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Il gas metano

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Il gas metano

A cura del Per. Ind.le Luciano Sancassani

Chimica del metano

Il metano è un idrocarburo semplice (alcano) formato da un atomo di carbonio e 4 di idrogeno; la sua formula chimica è CH, e si trova in natura sotto forma di gas.
La molecola ha forma tetraedrica; l'atomo di carbonio è al centro di un tetraedro regolare ai cui vertici si trovano gli atomi di idrogeno.
Il metano è il principale componente del gas naturale, ed è un eccellente combustibile poiché produce il maggior quantitativo di calore per massa unitaria. Bruciando una molecola di metano in presenza di ossigeno si forma una molecola di CO (anidride carbonica), due molecole di HO (acqua) e si libera una quantità di calore:

CH + 2O ? CO + 2HO [+ 891 kJ/mol]

Dalla combustione di un metro cubo standard di metano si ottengono circa 36 MJ (8940 Kcal)
Il legame covalente carbonio-idrogeno nel metano è uno dei più forti tra tutti gli idrocarburi, per questo motivo il suo uso come materia prima in chimica è limitato. La ricerca di un catalizzatore che possa facilitare l'attivazione del legame C-H nel metano e negli altri alcani leggeri è un'area di ricerca con importanti risvolti industriali.
Il metano è un gas serra presente in atmosfera in concentrazioni molto inferiori a quelle della CO ma con un potenziale di riscaldamento globale ben 23 volte superiore.
La sua concentrazione in atmosfera è aumentata da 700 ppb (parti per miliardo) nel periodo 1000-1750 a 1.750 ppb nel 2000, con un incremento del 150%. Il metano è responsabile del 20% dell'incremento dell'effetto serra.
Il metano è il risultato della decomposizione di alcune sostanze organiche in assenza di ossigeno. È quindi classificato anche come biogas.
Le principali fonti di emissione di metano nell'atmosfera sono:
decomposizione di rifiuti solidi urbani nelle discariche
fonti naturali (): 23%
estrazione da combustibili fossili: 20%
processo di digestione degli animali (bestiame): 17%
batteri trovati nelle risaie: 12%
riscaldamento o digestione anaerobica delle biomasse.
Dal 60% all'80% delle emissioni mondiali è di origine umana. Esse derivano principalmente da miniere di carbone, discariche, attività petrolifere e e agricoltura.[1]
Per rimozione di un atomo di idrogeno il metano forma il corrispondente , il metile (CH·) mentre se gli idrogeni rimossi invece siano due il radicale formatosi prenderà il nome di metilene (·CH·)
Il metano è inodore, incolore ed insapore, quindi per essere distribuito nelle reti domestiche deve essere "odorizzato" mediante un processo di lambimento di un liquido dal caratteristico "odore di gas" - spesso si tratta del tetraidrotiofene. Questo procedimento si rende indispensabile in modo da rendere avvertibile la presenza di gas nell'ambiente e diminuirne la pericolosità.

Scoperta del metano
Nell'autunno del 1776 Alessandro Volta studiò un fenomeno noto anche in epoche più lontane, segnalatogli da Carlo Giuseppe Campi: in un'ansa stagnante del fiume Lambro, avvicinando una fiamma alla superficie si accendevano delle fiammelle azzurrine.
Questo fenomeno era già stato studiato separatamente da Pringle, Lavoisier, e Priestley pochi anni prima ma lo classificarono semplicemente come un'esalazione di aria infiammabile, di origine minerale.
Volta volle andare più a fondo della questione quindi si recò presso gli stagni di Angera dove provò a smuovere il fondo con l'aiuto di un bastone e vide che risalivano delle bolle di gas e le raccolse in bottiglie. Diede a questo gas il nome di
aria infiammabile di palude e scoprì che poteva essere incendiato sia per mezzo di una candela accesa che mediante una scarica elettrica; dedusse che il gas si formava nella decomposizione di sostanze animali e vegetali.
Per ulteriore conferma della sua tesi, si recò nel 1780 a Pietramala sull'Appennino toscano dove vi erano dei celebri fuochi fatui. La corretta composizione del gas fu determinata da Thomas Henry nel 1805.
Agli esperti è noto che circa due terzi del metano estratto non viene utilizzato perché il costo del trasporto del gas naturale nei gasdotti è quattro volte superiore a quello del petrolio, perché la densità del gas è molto minore. Il metano è presente normalmente nei giacimenti di petrolio (ma esistono anche immensi giacimenti di solo metano). Il metano deriva dalle rocce madri, da cui derivano progressivamente (attraverso il
cracking del kerogene) tutti gli idrocarburi (dai solidi - bitume, ai liquidi - , fino ai gassosi, quali il metano stesso).
Quando si estrae il petrolio, risale in superficie anche il metano, in media in quantità pari allo stesso petrolio. Se i giacimenti sono lontani dai luoghi di consumo o situati in mare aperto, risulta quasi impossibile usare quel metano, che pertanto viene bruciato all'uscita dei pozzi senza essere utilizzato in alcun modo, oppure viene ripompato nei giacimenti di petrolio, mediante l'uso di turbine a gas, favorendo ulteriormente l'uscita del greggio grazie alla pressione

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