Il carbone è la fonte di combustibile più abbondante, relativamente poco costosa da produrre e convertire in energia utile. È anche il più popolare, rappresentando quasi il 40 percento della produzione totale di energia mondiale.
Tuttavia, gli impatti ambientali del carbone sono stati identificati e sono associati alla produzione e all'utilizzo di questa risorsa naturale.
Il carbone si forma dalla vegetazione preistorica accumulatasi circa 300 milioni di anni fa, quando gran parte della superficie terrestre era ricoperta da paludi. Man mano che le piante e gli alberi di queste zone paludose iniziavano a morire, i loro resti affondavano nel terreno, formando col tempo un materiale denso chiamato torba.
Nel corso del tempo, strati di sedimenti e terreno si sono accumulati sulla torba. La combinazione del calore proveniente dal nucleo terrestre e la pressione delle rocce e dei sedimenti ha causato la formazione finale di carbone ricco di carbonio.
L'uso del carbone può essere fatto risalire intorno al 50 d.C. dalle ceneri nelle rovine romane in Gran Bretagna. Ci sono anche prove che suggeriscono che i greci usassero il carbone come combustibile nel IV secolo. Tuttavia, l'estrazione estensiva di carbone in Gran Bretagna iniziò solo nel XIII secolo.
L'estrazione del carbone ha un impatto ambientale significativo. Potrebbe richiedere la rimozione di enormi quantità di terreno superficiale, con conseguente erosione, perdita di habitat e inquinamento.
L'estrazione del carbone provoca il drenaggio acido della miniera, che fa sì che i metalli pesanti si dissolvano e penetrino nelle acque sotterranee e superficiali. I lavoratori delle miniere di carbone a volte affrontano anche seri problemi di salute, tra cui malattie polmonari dovute all'esposizione prolungata alla polvere di carbone nelle miniere.
Tuttavia, ambientalisti e scienziati si sono impegnati seriamente per proporre un metodo di estrazione e utilizzo del carbone più rispettoso dell'ambiente .
Cos'è il carbone?
Il carbone è una roccia organica sedimentaria, composta principalmente da carbonio, idrogeno e ossigeno, che è facilmente combustibile. Si trova in quasi tutti i paesi del mondo, prevalentemente in luoghi in cui esistevano foreste e paludi preistoriche prima di essere sepolte e compresse per milioni di anni.
È nero o nero-brunastro e ha una composizione composta da oltre il 50 percento in peso e oltre il 70 percento in volume di materiale carbonioso, che può essere bruciato come combustibile e utilizzato per generare elettricità.
Il carbone è formato da resti di piante che sono stati compattati, induriti, alterati chimicamente e metamorfosati dal calore e dalla pressione nel corso del tempo geologico.
È interessante notare che il carbone è la principale fonte di energia per la produzione di elettricità al mondo e il combustibile fossile più abbondante negli Stati Uniti. Poiché la formazione del carbone richiede milioni di anni e le sue riserve sono limitate, si tratta di una risorsa non rinnovabile.
Il carbone esiste in formazioni sotterranee chiamate "giacimenti di carbone" o "letti di carbone". Un giacimento di carbone può essere spesso fino a 30 metri (90 piedi) e allungarsi per 1,500 chilometri (920 miglia).
Giacimenti di carbone esistono in ogni continente. Le maggiori riserve di carbone si trovano negli Stati Uniti, Russia, Cina, Australia e India.
Il carbone, in quanto combustibile fossile non rinnovabile, viene bruciato e utilizzato per generare elettricità. Tuttavia, le tecniche di estrazione e la combustione sono sia pericolose per i minatori che per l'ambiente.
In questo articolo, esamineremo gli impatti del carbone, dell'estrazione del carbone e delle centrali elettriche a carbone sull'ambiente.
Impatti ambientali del carbone
1. Cambiamenti climatici
Il carbone è il combustibile fossile più abbondante al mondo, ma la sua combustione e il suo utilizzo sono associati a significativi impatti ambientali.
Il cambiamento climatico è l'impatto globale più grave e a lungo termine del carbone. Dal punto di vista chimico, il carbone è composto principalmente da carbonio che, quando bruciato, reagisce con l'ossigeno presente nell'aria producendo anidride carbonica, un gas serra. Una volta rilasciata nell'atmosfera, l'anidride carbonica agisce come una coperta, riscaldando la Terra oltre i limiti normali.
Alcuni degli effetti conseguenti al riscaldamento globale includono siccità, innalzamento del livello del mare, inondazioni, eventi meteorologici estremi e perdita di specie. La gravità di questi impatti è direttamente collegata alla quantità di anidride carbonica che emettiamo, anche dalle centrali a carbone.
Negli Stati Uniti, il carbone rappresenta circa un quarto di tutte le emissioni di carbonio legate all'energia.
2. Inquinamento dell'aria
L'inquinamento atmosferico derivante dalle centrali elettriche a carbone è collegato ad asma, cancro, malattie cardiache e polmonari, problemi neurologici e altri gravi impatti sull'ambiente e sulla salute pubblica.
Quando il carbone viene bruciato, rilascia diverse tossine e sostanze inquinanti nell'aria. Includono mercurio, piombo, anidride solforosa, ossidi di azoto, particelle e vari altri metalli pesanti. Gli impatti sulla salute possono variare da asma e difficoltà respiratorie a danni cerebrali, problemi cardiaci, cancro, disturbi neurologici e morte prematura.
Sebbene i limiti fissati dall'Environmental Protection Agency (EPA) abbiano contribuito a prevenire alcune di queste emissioni, molti impianti non dispongono dei necessari controlli dell'inquinamento installati. Il futuro di queste protezioni rimane poco chiaro.
Impatti dell'estrazione del carbone
3. Inquinamento idrico
L'inquinamento idrico derivante dal carbone comprende gli effetti negativi sulla salute e sull'ambiente causati dall'estrazione, dalla lavorazione, dalla combustione e dallo stoccaggio dei rifiuti di carbone.
Nel processo di estrazione del carbone, vengono emessi fanghi di carbone. I fanghi di carbone, noti anche come liquami, sono i rifiuti di carbone liquido generati dal lavaggio del carbone. In genere viene smaltito in depositi situati vicino a miniere di carbone, ma in alcuni casi viene iniettato direttamente in miniere sotterranee abbandonate.
Poiché i fanghi di carbone contengono tossine, perdite o fuoriuscite possono mettere in pericolo le acque sotterranee e superficiali. I minerali della terra disturbata possono penetrare nelle acque sotterranee e contaminare i corsi d'acqua con sostanze chimiche pericolose per la nostra salute.
Un esempio potrebbe essere il drenaggio acido della miniera. Il drenaggio acido delle miniere (AMD) si riferisce al deflusso di acqua acida dalle miniere di carbone o miniere di metallo, spesso miniere abbandonate dove le attività di estrazione di minerali o carbone hanno esposto rocce contenenti la pirite minerale contenente zolfo.
L'acqua acida può fuoriuscire dalle miniere di carbone abbandonate. L'estrazione mineraria ha esposto rocce che contengono la pirite minerale contenente zolfo. Questo minerale reagisce con l'aria e l'acqua formando acido solforico.
Quando piove, l'acido diluito entra nei fiumi e nei torrenti e può persino penetrare nelle fonti d'acqua sotterranee.
Laghi, fiumi, torrenti e riserve di acqua potabile sono tutti fortemente influenzati dalle miniere di carbone e dalle centrali elettriche.
4. Distruzione di paesaggi e habitat
L'estrazione a cielo aperto, nota anche come estrazione a strisce, consiste nella rimozione di terra e rocce per raggiungere il carbone sottostante.
Se una montagna si trova a ostacolare un giacimento di carbone all'interno, verrà fatta saltare o livellata efficacemente lasciando un paesaggio sfregiato e disturbando gli ecosistemi e l'habitat della fauna selvatica.
5. Il riscaldamento globale
Le statistiche mostrano che il metano rilasciato dall'estrazione del carbone rappresenta circa il 10% delle emissioni di metano (CH₄) negli Stati Uniti , un potente gas serra.
Le emissioni di metano delle miniere di carbone derivanti dall'estrazione sotterranea vengono spesso catturate e utilizzate come combustibile per la città, materia prima chimica, carburante per veicoli e combustibile industriale, ma molto raramente viene catturato tutto. Il metano è meno diffuso nell'atmosfera rispetto all'anidride carbonica, ma è 20 volte più potente come gas serra.
Il gas metano che si forma nei depositi di carbone può esplodere se si concentra nelle miniere sotterranee. Questo metano del letto di carbone deve essere scaricato dalle miniere per rendere le miniere luoghi di lavoro più sicuri. Alcune miniere catturano, utilizzano o vendono il metano del letto di carbone estratto dalle loro operazioni.
6. Deforestazione ed erosione
Secondo uno studio del 2010, l'estrazione mineraria dalla cima delle montagne ha distrutto il 6.8% delle foreste dell'Appalachia.
Come parte del processo di spianare la strada a una miniera di carbone, gli alberi vengono abbattuti o bruciati, le piante vengono sradicate e il terriccio viene raschiato via. Questo distrugge la terra (non può più essere utilizzata per piantare colture) ed è soggetta all'erosione del suolo.
Il terriccio allentato può essere lavato via dalla pioggia e i sedimenti entrano in fiumi, torrenti e corsi d'acqua. A valle, possono uccidere i pesci e la vita vegetale e bloccare i canali fluviali, causando inondazioni.
7. Impatto sulla salute umana
Tossine di metalli pesanti e agenti cancerogeni vengono rilasciati nell'atmosfera e nei corpi idrici come parte dell'estrazione e della lavorazione del carbone, causando lesioni e morte dei lavoratori che estraggono carbone; e la vicina popolazione delle comunità all'interno.
I rischi per la salute derivanti dall'inalazione di polvere di carbone possono portare a malattie del polmone nero, malattie cardiopolmonari, ipertensione, BPCO e malattie renali. I più colpiti sono i minatori e coloro che vivono nei paesi vicini.
Impatti delle centrali elettriche a carbone
8. Perdita di risorse idriche
L'acqua viene utilizzata dagli impianti di generazione termoelettrica (carbone, gas naturale e nucleare) per produrre elettricità convertendo l'acqua in vapore ad alta pressione per azionare le turbine. Si stima che la produzione di energia elettrica sia seconda solo all'agricoltura in quanto principale utilizzatore domestico di acqua.
Una volta superato questo ciclo, il vapore viene raffreddato e condensato nuovamente nell'acqua, con alcune tecnologie che utilizzano l'acqua per raffreddare il vapore, aumentando il consumo idrico di un impianto.
Nelle centrali a carbone, l'acqua viene utilizzata anche per pulire e trattare il combustibile stesso. Ad esempio, lo United States Geological Survey stima che le centrali termoelettriche abbiano prelevato 195 miliardi di litri d'acqua al giorno nel 2000, di cui 136 miliardi di litri d'acqua dolce.
9. Inquinamento dell'aria
Secondo l'Unione degli Scienziati Preoccupati, in un anno medio, una tipica centrale a carbone da 500 megawatt genera la seguente quantità di inquinanti atmosferici: 3.7 milioni di tonnellate di anidride carbonica (CO₂ ) , che equivale all'abbattimento di 161 milioni di alberi;
L'inquinamento da CO₂ è uno dei principali responsabili del riscaldamento globale e dei cambiamenti climatici, così come le emissioni di CO₂, pari a 10,000 tonnellate di anidride solforosa (SO₂ ) , che causa le piogge acide e forma piccole particelle sospese nell'aria in grado di provocare danni ai polmoni, malattie cardiache e altre patologie, e le emissioni di ossidi di azoto (NOx), equivalenti a quelle di mezzo milione di automobili di ultima generazione.
NOx porta alla formazione di smog, che infiamma il tessuto polmonare e aumenta la suscettibilità alle malattie respiratorie, 500 tonnellate di piccole particelle sospese nell'aria, che possono causare bronchiti, riduzione della funzionalità polmonare, aumento dei ricoveri ospedalieri e di pronto soccorso e morte prematura, 220 tonnellate di idrocarburi, che contribuiscono alla formazione dello smog, 720 tonnellate di monossido di carbonio (CO).
Ciò provoca mal di testa e pone ulteriore stress sulle persone con malattie cardiache con altri metalli pesanti tossici come mercurio, arsenico, cadmio e uranio che vengono rilasciati in quantità allarmanti che portano anche al cancro e a diversi disturbi neurologici negli esseri umani.
10 Inquinamento termico
L'inquinamento termico è il degrado della qualità dell'acqua dovuto a qualsiasi processo che modifichi la temperatura ambiente dell'acqua. Una causa comune di inquinamento termico è l'uso dell'acqua come refrigerante da parte delle centrali elettriche e dei produttori industriali.
Quando l'acqua utilizzata come refrigerante viene restituita all'ambiente naturale a una temperatura più elevata, il cambiamento di temperatura influisce sugli organismi diminuendo l'apporto di ossigeno e influenzando la composizione dell'ecosistema.
Conclusione
Sono in corso ricerche per affrontare i problemi che il nostro ambiente deve affrontare dalla produzione e dall'utilizzo del carbone.
Come nel caso delle emissioni di CO₂ , il metodo impiegato per affrontare questo problema è noto come "cattura del carbonio", che separa la CO₂ dalle fonti di emissione e la recupera in un flusso concentrato. La CO₂ può quindi essere iniettata nel sottosuolo per lo stoccaggio permanente, o "sequestro".
Il riutilizzo e il riciclaggio possono anche ridurre gli effetti ambientali della produzione e dell'uso del carbone. Il terreno precedentemente utilizzato per l'estrazione del carbone può essere recuperato e utilizzato per aeroporti, discariche e campi da golf.
I prodotti di scarto catturati dagli scrubber possono essere utilizzati per produrre prodotti come cemento e gesso sintetico per pannelli di rivestimento.
E nell'aspetto delle industrie, diverse industrie del carbone hanno trovato diversi modi per ridurre lo zolfo e altre impurità dal carbone. Queste industrie hanno anche trovato modi più efficaci per pulire il carbone dopo che è stato estratto e alcuni consumatori di carbone usano carbone a basso contenuto di zolfo.
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