Energia nucleare: come funzionano le centrali - Studenti.it
Una centrale nucleare brucia Uranio e produce energia elettrica, ma a differenza di una normale centrale termoelettrica, che brucia carbone, ...
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Una centrale nucleare brucia Uranio e produce energia elettrica, ma a differenza di una normale centrale termoelettrica, che brucia carbone, <anchor>petrolio</anchor> o gas, non sfrutta reazioni chimiche, ma reazioni di fissione, circa un milione di volte più energetiche a parità di massa di combustibile. Mentre una centrale termica produce in media 50/100 Mw bruciando migliaia di tonnellate di combustibile, una centrale nucleare produce in media circa 1000 Mw bruciando poche tonnellate di uranio. Inoltre i combustibili fossili non sono illimitati, mentre l'Uranio, anche se le miniere si esauriranno, potrà essere estratto in quantità quasi infinita dall'acqua di mare e da altri materiali comuni. L'energia nucleare, in condizioni di funzionamento normale, ha un impatto ambientale decisamente minore rispetto a quello delle centrali a carbone o a metano e non produce né anidride carbonica né ceneri come le centrali a carbone.
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# Il petrolio: tesina terza media

Il petrolio: tesina terza media svolta. Composizione, formazione, estrazione, impieghi, mercato del petrolio e riserve petrolifere

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#### Indice

## Il petrolio: tesina terza media

Il petrolio: tesina terza mediaFonte: getty-images

Il petrolio è un liquido denso e di un colore che va dal nero al giallo, derivato dalla decomposizione di sostanze organiche in milioni di anni.

Esso viene estratto dai giacimenti sotterranei tramite pozzi petroliferi, profondi alcune centinaia di metri.

Dopo essere stato raffinato può essere venduto come combustibile, sotto forma di benzina, gasolio, kerosene, ecc.

## Composizione

Il petrolio greggio è composto principalmente da idrocarburi: carbonio e idrogeno, rispettivamente in percentuali 80-90% e 9-15%, si trovano anche in percentuali minori zolfo, azoto, ossigeno e a volte anche piccole quantità di metalli.

Gli idrocarburi sono composti chimici contenenti carbonio e idrogeno, a seconda della composizione dei loro atomi formano diverse sostanze; un miscuglio di queste sostanze è il petrolio.

Il petrolio non può essere utilizzato allo stato grezzo ma deve essere raffinato a seconda dell'uso che se ne deve fare: tramite il processo di raffinazione, viene frazionato nei suoi componenti (vengono divisi i singoli idrocarburi): gasolio, kerosene, virgin nafta, benzina, propano, butano, metano ed etano.

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## Formazione

Milioni di anni fa sulla terra esistevano dei microrganismi (plancton) che col prosciugamento delle acque si sono depositati sul terreno e coperti da nuovo materiale, in assenza di ossigeno e sotto forti pressioni si sono decomposti e sono diventati sostanze oleose formate da idrogeno e carbonio.

Grazie anche a movimenti tettonici della terra sono nate le trappole petrolifere, cioè strati rocciosi a forma di cupola.

Le trappole sono formate da tipi di roccia diversa: uno strato di roccia impermeabile, per esempio argilla, che forma il cappello superiore; uno strato di roccia porosa, sotto lo strato precedente, in cui possono penetrare le sostanze liquide e gassose.

Le gocce oleose di idrocarburi e i gas, essendo più leggeri dell’acqua presente nel terreno, si spostavano verso l’alto e si fermavano contro una trappola: qui si sono accumulate e hanno formato i giacimenti di petrolio.

Il giacimento lo si può immaginare come un grande lago di petrolio come fosse a riempire una caverna; in realtà il petrolio si trova intriso nelle porosità della roccia permeabile e defluisce attraverso il foro che verrà trivellato per la raccolta.

## Estrazione

La ricerca comincia con un analisi del sottosuolo per conoscere le caratteristiche delle rocce e verificare se siano adatte a contenere petrolio o meno.

Una volta individuata un area adatta a contenere petrolio, si procede con l'accertarsi che ce ne sia veramente, cioè causando onde sismiche il cui rimbalzo viene misurato e in questo modo si riesce ad ottenere uno spaccato del sottosuolo.

Se le ricerca va a buon fine si comincia con la perforazione. Un pozzo petrolifero viene scavato tramite una trivella chiamata Derrik.

Essa è formata da un motore che muove l'asta principale, a cui poi vengono avvitate altre aste cave che scenderanno in profondità e al cui interno scorrerà del liquido lubrificante e di raffreddamento.

All'estremità è presente uno scalpello formato da durissimi denti di materiale diverso a seconda della roccia da perforare. Sullo scalpello ci sono dei buchi da dove esce il liquido lubrificante che ritorna su esternamente al tubo portando con se i detriti.

Il pozzo scende per qualche chilometro ed ha un diametro fino a un metro. Per non far cedere le pareti, dopo aver finito lo scavo e aver tirato fuori lo scalpello si calano i tubi d'acciaio, l'insieme dei tubi è chiamato tubing.

### Pozzi off shore

I giacimenti di petrolio si trovano in ogni parte del globo, di conseguenza può esserci la necessità di perforare in mare anziché in terra, questa è una pratica un po' più complicata ma non impossibile.

Le piattaforme off shore sono come delle piccole città costruite su palafitte, il loro funzionamento è identico a quello di un pozzo costruito sulla terraferma, ma ha molti più servizi poiché la gente rimane per mesi a lavorare sul posto e oltre che per i rifornimenti non si hanno contatti con la terraferma.

Per ogni profondità vi sono diversi tipi di piattaforma:

- fino a 100m si usano piattaforme mobili auto sollevanti formate da uno scafo con tralicci scorrevoli che vengono fatti scendere sul fondale marino. Lo scafo resta a 20m sul livello del mare in modo da non risentire delle onde e delle maree.
- Fino a 600m si usano piattaforme galleggianti che si appoggiano e si ancorano sul fondo tramite scafi sommersi.
- Fino a 3000m servono le navi di perforazione, che hanno un’apertura centrale nello scafo e accanto una torre di perforazione.

Un sistema di sei eliche direzionabili tiene la nave ferma nella posizione, mentre la trivella scende per 3 km in acqua e poi inizia a penetrare nel suolo.

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## Trasporto

Il petrolio greggio per essere utilizzato deve essere distillato nelle raffinerie, il trasporto dal giacimento alla raffineria più vicina avviene tramite una conduttura di tubazioni chiamata oleodotto.

Gli oleodotti sono costruiti in trincea o su sostegni, i primi vengono calati in uno scavo e poi ricoperti di terra, mentre quelli su sostegni, lo dice il nome stesso vengono posizionati su dei sostegni a vista circa a un metro dal suolo.

A causa degli sbalzi di temperatura a cui sono soggetti gli oleodotti su sostegni, vengono costruiti a zig zag in modo che i tubi si possano spostare anche perché non sono fissati ai sostegni.

Anche le piattaforme off shore però hanno bisogno di trasportare il petrolio estratto, se il fondale lo permette si può poggiare un oleodotto sommerso, altrimenti il trasporto avviene tramite navi petroliere.

La petroliera è una nave con tanti serbatoi al suo interno per contenere il petrolio. In questo modo a differenza di un serbatoio singolo, la nave anche è soggetta a meno oscillazioni del liquido e inoltre così è possibile trasportare diversi prodotti contemporaneamente.

La nave è anche costruita a doppio scafo in modo che in caso di incidente di moderata entità lo scafo può danneggiarsi ma i serbatoi resterebbero illesi.

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## Raffinazione

La raffinazione è la tecnica con la quale si divide il petrolio nei suoi idrocarburi: gasolio, kerosene, virgin-nafta, benzina, propano, butano, metano ed etano.

Per separarli si usa la distillazione frazionata tramite la quale si fa evaporare il petrolio lungo una torre divisa in piani e per ogni piano c'è una temperatura diversa, a seconda della temperatura un prodotto diverso esce dalla caldaia e va nel serbatoio.

Ora verrà spiegato più nello specifico: il petrolio greggio viene messo in circolo in un forno dove attraverso un tubo viene scaldato e fatto evaporare, il vapore poi entra nella “caldaia”, la torre di frazionamento che è divisa in piani.

Il vapore sale in alto e salendo la temperatura è ogni piano più bassa a partire da 300°C; a seconda della temperatura quindi il vapore di petrolio si condensa ed esce tramite un tubo sotto forma di altri idrocarburi.

I piani si suddividono così:

- nel piano a 300°C condensa il gasolio
- nel piano a 250°C condensa il kerosene
- nel piano a 200°C condensa la virgin nafta
- nel piatto a 120°C condensa la benzina
- nel piatto a 60°C condensano i gas liquefacibili
- in cima si condensano i gas leggeri

Ovviamente non tutto si riesce a far evaporare e il residuo esce dal basso sotto forma di olio combustibile.

## Impieghi

I prodotti petroliferi si dividono in quattro grandi famiglie.

- Carburanti: sono i prodotti più importanti, perché fanno funzionare tutti i mezzi di trasporto. Benzine per il motore a scoppio di automobili e aerei a elica, gasolio per i motori diesel di auto e mezzi pesanti, kerosene per le turbine degli aerei a reazione.
- Combustibili: sono gli oli che vengono bruciati per produrre calore. Gasolio per il riscaldamento e impieghi industriali, olio combustibile (o nafta) per le centrali termoelettriche.
- Virgin-nafta: è la materia prima per l’industria petrolchimica, che produce materie plastiche, gomme sintetiche, fertilizzanti artificiali.
- Prodotti derivati: sono i lubrificanti, per ridurre l’attrito delle parti in movimento di motori e macchine, gli asfalti e i bitumi, la paraffina, la vaselina, ecc.

## Riserve petrolifere e mercato del petrolio

I volumi di petrolio che possono essere ancora estratti dai giacimenti si chiamano risorse. La determinazione delle riserve è condizionata da alcune incertezze tecniche.

Tali incertezze derivano dal fatto che i volumi di idrocarburo contenuti nel giacimento sono stimati quasi esclusivamente attraverso dati ottenuti con metodi indiretti (come spiegato prima l'uso di onde sismiche per ottenere uno spaccato del terreno tramite la riflessione appunto di queste onde).

La situazione oggi appare più grave di quanto il MIT avesse predetto. Dai dati pubblicati annualmente dalla BP si rileva che la quantità di petrolio utilizzata dal 1965 al 2004 è di 116 miliardi di tonnellate, le riserve ancora disponibili nel 2004 sono valutate in 162 miliardi di tonnellate.

Sono principalmente due i mercati per lo scambio di petrolio: il NYMEX di New York e L' International Petroleum Exchange di Londra (IPE), entrambi di proprietà americana quindi quotati in dollari.

Il Brent ha toccato il suo minimo storico il 10 dicembre 1998 quando fu quotato a 9,55 $ al barile. Il massimo storico è dell'11 luglio 2008 quando le quotazioni registrarono i 147,25 $ al barile.

## Impatto ambientale

I prodotti petroliferi sono la principale causa di inquinamento nel mondo, oltre che per le loro emissioni conseguenti alla combustione, anche per la loro larga diffusione.

La benzina emette monossido di carbonio, il gasolio emette il particolato, particelle liquide e solide molto tossiche e i composti di zolfo causano le piogge acide.

Questi prodotti liberano nell’atmosfera anche 290 g di CO2 per kW prodotto, che non possono essere ridotti perché legati alla combustione.

Il petrolio fornisce circa il 90% dell’ energia utilizzata per i trasporti, ovvero il settore dipende completamente da idrocarburi liquidi.

Infatti la benzina, il gasolio e il kerosene hanno il grande vantaggio di essere energia concentrata che si conserva facilmente in un serbatoio ed è disponibile all’istante quando serve.

Nel suo insieme, il petrolio copre il 36% dei consumi mondiale di energia.

Domande & Risposte

- Cos’è e come si è formato il petrolio?

Il petrolio è un liquido denso e di un colore che va dal nero al giallo, derivato dalla decomposizione di sostanze organiche in milioni di anni.

- Perché il petrolio viene chiamato “ore nero”?

Per la sua grande importanza a livello economico.

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