro.