Atlante dell'Energia

LÕAtlante propone materiali di studio, approfondimento e documentazione sui numerosi temi legati allÕenergia. Gli argomenti sono organizzati su pagine doppie. Guida alla consultazione

• Qual è la situazione mo • Quali sono le proble Nel 2011 le centrali nucleari ha 12% dell’energia elettrica prod poco meno del 5% dell’energia soltanto pochi Stati usano, com marginale, gli impianti nucleari elettrici, soprattutto per la desal e per il riscaldamento. Secondo il rapporto Nuclear Po World, pubblicato dall’ IAEA e gli impianti attivi erano 435 dist a questi si aggiungevano altri 65 progettazione o costruzione, me fase di spegnimento ( • Figura 1 Si tratta di una fonte energetica rapida crescita nei paesi di rece e in via di sviluppo, in particola e Russia; in termini di effcienza, un’ alternativa ai combustibili fo quali ha il vantaggio di non com di gas serra. Un incidente, però, grave impatto su popolazione e in Europa, dopo ciò che è accad del 2011 ( vedi la rubrica Pensac hanno rallentato o interrotto la reattori, come era accaduto anc di Chernobyl; e in alcuni casi ( Belgio) hanno deciso di ridimen rinunciare al nucleare entro i pr In tutto il ciclo del nuclear uranifere allo stoccaggio de molti nodi da sciogliere sui dellÕeconomia e della sicur Energia una raffneria. Le frazioni con puntidiebollizionepiùbassi (leggere) condensanonelle partipiù ltedellacolonna, la cosiddetta testa,quelle conpuntidiebollizionepiù elevati (pesanti) condensano nei settoripiùbassid lla colonna,dettabase. Ilprocessoavvienea pressioni comprese tra 0,9e1,4 kg/cm 2 .Sopra, la raffgurazionedello scambio di caloreemateria che avviene s i varipiatti interni della colonna fra i vapori che salgonodalpiatto sottostante e il liquido che scende. Questoprocessoavviene recuperando calore che viene usatoper riscaldare ilpetrolio in ingressonel for o. 4 40 75 17 25 37 • FIGURA 1 - Colonnadidistillazione in

Petrolio: i prodotti

LÕocchiello Sintetizza, in un paio di frasi, il contenuto dell’intera tavola.

Per ricavare prodotti petroliferi utilizzabili, il greggio estratto deve essere “rafnato”, cioè sottoposto a particolari trattamenti necessari a separare i vari idrocarburi che lo compongono e che verranno destinati a usi incredibilmente diversicati.

• Come funziona la raffnazione del petrolio?

Le domande Rappresentano gli interrogativi ai quali si saprà rispondere dopo la lettura delle due pagine.

• Quali prodotti si ottengono nelle raffnerie?

Le frazioni distillate sono quindi raccolte per condensazione su speciali piatti metallici orizzontali,

Il petrolio greggio contiene una miscela di idrocarburi molto diversifcata. Per ricavarne composti utili, deve essere sottoposto alla rafnazione . Il punto di ebollizione (la temperatura alla quale ogni componente bolle a una determinata pressione, per esempio 100 °C a pressione ambiente per l’acqua) dipende dalla lunghezza della catena di atomi di carbonio da cui è formato: più atomi sono presenti, maggiore è la temperatura di ebollizione, poiché è necessaria più energia (calore) per far passare i componenti più complessi e pesanti allo stato di vapore. Su questo principio si basa il processo tradizionale della distillazione frazionata a cui viene sottoposto il greggio nelle rafnerie , dopo una prima rimozione di impurità (come acqua, sabbia e sali) che avviene direttamente sul luogo di estrazione o in raffneria. Si tratta di riscaldare il petrolio portandolo a ebollizione e facendolo evaporare, quindi raccogliendo separatamente le diverse componenti dette frazioni . Il riscaldamento si effettua di solito tramite forni che riscaldano il greggio sino a circa 380-400 °C. Il petrolio così riscaldato viene immesso alla base di un’alta colonna di distillazione ( • Figura 1 ) ; da qui comincia la risalita del fuido con perdita di calore, che viene asportato e recuperato per preriscaldare il petrolio prima del suo ingresso nel forno. Quando un composto vaporizzato raggiunge l’altezza della colonna dove la temperatura corrispon e al suo punto di ebollizione, condensa (ossia, passa nuovamente allo stato liquido).

Le fonti energetiche Sentiamo parlare ogni giorno di fonti energetiche come per esempio petrolio, carbone, energia idroelettrica e solare. Grazie a loro l’uomo ha cambiato e sta cambiando il proprio modo di vivere. È interessante conoscere meglio la provenienza e l’uso che l’uomo fa dell’energia. dotati di apposite aperture per il passaggio dei vapori, disposti a varie altezze lungo la colonna (che può raggiungere anche 50 m di altezza) e quindi inviate a serbatoi o destinat ad altri trattamenti. Infatti, solo alcuni dei composti distillati sono già idonei er l’uso fnale; tutti gli altri sono prodotti semilavorati che necessitano di ulteriori processi. I trattamenti fsico-chimici sono essenzialmente tre: la scissione (cracking), in cui idrocarburi a lunga catena sono scissi in composti più leggeri; Il petrolio grezzo viene convogliato n lla zona convettiva e nella zona radiante del forno, e portato a una temperatura di 380-400 °C

Il testo principale Illustra l’argomento nelle sue generalità, proponendo una trattazione rigorosa ma con un linguaggio semplice e accessibile a tutti.

Chiamiamo fonti energetiche tutti i fenomeni naturali, le materie prime e i processi dai quali l’uomo può ricavare energia in modo utile. Studiando le fonti energetiche ci rendiamo conto che spesso hanno caratteristiche diverse. Una prima semplice distinzione che possiamo fare è quella tra le fonti energetiche primarie e le fonti energetiche secondarie. Le fonti energetiche primarie sono quelle direttamente reperibili in natura, prima di qualsiasi trasformazione attuata dall’uomo. Le fonti primarie comprendono risorse molto note: il petrolio, il carbone e il gas naturale (nell’insieme chiamati combustibili fossili), ma anche l’energia cinetica dell’acqua, la luce del Sole, l’uranio, il calore interno della Terra, il vento, il movimento delle onde e delle maree. Se l’energia, per poter essere utilizzata, subisce una trasformazione, si ottiene una fonte energetica secondaria . La più comune è l’energia elettrica, che si può ottenere, per esempio, bruciando gas, carbone, o da un impianto idroelettrico. Altri esempi di fonti secondarie sono la benzina e il gasolio, derivati dal petrolio e fondamentali come carburanti per la gran parte dei mezzi di trasporto. Il greggio “trasformista” ❱ Paese che vai, petrolio che trovi: proprio così; non tutto il petrolio ha lo stesso aspetto e la stessa composizione. E questo non ci deve stupire, viste le condizioni così difformi che possono averne caratterizzato la formazione. l’ unicazione (alkilazione e polimerizzazione), cioè l’operazione “contraria”, che combina composti leggeri p r ottenerne di più pesanti; l’ alterazione (reforming), cioè un riarrangiamento di composti di varia natura per ottenere gli idrocarburi desiderati. In tal modo una raffneria può, per esempio, aumentare le rese in benzina e gasolio diesel a scapito di olio combustibile. Fasi importanti della raffnazione sono i vari trattamenti – operati in impianti appositi della raffneria – che rimuovono impurità come zolfo, azoto, ossigeno, acqua, metalli e sali inorganici. Dopo la raffnazione e i trattamenti, le varie frazioni sono raffreddate e miscelate insieme per ottenere i diversi prodotti da immettere sul mercato; la • Figura 2 illustra la percentuale media di prodotti ricavati dalla raffnazione di un barile di petrolio greggio. • Che cos’è una fonte energetica? • Come riconoscere le fonti esauribili e inesauribili? petrolio

Recupero termico dal raffreddamento dei prodotti

• Che cosa significa fonte “primaria” e “secondaria”?

PAROLE ❱

IAEA, International Atomic Energy Agency Carbone (coke)

Organizzazione delle Nazioni Unite nata ne 1957, con attuale sede centrale a Vienna. Il suo obiettivo principale è quello di contri all’uso dell’energia atomica per scopi civili, garantendo la cooperazione nel campo nuc Lavora per la promozione di tecnologie app sicure, costruttive e soprattutto pacifiche. COKER IMPIA VACU

carbone

Coke termico emetallurgico, caricacracking

Residu

Energia non rinnovabile greggio sudamericano si ottiene mediamente il 10-30% circa di benzina, mentre da quello del Medio Oriente se ne ottiene l’8-40%; uno dei petroli più “benzinosi” al mondo è quello algerino (giacimento di In Aménas). gas naturale

Le rubriche La fascia in colore ospita, secondo l’opportunità, 5 rubriche: Parole , Appunti di... , Cosa accadrà? , Pensaci su... , Energia intelligente... Esse raccolgono informazioni e riflessioni che arricchiscono gli argomenti trattati.

Pensaci su... ❱

PAROLE ❱

Raffnazione “ottimizz ta” ❱ Nel 1960, in Italia erano in funzione ben 35 impianti di raffnazione con una capacità di 40,4 milioni di tonnellate; oggi sono operative 13 raffnerie con una capacità di raffnazione primaria di 87,7 milioni di tonnellate di greggio.

Barile di petrolio Unità di misura statunitense usata internazionalmente nel campo petrolifero, che equivale a circa 159 litri . Nei paesi anglosassoni l’unità di misura utilizzata per il petrolio è il gallone ( gallon ), pari a circa 3,8 litri; un barile contiene 42 galloni.

nucleare

Ci sono petroli più o meno densi, scorrevoli (una caratteristica chiamata viscositˆ ), di colori diversi (giallo, nero, verde scuro ecc.), ma soprattutto variabili per la composizione degli idrocarburi da essi ricavabili. Per esempio, dal

Cosa accadrà? ❱

PAROLE ❱

Pensaci su... Uno spunto di riflessione , un invito a compiere un ragionamento, collegando le conoscenze personali dello studente (scientifiche, di attualità e anche di buon senso) alle nozioni appena apprese.

Combustibile Speciale sostanza che a determinate temperature e a contatto con un comburente (per lo più l’ossigeno dell’aria) innesca una reazione chimica detta “combustione”. Tale reazione libera energia sotto varie forme; le principali sono calore e luminosità.

l’India e la Cina, le cui economie continuano a rafforzarsi ed espandersi molto rapidamente e dove miliardi di persone stanno cercando di avere accesso all’energia necessaria per raggiungere almeno in parte la qualità della vita di paesi come quelli del Nord America e dell’Europa.

❱ Autorevoli studi sostengono che nel 2040 la domanda di energia mondiale sarà di circa il 35% superiore rispetto a quella attuale, pur considerando il miglioramento tecnologico previsto nell’efficienza degli impianti. Questo incremento sarà particolarmente forte nei paesi cosiddetti “emergenti”, come

Parole Si tratta del glossario , che ha il compito di spiegare il significato di un termine particolarmente importante che compare nel testo principale evidenziato in blu.

Cosa accadrˆ? Brevi testi delineano le previsioni degli scenari futuri sulla base dei dati e degli andamenti riscontrati nei vari settori dell’energia. Questi temi stimolano i ragazzi a comprendere che tutti possono contribuire con le proprie azioni a influenzare le situazioni del domani.