carbone
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Il combustibile che viene dal passato
Il carbone è stato il motore della rivoluzione industriale del 18° secolo, rappresentando per più di cento anni l'unica fonte primaria di energia. È un combustibile fossile che si forma in tempi lunghissimi, stimabili in milioni di anni, e soltanto in opportune condizioni geografiche e geologiche
Il secolo del carbone
La rivoluzione industriale del 18° secolo non avrebbe avuto i tempi e i modi che conosciamo senza questo combustibile fossile. Alimentando le caldaie della macchina a vapore, inventata dall'ingegnere scozzese James Watt nel 1769, il carbone rese possibile la rapida meccanizzazione dell'industria che determinò un'accelerazione della produzione e dei trasporti senza precedenti. La stessa industria dell'estrazione del carbone beneficiò della meccanizzazione, che rese possibile lo sfruttamento di giacimenti sempre più profondi. L'economia mondiale fu condizionata a tal punto dalla gestione delle riserve carbonifere che si può, a ragion veduta, definire l'Ottocento il secolo del carbone.
Tra geografia e geologia
Il processo di formazione. Il carbone è una sostanza, composta in prevalenza da carbonio, che si trova nel sottosuolo in forma di giacimenti costituiti da resti di vegetali profondamente trasformati: per questo si parla di carbone fossile. In effetti, il carbone fossile è una roccia sedimentaria organogena ‒ formatasi cioè dall'accumulo di resti di organismi animali e vegetali ‒ i cui sedimenti hanno subito un progressivo arricchimento in carbonio attraverso un processo definito carbonificazione. Si tratta di un processo lentissimo, che avviene nel corso di milioni di anni soltanto in presenza di specifiche condizioni, in primo luogo geografiche, poi anche geologiche.
La premessa è la presenza di una ricca vegetazione in ambienti costieri, lagunari o paludosi, o in ambienti continentali di acqua dolce, dove i resti vegetali possono sedimentarsi a modesta profondità senza essere totalmente decomposti dall'ossigeno atmosferico. Si formano in questo modo strati di torba (50÷60% di carbonio), che rappresenta il primo stadio della carbonificazione. Il processo avanza se contemporaneamente alla sedimentazione si realizza la subsidenza del fondale, un fenomeno per cui i terreni sedimentati affondano costantemente. In questo modo si possono costituire spessori considerevoli di materia carboniosa.
Con il progressivo seppellimento, si determina una compattazione della torba accompagnata dall'espulsione dell'acqua e dalla decomposizione di alcuni componenti della sostanza vegetale; si raggiunge così lo stadio della lignite, caratterizzata da concentrazioni in carbonio del 60÷70%. Raggiunte profondità ancora maggiori, e quindi condizioni di pressione e temperatura più elevate, la sostanza organica in trasformazione si arricchisce ulteriormente di carbonio; si tratta a questo punto di trasformazioni soltanto fisico-chimiche, contrariamente a quelle delle fasi precedenti che prevedono il contributo di batteri e microrganismi. Quando le concentrazioni di carbonio raggiungono valori tra il 70% e il 93% si forma il litantrace, il carbone fossile più utilizzato come combustibile. A valori ancora più elevati corrisponde infine l'antracite, l'ultimo stadio della carbonificazione.
I luoghi e i tempi. Il processo si è ripetuto varie volte nel passato geologico dando luogo a imponenti giacimenti di carbone. In particolare durante un periodo del Paleozoico superiore, detto non a caso Carbonifero, lungo le zone costiere equatoriali di un gigantesco continente che comprendeva tutti gli attuali, si andarono depositando i materiali carboniosi che oggi costituiscono i più grandi giacimenti situati nell'emisfero boreale (America Settentrionale, Europa centrosettentrionale, ex URSS, Cina). In questi giacimenti spesso gli strati di carbone si trovano in successioni molto potenti (spesse anche vari chilometri) in cui sono alternati ad altre rocce sedimentarie, a dimostrazione del fatto che le condizioni favorevoli alla formazione dei carboni fossili si sono mantenute nei relativi bacini sedimentari, ripetendosi ciclicamente per tempi lunghissimi.