Combustibili, quali effetti dalla loro combustione

Carbone, petrolio e gas naturale sono le tre fonti di energia più largamente utilizzate sul pianeta. Cerchiamo di capire quali sono le differenze tra i tre in termini di emissioni e quali i rischi legati al loro impiego.

Carbone

Ci sono molte varietà di carbone utilizzate nel mondo nei processi di combustione, le più diffuse sono l’antracite, il carbone bituminoso e sub-bitumioso, e la lignite. Quando si brucia il carbone viene rilasciata una quantità considerevole di anidride carbonica e ciò è dovuto alla percentuale di carbonio presente. Questo è anche il motivo per cui per bruciare il carbone serve più ossigeno rispetto ad altri combustibili, come avevamo infatti già visto nel post dedicato alla combustione, idealmente per ogni atomo di carbonio abbiamo bisogno di due di ossigeno.

La combustione del carbone, proprio perché nella realtà non può avvenire secondo la reazione stechiometrica, origina inoltre altri composti tossici, come NOx, SO2 e SO3.

Petrolio

I combustibili a base di petrolio sono in genere una miscela di idrocarburi pesanti, con livelli di idrogeno maggiori di quelli che si trovano nel carbone. Contemporaneamente il petrolio contiene meno carbonio rispetto al carbone, cosa che fa sì che sia necessario meno ossigeno per raggiungere una combustione completa. Ne deriva che dalla combustione del petrolio si origina meno anidride carbonica rispetto al carbone, ma comunque di più rispetto al gas naturale.

Gas naturale

Il gas naturale, come ad esempio il metano, richiede molto meno ossigeno per una combustione completa, proprio in ragione della maggior quantità di idrogeno rispetto al carbonio. Se prendiamo il metano e analizziamo la composizione chimica, possiamo renderci agevolmente conto di questo. Una molecola è infatti costituita da un atomo di carbonio e quattro di idrogeno: CH4.

Per questo motivo quindi, il gas naturale è meno inquinante rispetto a carbone e petrolio. Bisogna comunque tener conto che anche in questo caso, se si ha una combustione in difetto d’aria, si produrranno alcuni idrocarburi che possono portare a rischi per la sicurezza.

Bruciare il gas naturale in ogni caso produce meno gas serra rispetto ai combustibili fossili. Se lo compariamo a petrolio e carbone abbiamo mediamente una produzione di CO2 inferiore rispettivamente di circa il 30% e 45%.

Il principale inquinante prodotto dalla combustione di gas, oltre alla CO2, è l’NOx, mentre l’emissione di SO2 e particolato è trascurabile.

I rischi per salute e ambiente

Come abbiamo visto i residui di combustione di carbone, petrolio e gas sono tra i maggiori responsabili della produzione di gas serra e altri composti pericolosi per la salute e l’ambiente. In particolare conosciamo il ruolo centrale dell’anidride carbonica nell’effetto serra. Vediamo allora brevemente le conseguenze legate a NOx e SOx.

Tra gli ossidi di azoto, ad avere rilevanza tossicologica è l’NO2, il quale provoca irritazione della porzione distale dell'apparato respiratorio con conseguenze quali asma, bronchiti croniche ed enfisema polmonare. L’NO2 inoltre può interferire con gli scambi gassosi delle foglie provocando necrosi o clorosi.

Gli NOx inoltre contribuiscono alla formazione di piogge acide con conseguenze nefaste per gli ecosistemi acquatici e terrestri.

Tra gli ossidi di zolfo, particolare rilevanza ha l’SO2, che, come abbiamo visto in un post precedente, è tra gli inquinanti atmosferici più aggressivi e pericolosi.

Una lunga esposizione all’SO2 provoca gravi conseguenze all’apparato respiratorio, quali tracheiti, polmoniti e bronchiti. Come già accennato, l’SO2 è inoltre responsabile delle piogge acide con particolari conseguenze per vegetali e vita acquatica. A basse concentrazioni porta infatti ad un rallentamento nella crescita dei vegetali e a dosi elevate può portare alla loro morte.

Di seguito un riepilogo visivo degli effetti all’esposizione ad NO2 e SO2 completato dai rischi legati al particolato, che come abbiamo visto è tra i maggiori inquinanti nelle nostre città.