metano
Indice
Descrizione generale
sm. [sec. XX; da metile+-ano]. Composto chimico di formula CH4: è l'idrocarburo di struttura più semplice e il capostipite della serie degli alcani. Venne scoperto nel 1778 da Alessandro Volta nel gas che si svolge dal fondo delle paludi per la fermentazione della cellulosa dei detriti vegetali a opera di microrganismi anaerobi: di qui il nome di gas delle paludi con il quale esso venne dapprima indicato. Analoga origine ha probabilmente il metano che si libera nelle miniere di carbon fossile e che mescolandosi con l'aria forma le miscele esplosive indicate con il nome di grisou. I gas ottenuti dalla distillazione del carbon fossile, e cioè il gas illuminante e quello di cokeria, contengono il 20-30% di metano; il metano è talora presente anche nei gas di molti vulcani.
Preparazione, caratteristiche e impieghi
Il metano può essere preparato per sintesi diretta con diversi metodi che però hanno solo interesse teorico: industrialmente viene ottenuto isolandolo dai gas naturali che costituiscono vasti giacimenti o da gas industriali, come quelli illuminante e di cokeria. Il gas naturale grezzo viene in genere sottoposto a un trattamento che ha lo scopo di recuperare gli idrocarburi liquidi contenutivi allo stato di vapore, i quali vengono poi utilizzati come benzine, e spesso a un frazionamento per separare allo stato puro alcuni suoi componenti come il butano, richiesto per la produzione della gomma sintetica, e il solfuro di idrogeno, che viene trasformato in zolfo libero o in acido solforico. Il metano puro si presenta come un gas incoloro e inodoro, pochissimo solubile in acqua, con peso specifico riferito all'aria di 0,5547; alla pressione atmosferica liquefa a –161,5 ºC e solidifica a –182,5 ºC. La sua temperatura critica, al disopra della quale il metano non può essere liquefatto, è di –82 ºC e la pressione richiesta per liquefarlo a tale temperatura è di 45,8 atm. All'aria il metano brucia con fiamma poco luminosa e fortemente calorifica: le miscele con l'aria esplodono facendovi scoccare una scintilla o introducendovi un oggetto rovente. A temperature superiori a 1200 ºC si scinde negli elementi costitutivi. Il metano è un'importante fonte di energia termica, inoltre trova impiego come materiale di base per la fabbricazione di importanti prodotti chimici quali il nerofumo e l'acetilene, i solventi clorurati come cloroformio e tetracloruro di carbonio e altri prodotti di largo uso. In Italia il Ministero dell'Ambiente nel 2009 ha varato un programma di incentivi, riguardanti l'acquisto di un'auto ecologica (alimentata a metano, a GPL, ibrida o a idrogeno) o la conversione della propria auto a benzina con un impianto a metano o a GPL.
Produzione
A partire dalla metà degli anni Ottanta del sec. XX la produzione di metano è salita da 1670 miliardi di m3 del 1985 ai 2120 miliardi di m3 del 1995 e i 2492 miliardi di m3 del 2001. Tra i principali produttori la Russia occupa il primo posto, seguita dagli Stati Uniti, un tempo massimo produttore mondiale, e dal Canada. Notevole è anche la produzione in alcuni Paesi dell'Europa occidentale (Regno Unito, Paesi Bassi, Norvegia), che peraltro è anche area di consumo e di destinazione di un importante flusso di esportazione da Paesi ex sovietici e nordafricani. Altro grande importatore e consumatore di metano è il Giappone. Secondo le stime della World Energy Conference le riserve di metano ammontano a circa 180.635 miliardi di m3 nel 2004, per lo più localizzate nell'Europa orientale (47.000 miliardi di m3, in Russia), nel Medio Oriente (in particolare, in Iran con 26.500 miliardi di m3 e Qatar con 25.783 miliardi di m3), in Asia e Oceania (i principali giacimenti sono in Indonesia con 3735 miliardi di m3, Australia con 3930 miliardi di m3 e Malesia con 2478 miliardi di m3), in Africa (Nigeria con 5100 miliardi di m3 e Algeria con 4532 miliardi di m3) e nelle Americhe (Stati Uniti con 5400 miliardi di m3, Venezuela con 4195 miliardi di m3 e Canada con 1670 miliardi di m3). La più importante tra le riserve dell'Europa occidentale è la Norvegia con 3550 miliardi di m3. In Italia, nel 2002, i consumi di metano hanno raggiunto circa i 70 miliardi di m3, mentre la produzione ammonta a 15.442.294.000 nel 2001. Nel 2010 sono stati approvati finanziamenti per sostenere l'estrazione del metano nel territorio crotonese. Al largo di Crotone le piattaforme dell'ENI estraggono circa il 15% del consumo nazionale di metano, sia per uso civile che industriale.
Idrati di metano
Sostanze cristalline appartenenti alla classe dei clatrati, costituite da un reticolo di acqua ghiacciata al cui interno sono intrappolate molecole di metano. Il rapporto molare tra metano e acqua è variabile e può arrivare fino a 1:5,75, cosicché un metro cubo di idrato può contenere più di 100 m3 di metano misurati in condizioni normali. Ingenti giacimenti di idrati di metano sono stati rinvenuti in varie zone di permafrost (Siberia, Alaska) e su molti fondali oceanici. Secondo le stime più accreditate, le riserve potenziali di idrati di metano sarebbero di gran lunga superiori a quelle di gas naturale, e dunque esse sono considerate con notevole interesse come nuovi fonti di metano. Nei primi anni del sec. XXI gli studi sugli idrati di metano si sviluppano attraverso analisi in situ e ricerche in laboratorio, al fine di determinare la distribuzione dei giacimenti di idrati sul pianeta, mediante lo sviluppo di tecnologie innovative che contribuiscano a rendere vantaggioso il processo di estrazione e produzione. Il NRL (Naval Research Laboratory) costituisce un laboratorio all'avanguardia nello studio delle caratteristiche dei giacimenti, e nella stima della loro distribuzione nel globo. La cooperazione internazionale, attraverso la ricerca e lo sviluppo di nuove tecnologie potrà consentire di raggiungere l'obiettivo dell'estrazione e dello sfruttamento del gas metano contenuto negli idrati, in maniera economica, efficace e soprattutto nel rispetto del protocollo di Kyoto per la tutela dell'ambiente. L'Italia può concorrere, al pari delle altre nazioni, alla ricerca di tecniche estrattive innovative grazie all'esperienza acquisita negli anni nel campo energetico come Paese promotore, attraverso la partecipazione di aziende italiane al Clean Development Mechanism (Meccanismo di sviluppo non inquinante), previsto dal protocollo di Kyoto.