Fonti Energetiche: Tipologie Rinnovabili, Non Rinnovabili e Impatto Ambientale

Centralina 7: Le Fonti Energetiche

Introduzione alle Fonti di Energia

Chiamiamo fonti di energia o risorse energetiche tutto ciò che gli esseri umani utilizzano per generare energia primaria, la quale può essere usata direttamente o trasformata in un'altra forma di energia.

Fonti Energetiche Rinnovabili e Non Rinnovabili

Le fonti energetiche si classificano principalmente in due grandi categorie: non rinnovabili e rinnovabili.

Esistono risorse energetiche chiamate fonti di energia non rinnovabili, poiché la loro disponibilità è limitata e si consumano molto più rapidamente di quanto impieghino a rigenerarsi (milioni di anni).

Al contrario, le fonti di energia rinnovabile sono considerate virtualmente inesauribili su scala temporale umana o capaci di rigenerarsi rapidamente.

Produzione di Energia Elettrica

Le centrali elettriche sono gli impianti in cui si ottiene energia elettrica da diverse fonti, prevalentemente non rinnovabili. I tre tipi più comuni di centrali elettriche sono: termiche (che bruciano combustibili fossili), nucleari (che utilizzano l'uranio) e idroelettriche (che sfruttano l'acqua).

Fonti Energetiche Non Rinnovabili

Carbone

Il carbone è un combustibile fossile solido e nero. Esso deriva da resti vegetali sepolti sotto strati di terra milioni di anni fa e sottoposti a processi di carbonizzazione. Si stima che le riserve mondiali di carbone sfruttabili agli attuali ritmi di consumo possano durare ancora per alcuni secoli, ma il suo utilizzo ha un forte impatto ambientale.

Petrolio

Il petrolio (o olio greggio) è la fonte di energia più utilizzata oggi. È un liquido viscoso, infiammabile, che deriva dalla decomposizione di sostanze organiche (principalmente microrganismi marini) avvenuta milioni di anni fa. Si estrae tramite perforazione di pozzi sulla terraferma o in mare aperto (offshore) ed è la materia prima per benzina, gasolio, plastiche e molti altri prodotti.

Gas Naturale

Il gas naturale si è formato in condizioni simili al petrolio, per cui si trova spesso negli stessi giacimenti. È composto principalmente da metano (CH4), ma può contenere anche etano, propano e butano. Viene utilizzato nelle centrali termoelettriche, per usi industriali e nelle abitazioni per cucinare e per il riscaldamento. È considerato il combustibile fossile a minor impatto ambientale tra i tre principali.

Uranio (Energia Nucleare)

L'uranio è un metallo pesante radioattivo dal quale si può ottenere una grande quantità di energia attraverso reazioni nucleari di fissione che avvengono nel nucleo dei suoi atomi. In un reattore nucleare, queste reazioni controllate generano un'enorme quantità di calore. Questo calore viene utilizzato per produrre vapore ad alta pressione, il quale aziona delle turbine collegate a generatori elettrici, producendo così elettricità senza emissioni dirette di gas serra, ma generando scorie radioattive.

Svantaggi e Impatti Ambientali delle Fonti Non Rinnovabili

L'estrazione, il trasporto e l'utilizzo dei combustibili fossili e dell'uranio comportano significativi problemi ambientali e sanitari.

Sostanze Inquinanti

La combustione di carbone, petrolio e gas naturale rilascia diverse sostanze inquinanti nell'atmosfera. Si distinguono:

• Inquinanti primari: Emessi direttamente dalle fonti (es. ossidi di carbonio (CO, CO2), ossidi di zolfo (SOx), ossidi di azoto (NOx), idrocarburi incombusti, particolato atmosferico).
• Inquinanti secondari: Si formano in atmosfera tramite reazioni chimiche a partire dai primari (es. ozono troposferico (O3), acido nitrico (HNO3), acido solforico (H2SO4)).

Costi Ambientali Principali

• Piogge acide: Gli ossidi di zolfo e di azoto emessi reagiscono con l'acqua atmosferica formando acido solforico e acido nitrico. Queste sostanze ricadono a terra con piogge, neve o nebbia (piogge acide), danneggiando ecosistemi acquatici e terrestri (foreste, suolo), e corrodendo edifici e monumenti (il cosiddetto "male della pietra").
• Problemi di salute: L'inquinamento atmosferico (particolato, ozono, NOx, SOx) causa o aggrava problemi respiratori (asma, bronchiti croniche), cardiovascolari, irritazioni agli occhi e alla pelle, e alcuni inquinanti sono classificati come cancerogeni.
• Alterazione dell'effetto serra e Cambiamenti Climatici: La combustione di combustibili fossili rilascia enormi quantità di anidride carbonica (CO2) e altri gas serra (metano, protossido di azoto) nell'atmosfera. Questi gas intensificano l'effetto serra naturale, intrappolando più calore e causando il riscaldamento globale e i conseguenti cambiamenti climatici (eventi meteorologici estremi, innalzamento del livello del mare, ecc.).
• Inquinamento marino: Il petrolio viene spesso trasportato via mare tramite navi petroliere. Incidenti a queste navi possono causare disastrose fuoriuscite di petrolio (maree nere), che inquinano gravemente le acque, danneggiano mortalmente gli ecosistemi marini (uccelli, mammiferi marini, pesci) e contaminano le coste per lungo tempo.
• Scorie nucleari: L'energia nucleare, pur non emettendo CO2, produce rifiuti radioattivi che rimangono pericolosi per migliaia di anni e richiedono complessi e costosi sistemi di stoccaggio a lungo termine.

Fonti Energetiche Rinnovabili

Le fonti energetiche rinnovabili rappresentano l'alternativa sostenibile ai combustibili fossili.

• Energia Idroelettrica: Sfrutta l'energia potenziale dell'acqua (di fiumi o bacini artificiali) che, cadendo, aziona turbine collegate a generatori per produrre elettricità nelle centrali idroelettriche. È una fonte matura ma la costruzione di grandi dighe può avere impatti ambientali significativi.
• Energia Solare: È l'energia irradiata dal Sole. Può essere convertita direttamente in calore (solare termico, tramite pannelli solari termici per riscaldare l'acqua sanitaria o per riscaldamento ambienti) o direttamente in elettricità (solare fotovoltaico, tramite pannelli fotovoltaici composti da celle di silicio).
• Energia Eolica: Sfrutta l'energia cinetica del vento. Le moderne turbine eoliche (o aerogeneratori), dotate di grandi pale, convertono l'energia del vento in energia elettrica. L'installazione può avere impatti paesaggistici e sull'avifauna.
• Energia da Biomassa: Deriva da materiali organici di origine vegetale o animale, come residui agricoli e forestali, scarti dell'industria alimentare, rifiuti organici urbani (FORSU), reflui zootecnici, legna da ardere o colture energetiche dedicate. Può essere convertita in calore (combustione), elettricità (combustione o gassificazione) o biocarburanti (etanolo, biodiesel). La sostenibilità dipende dalla gestione della risorsa.
• Energia Geotermica: Sfrutta il calore naturale proveniente dall'interno della Terra. Questo calore può essere utilizzato direttamente per il riscaldamento di edifici o serre (bassa entalpia) oppure, dove le temperature sono più elevate (alta entalpia), per produrre vapore e quindi elettricità in apposite centrali geotermiche.