Gas naturale

Estrazione mondiale di gas naturale in metri cubi all'anno

Il gas naturale è un gas prodotto dalla decomposizione anaerobica di materiale organico.

In natura si trova comunemente allo stato fossile, insieme al petrolio, al carbone o da solo in giacimenti di gas naturale. Viene però anche prodotto dai processi di decomposizione correnti, nelle paludi (in questo caso viene chiamato anche gas di palude), nelle discariche, durante la digestione negli animali e in altri processi naturali. Viene infine liberato nell'atmosfera anche dall'attività vulcanica.

Composizione chimica e potere energetico

Composizione chimica

Il principale componente del gas naturale è il metano (CH₄), la più piccola e leggera fra le molecole degli idrocarburi. Normalmente contiene anche idrocarburi gassosi più pesanti come etano (CH₃CH₃), propano (CH₃CH₂CH₃) e butano (CH₃CH₂CH₂CH₃), nonché, in piccole quantità, pentano.

Sono sempre presenti modeste percentuali di gas diversi dagli idrocarburi, ad esempio anidride carbonica (CO₂), azoto, ossigeno (in tracce), gas nobili e solfuro di idrogeno (H₂S).

Il solfuro d'idrogeno e il mercurio (Hg) sono considerati i contaminanti più nocivi, che devono essere rimossi prima di qualsiasi utilizzo.

Potere energetico

La combustione di un metro cubo di gas naturale di tipo commerciale generalmente produce circa 38 MJ, ossia 10,6 kWh.

Più precisamente si ha:

• Potere calorifico superiore: 13 284 kcal/kg oppure 9 530 kcal/Nm³ equivalenti a 39,9 MJ/Nm³
• Potere calorifico inferiore: 11 946 kcal/kg oppure 8 570 kcal/Nm³ equivalenti a 35,88 MJ/Nm³

Questi valori sono solo indicativi e variano a seconda del distributore, in funzione della composizione chimica del gas naturale distribuito ai clienti che può variare nel corso dell'anno anche con lo stesso distributore.

Stoccaggio e trasporto

Nave metaniera

La principale difficoltà nell'utilizzo del gas naturale è il trasporto. I gasdotti sono economici, ma non permettono l'attraversamento di oceani e spesso, quando si tratta di gasdotti internazionali, passano in territori di altri stati, i quali potrebbero interromperne il flusso per motivi politici o altro. Vengono utilizzate anche navi per il trasporto di gas naturale liquefatto, definite metaniere, ma hanno costi più alti e problemi di sicurezza. In molti casi, come ad esempio nei pozzi petroliferi in Arabia Saudita, il gas naturale che viene recuperato durante l'estrazione del petrolio, non potendo essere venduto con profitto, viene bruciato direttamente sul posto. Questa dispendiosa pratica è illegale in molti stati, poiché rilascia nell'atmosfera terrestre gas serra inutilmente. Invece di venire bruciato, il gas, viene sempre più frequentemente re-iniettato nel giacimento petrolifero per mantenerne alta la pressione e quindi consentire l'estrazione di tutto il petrolio in esso contenuto. Il gas naturale viene compresso per essere immagazzinato.

Distribuzione e vendita

Il gas naturale compresso, in bombole, viene usato nelle zone rurali o comunque dove non sia possibile o conveniente il collegamento alle condotte che costituiscono la rete di distribuzione urbana in bassa pressione e sono gestite da società concessionarie (distributori) con contratti di lunga durata pur essendo normalmente di proprietà pubblica.

In Italia

La distribuzione e la vendita sono state oggetto di una completa revisione normativa nell'ambito del processo di liberalizzazione del mercato del gas.

L'autorità per l'energia elettrica e il gas è un'istituzione formalmente indipendente fondata nel 1995 e operativa dal 23 aprile 1997 che, in seguito alle decisioni del 1996 e del 1998 dell'Unione europea di liberalizzare i settori dell'energia elettrica e del gas naturale, ha sostituito di fatto i monopoli presenti nella maggior parte dei paesi aderenti all'Unione, assumendo il ruolo di soggetto regolatore dei mercati liberalizzati. Ha la funzione di favorire lo sviluppo di mercati concorrenziali nelle filiere elettriche e del gas naturale, principalmente tramite la regolazione tariffaria, l'accesso alle reti, il funzionamento dei mercati e la tutela degli utenti finali.

Trasformazione in carburante liquido

Visto il costo sempre più alto del petrolio, è diventato conveniente il processo di trasformazione del gas naturale in carburanti liquidi, principalmente nafta e gasolio. Tale processo è chiamato GTL (Gas To Liquids) ed è basato su una tecnologia chiamata Fischer-Tropsch utilizzata dai tedeschi all'epoca della seconda guerra mondiale. I tedeschi, non avendo a disposizione giacimenti petroliferi, per alimentare la loro macchina bellica utilizzavano carbone, il quale, dopo essere stato gassificato, veniva convertito in carburante liquido. Il Processo Fischer-Tropsch utilizza un catalizzatore a base di cobalto o di ferro per produrre condensati e cera a partire dal gas naturale opportunamente trattato.

Usi

Generazione di energia elettrica

Il gas naturale è una delle principali fonti utilizzate per la produzione di energia elettrica in molteplici tipologie di centrali elettriche. Nei cicli convenzionali alimenta bruciatori che producono vapore destinato ad azionare turbine, mentre nelle centrali cosiddette "turbogas" viene direttamente bruciato in turbine a combustione interna. Le più efficienti centrali termoelettriche a gas combinano una turbina a gas (primo stadio) con una a vapore (secondo stadio) la cui caldaia è alimentata dai gas combusti in uscita dalla turbina a gas. Si tratta di centrali dette "a ciclo combinato".

Il calore ulteriormente residuo può ancora essere utilizzato, per esempio per il riscaldamento tramite una rete di teleriscaldamento, o, più raramente, per la refrigerazione (ci si riferisce comunemente ai casi di produzione combinata di elettricità e calore con il termine di cogenerazione).

Utilizzo come combustibile per autotrazione

Il gas naturale, molto spesso denominato "metano", anche se in realtà è composto da metano e altri gas, è utilizzato in Italia come combustibile per autotrazione sin dagli anni trenta quando la politica dell'autarchia spinse la tecnica del momento a cercare nuove soluzioni per l'utilizzo di carburanti alternativi come il gasogeno e il gas naturale. L'Italia lo importa ed esso è un idrocarburo gassoso

Uso domestico, commerciale, industriale

Il gas naturale viene fornito alle abitazioni, alle attività commerciali ed agli impianti industriali. Gli usi più comuni sono per cucinare, per scaldare l'acqua sanitaria, per riscaldamento e il condizionamento degli edifici. In alcuni usi industriali, può essere utilizzato per raggiungere temperature non oltre i 1000 °C.

Fonti

Il gas naturale viene estratto da giacimenti misti di gas e petrolio o solo di gas. I più grandi giacimenti conosciuti si trovano nel Golfo Persico (Qatar e Iran), ma il paese che singolarmente possiede le maggiori riserve conosciute è la Russia. Oltre ai tradizionali giacimenti, negli ultimi decenni si è intensificata la produzione anche di shale gas e tight gas (soprattutto negli Stati Uniti). Una piccola percentuale di gas naturale viene estratta anche dalle miniere di carbone - è il cosiddetto CBM (Coal Bed Methane).

Altre fonti possibili

Un'altra fonte di gas naturale, qui denominato biogas, sono le discariche, nelle quali si forma con la decomposizione dei rifiuti.

In Ontario ed in Danimarca è in progetto l'estrazione di metano dal letame prodotto da allevamenti di animali (principalmente maiali e bovini) per generare energia elettrica. Con uno di questi impianti a biogas si riesce a produrre elettricità sufficiente per una piccola città (250 MW). Questo metodo può essere ulteriormente migliorato aggiungendo altro materiale organico come la parte organica dei rifiuti domestici.

Produttori e riserve

Produzione del gas naturale in Italia tra 1970 e il 2007.

Secondo i dati ENI, nel 2010 sono stati consumati, nel mondo, 3.253 miliardi di m³ di gas naturale. Alla fine dello stesso anno le riserve ammontavano a 190.878 miliardi di m³; assumendo costanti i consumi, le riserve note non si estinguerebbero prima di 59 anni.

Nel decennio 1994-2004, però, i consumi sono aumentati in media del 2,7% all'anno, e si ravvisa qualche problema in particolare per l'Occidente.

I principali produttori di gas naturale sono:

Principali produttori di gas naturale (espresso in km³ nel 2010). NB: 1 km³=1.000.000.000 m³.

Produttore	Riserve	Produzione annua	Vita media riserve (anni)
Russia	46.000	624,61	74
Iran	29.610	146,41	202
Qatar	25.267	127,97	198
Arabia Saudita	8.287	79,77	99
Emirati Arabi Uniti	6.504	51,09	119
Stati Uniti	7.721	600,15	13
Nigeria	5.338	32,06	243
Algeria	4.504	86,58	52
Venezuela	5.327	24,50	214
Norvegia	2.485	108,73	26
Turkmenistan	8.340	43,17	193
Indonesia	2.960	91,47	32
Australia	3.225	51,39	63
Malesia	2.362	64,26	37
Kazakistan	1.950	28,38	69
Uzbekistan	1.682	62,83	27
Cina	2.751	96,60	28
Egitto	2.883	60,06	36
Canada	1.685	157,66	11

Secondo dati ENI, nel 2010 le riserve mondiali stimate sono di 190.878 miliardi di metri cubi e i maggiori produttori sono: Russia 19,3% Iran 4,5% Qatar 4,0% Arabia Saudita 2,5% USA 18,6% Algeria 2,7% Canada 4,9% Cina 3,0% Indonesia 2,8% Norvegia 3,4% Resto del mondo 34,4%

Possiamo aggiungere:

• I Paesi Bassi, che nel 2011 avevano riserve per 1.222 miliardi di m³ con una vita residua di 16 anni, sulla base di una produzione annua di 75,66 miliardi di m³;
• il Regno Unito, che nel 2011 aveva riserve per 494 miliardi di m³ con una vita residua di 9 anni, sulla base di una produzione annua di 61,32 miliardi di m³.

La situazione si chiarisce ulteriormente dando uno sguardo alle importazioni.

Principali importatori di gas naturale (miliardi di m³ nel 2010)

Importatore	Totale	Principali esportatori
		Canada	Russia	Algeria	Norvegia	Paesi Bassi	Indonesia	Malesia	Australia
Stati Uniti	106,59	92,24
Germania	89,39		32,07		30,08	22,40
Giappone	85,90						17,25	16,79	15,87
Italia	69,28		22,92	22,71	4,81	7,21

La Germania importa da paesi che dispongono di riserve con vita residua compresa tra 20 e 79 anni.

Il Giappone importa gas naturale liquefatto da paesi che dispongono di riserve con vita residua compresa tra 31 e 64 anni.

Gli Stati Uniti, dopo la scoperta di enormi depositi di gas naturale chiamato shale gas contenuto all'interno delle rocce argillose e lo sviluppo delle trivellazioni orizzontali necessarie per estrarlo, possono contare su una disponibilità di gas enorme: 200 biliardi (200x10¹⁵) di piedi cubici di gas. Per dare un'idea, le riserve mondiali di gas attualmente conosciute ammontano a 6 biliardi (6x10¹⁵) di piedi cubici, come ha affermato Alan Greenspan il 20 maggio 2005.

L'Italia dipende soprattutto da due paesi, Russia e Algeria, le cui principali compagnie, rispettivamente Gazprom e Sonatrach, hanno stipulato nell'agosto del 2006 un accordo che potrebbe indurre tensioni sui prezzi, al punto che il governo italiano ha posto il problema in sede europea.

Sicurezza

Il gas, in natura inodore e incolore, viene, prima di essere immesso nelle reti cittadine, miscelato deliberatamente con una miscela di sostanze odorizzanti, principalmente appartenenti a due tipologie di composti chimici (TBM o terziar-butilmercaptano, o anche THT o tetraidrotiofene) con un forte e cattivo odore al fine di renderlo immediatamente riconoscibile all'olfatto e quindi evitare, a causa di inavvertibili sacche di gas, esplosioni. Nell'industria il gas metano non viene odorizzato. Nelle miniere vengono installati sensori e l'ambiente minerario è specificamente sviluppato per evitare fonti di accensione del gas (ad esempio la lampada di Davy).

Il gas naturale non è di per sé tossico. In taluni giacimenti, però, è disciolta nel gas naturale una certa quantità di solfuro di idrogeno, gas altamente tossico anche a bassissime concentrazioni.

Impatti ambientali del gas naturale

La combustione di gas genera, anche se in misura minore rispetto agli altri combustibili fossili, gas serra (primo fra tutti l'anidride carbonica) che contribuiscono al surriscaldamento del pianeta. Lo stesso gas metano risulta un potente gas serra che, sebbene in concentrazioni minori rispetto all'anidride carbonica, risulta più dannoso di circa 21 volte rispetto a questa.

L'estrazione di gas (ma anche di petrolio) porta a una diminuzione della pressione nella riserva sotterranea. Ciò può portare ad una subsidenza del terreno che può danneggiare l'ecosistema, i corsi d'acqua, la rete idrica e fognaria e causare cedimenti nelle fondamenta degli edifici. L'estrazione e il trasporto del gas possono inoltre generare ulteriore inquinamento. Gli esperti si attendono per i prossimi anni un'impennata nell'uso di gas naturale, conseguente alla richiesta di fonti alternative al petrolio. Normalmente, gli inquinanti principali sono: anidride carbonica, monossido di carbonio, ozono, ossidi di azoto. Sono però molto ridotti i seguenti inquinanti: particolato, ossidi di zolfo, idrocarburi incombusti (tra cui benzene).

Bibliografia

• Adriano Piglia, Le nuove frontiere del gas, Fabiano, Canelli (AT) 2009, ISBN 978-88-89629-43-7
• Francesco Samorè, La piramide del gas. Distribuire l’energia al territorio (1945-2009), Bruno Mondadori, Milano 2010, ISBN 978-88-615-9431-9
• Carlo Stagnaro (a cura di), Sicurezza energetica. Petrolio e gas tra mercato, ambiente e geopolitica, Rubbettino-Facco, Soveria Mannelli (CZ) 2007, ISBN 978-88-498-1922-9
• Carlo Stagnaro (a cura di), Il mercato del gas naturale. L’Europa tra sicurezza e liberalizzazioni, Rubbettino-Facco, Soveria Mannelli (CZ) 2007, ISBN 978-88-498-2340-0
• Matteo Verda, Una politica a tutto gas. Sicurezza energetica europea e relazioni internazionali, Università Bocconi Editore, Milano 2011, ISBN 978-88-8350-179-1
• Alessio Zanardo, Una storia felice. Il gas naturale in Italia da Mattei al Transmediterraneo, Aracne, Roma 2008, ISBN 978-88-548-1618-3

Voci correlate

• Gas naturale liquefatto
• Gas naturale compresso
• Gas di petrolio liquefatto
• Petrolio
• Slug catcher
• ButanGas
• Fracking
• Shale gas
• Tight gas
• Gas flaring
• Biogas
• Punto di riconsegna

Altri progetti

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• Wikimedia Commons

• Wikimedia Commons contiene immagini o altri file su gas naturale

Collegamenti esterni

• Petrolio e gas: Il portale per conoscere il petrolio, il gas e le attività di esplorazione e produzione degli idrocarburi in Italia
• Gas naturale in Open Directory Project, Netscape Communications. (Segnala su DMoz un collegamento pertinente all'argomento "Gas naturale")
• gas.it
• Picco Energetico Un esame visivo dei conti nazionali e regionali di produzione e di consumo di energia; dati della BP Statistical Review.
• Ministero dello sviluppo economico - Statistiche dell'energia relative al consumo di gas naturale in Italia
• (EN) Natural Gas.org
• Gas naturale in Tesauro del Nuovo soggettario, BNCF, marzo 2013.

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