idrocarburi

idrocarburi

L'energia del Ventesimo secolo

Se il carbone è stato il combustibile della rivoluzione industriale, gli idrocarburi ‒ e in particolare il petrolio ‒ hanno alimentato lo sviluppo della civiltà industriale moderna. Petrolio e gas non rappresentano soltanto le principali fonti di energia, ma anche la materia prima da cui derivano prodotti fondamentali per le attività dell'uomo

Da dove vengono petrolio e gas?

Dal punto di vista geologico, gli idrocarburi sono sostanzialmente miscele di composti formati da due soli elementi (idrogeno e carbonio), che si possono trovare allo stato solido (asfalti e bitumi), liquido (petrolio) e gassoso (metano). La loro origine è legata a una serie di lunghissimi processi geochimici che si concludono con la formazione di un giacimento.

Gli idrocarburi, infatti, nascono e maturano in una roccia diversa (roccia madre) da quella in cui trovano collocazione definitiva (roccia serbatoio). La roccia madre è costituita da sedimenti marini di ambiente poco profondo, come quelli che si trovano attualmente nei sedimenti dei fondali oceanici, che hanno subito i classici processi di formazione delle rocce sedimentarie. La sua particolarità è però quella di aver contenuto all'origine anche sedimenti finissimi di materia organica ‒ prevalentemente resti di microrganismi ‒ che rappresentano i precursori degli idrocarburi.

Questa materia è stata preservata dalla totale distruzione (ossidazione) grazie al rapido seppellimento e poi ha subito aumenti di pressione e temperatura nel corso della storia geologica della roccia madre. In questa fase si realizzano le trasformazioni chimiche che portano alla formazione di petrolio e gas; le quantità dell'uno e dell'altro dipendono dal tipo di materiale organico originario e dai valori raggiunti dai parametri fisici del processo (pressione, temperatura, tempo). Una volta formatisi, gli idrocarburi liquidi e gassosi tendono a essere espulsi dalla roccia madre e a migrare attraverso rocce porose e permeabili (rocce serbatoio); in genere procedono verso l'alto a causa della loro minore densità rispetto all'acqua, che è tipicamente presente nei pori di queste rocce. La migrazione si arresta quando i fluidi incontrano una barriera, spesso un livello di rocce impermeabili a forma di cupola, che costituisce una vera e propria trappola per gli idrocarburi, i quali così formano un giacimento.

Una risorsa strategica: vantaggi e rischi

Gli idrocarburi posseggono qualità che li hanno resi la più importante risorsa energetica primaria. Si ossidano rapidamente, cioè bruciano facilmente, liberando grandi quantità di energia; questa fonte di energia può essere trasformata in altre forme (per esempio, energia elettrica o benzina) prima di essere utilizzata.

Le molecole degli idrocarburi sono alla base della versatilissima chimica organica industriale, in particolare della petrolchimica, che fornisce prodotti indispensabili in molti settori (plastica, prodotti, farmaceutici, prodotti agricoli).

È facile comprendere le ragioni del grande sviluppo dell'industria petrolifera nel 20° secolo, che ha portato all'utilizzo di tecnologie avanzate nelle fasi della ricerca dei giacimenti, dell'estrazione degli idrocarburi e della loro trasformazione in prodotti derivati (raffinazione). Peraltro, si comprendono facilmente anche le diffuse preoccupazioni sulla quantità di risorse (petrolio e gas) ancora disponibili.

Gli idrocarburi, come il carbone, appartengono alla categoria delle risorse non rinnovabili o fossili. La loro quantità complessiva è stabilita dalle vicende geologiche del passato. I consumi mondiali annuali, attualmente di circa 30 miliardi di barili di petrolio e di 150 miliardi di metri cubi di gas, sono in continuo aumento e si ritiene possano condurre tra qualche decennio alla riduzione della metà delle risorse totali.

I problemi ambientali legati all'uso delle fonti energetiche fossili sono in primo luogo associati alla loro combustione, che comporta l'emissione nell'atmosfera di notevoli quantità di anidride carbonica, il gas principalmente indiziato del riscaldamento globale della Terra e quindi dei cambiamenti climatici (clima).