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Il petrolio si forma in seguito ad una sequenza di eventi che avvengono nel corso di milioni di anni. Tutto ha inizio con la deposizione su un fondale marino dei resti di miriadi di microscopici organismi marini, cioè alghe unicellulari, protozoi e piccoli animali. Tali resti non vengono immediatamente degradati a causa della ridotta quantità di ossigeno e vengono seppelliti da altri sedimenti. Con il procedere della sedimentazione i resti organici sprofondano sempre più in basso nella crosta, dove sono sottoposti a temperature e pressioni crescenti. Per effetto di queste nuove condizioni, i resti organici subiscono una trasformazione e formano il kerogene, il materiale da cui si evolverà il petrolio. Infatti, in condizioni di elevate temperature e pressioni, il kerogene subisce un processo che porta alla liberazione di idrocarburi. Questi ultimi sono relativamente leggeri e tendono a migrare verso l’alto, spostandosi dalla roccia in cui si sono formati, detta roccia madre, verso zone situate a minore profondità. Infine, gli idrocarburi si accumulano nei pori e nelle fratture di particolari rocce, che vengono definite rocce serbatoio

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la fase di estrazione del petrolio. L'estrazione avviene attraverso la costruzione di apposite torri di perforazione o trivellazione (dette derrick), che nel caso di impianti off-shore (cioè in corrispondenza delle aree marine) sono posizionate su una piattaforma petrolifera.

In genere il deposito di petrolio che impregna le rocce porose si trova ad elevata pressione, per cui risale spontaneamente attraverso il pozzo petrolifero, mentre negli altri casi è necessario utilizzare delle pompe petrolifere per sollevarlo;[1] tali pompe possono essere utilizzate anche quando il petrolio risale spontaneamente, in modo da velocizzarne ulteriormente la risalita.

Quando il pompaggio del petrolio in superficie risulta più gravoso, è possibile aumentare la pressione all'interno del giacimento iniettando negli strati del giacimento gas o acqua.

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Dopo il processo di estrazione, il petrolio viene trasportato o con le navi petrolifere o con gli oliedotti verso stabilimenti (raffinerie di petrolio), dove avvengono le operazioni di trasformazione che permettono di produrre a partire dal grezzo petrolifero una serie di prodotti di uso comune. Le operazioni attraverso le quali il grezzo petrolifero viene trasformato sono molteplici e di diversa natura.

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Il petrolio è una materia prima fonte di energia combustibile, formata da una miscela di idrocarburi. Il petrolio è costituito da idrogeno, carbonio e da altre sostanze dette “impurità” come lo zolfo che non sono necessarie alla combustione. Grezzo, viene estratto da strati superiori della crosta terrestre, ma non viene quasi mai utilizzato così come viene estratto: esso viene infatti lavorato per ottenere derivati come gpl, benzina, nafta, cherosene, gasolio, olio lubrificante.

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Il  petrolio greggio è costituito principalmente da una miscela di idrocarburi ma la sua composizione varia a seconda del giacimento di estrazione. Oltre agli idrocarburi (composti da carbonio e idrogeno), sono presenti anche zolfo, ossigeno e tracce di cadmio, arsenico e altri metalli pesanti.

Una volta estratto, il petrolio viene trattato con sostanze chimiche e calore, per eliminare l'acqua, le particelle solide e per separare il gas naturale residuo. Poi è immagazzinato in serbatoi di smistamento e trasportato nelle raffinerie, dove viene trasformato in prodotti petroliferi.

La trasformazione del petrolio avviene principalmente in tre fasi distinte: la distillazione, il cracking e la raffinazione.

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Dalle osservazioni paleontologiche, stratigrafiche e sedimentarie si è concluso che il carbone si sia formato prevalentemente a partire da piante cresciute in ecosistemi paludosi. Quando queste piante morirono, la loro biomassa si depositò in ambienti subacquei anaerobici in cui il basso livello di ossigeno presente prevenne il loro decadimento, impedì l'ossidazione, la decomposizione e il rilascio di biossido di carbonio. La nascita e la morte di generazioni successive di piante formarono spessi depositi di materia organica lignea non ossidata, in seguito ricoperti da sedimenti e compattati in depositi carbonacei come torba, bitume o antracite. Indizi sul tipo di piante che hanno originato un deposito possono essere rintracciati nelle rocce scistose o nell'arenaria che lo ricopre o, con tecniche particolari, nel carbone stesso.

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Il carbone è una delle principali fonti di energia dell'umanità. Nel 2010 circa il 40% dell'energia elettrica mondiale è stata prodotta bruciando carbone e le riserve accertate ammontavano ad almeno 300 anni di produzione.

Dal carbone è possibile ottenere altri tipi di combustibile più facilmente trasportabili e con un maggior rendimento; i processi normalmente utilizzati per raffinarlo sono la gassificazione e la liquefazione.

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L’utilizzo del carbone sul mercato richiede che questo possegga un’elevata qualità e purezza. Il carbone estratto dalla miniera contiene una mistura di frazioni di grandezza diversa, a volte contenenti rocce e terriccio. Dunque è necessario uno stadio di preparazione noto anche con il nome di “beneficiation” e il carbone grezzo è suddiviso in una serie di prodotti puliti, uniformi e classificati, pronti per la vendita. In alcuni casi il carbone grezzo possiede un’elevata qualità tale da soddisfare le richieste dei consumatori: dunque non è necessaria la “beneficiation” e il carbone può essere semplicemente frantumato e setacciato affinché si ottenga il prodotto specifico. Una buona preparazione del carbone prima della sua combustione aumenta l’omogeneità e l’efficienza dell’utilizzo di tale combustibile, riduce i costi di trasporto e il suo spostamento all’interno dell’impianto produce meno polveri e fa diminuire le emissioni degli ossidi di zolfo. Una volta che il carbone è stato estratto, occorre anche trasportarlo dalla miniera agli impianti di utilizzo. Per brevi distanze ci si serve di camion, mentre il ricorso a treni, chiatte e navi è fondamentale se le distanze sono maggiori. Recentemente sono stati sperimentati carbonodotti nei quali il minerale fluisce per pompaggio dopo essere stato ridotto in polvere e mescolato con acqua. Vengono prese misure preventive ad ogni stadio durante il trasporto e lo stoccaggio per ridurre i potenziali impatti ambientali. Per esempio, lo scorrimento superficiale delle acque contaminate è limitato dal design appropriato delle attrezzature di immagazzinamento e tutte le acque utilizzate sono attentamente trattate prima del riuso o dello smaltimento. Le polveri possono essere controllate utilizzando spray d’acqua e compattando il carbone da immagazzinare. Sistemi di trasporto via mare o su strada possono poi essere usati per trasportare il carbone dai luoghi di stoccaggio agli impianti di combustione. Comunque più del 60% del carbone utilizzato per la generazione di energia è consumato a 50 chilometri dalla miniera di estrazione. Solo circa il 14% della produzione di carbone è commercializzata internazionalmente, anche se si prevede che questa pratica sia destinata a crescere.

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Il gas metano si trova generalmente nel sottosuolo, spesso laddove è presente del petrolio, ma anche in veri e propri giacimenti. Per estrarre il gas naturale occorre una trivellazione a grande pressione, tale pressione permette al gas naturale di fuoriuscire dal sottosuolo.

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Per rendere utilizzabile il gas naturale è quindi necessario purificarlo. Uno dei primi trattamenti consiste nell'eliminazione dell'anidride carbonica e dell'azoto, in quanto rendono il gas naturale una sostanza gassosa poco infiammabile. È poi necessario procedere all'eliminazione dell'acqua ( disidratazione ), dei gas umidi propano e butano ( degasolinaggio ), dello zolfo ( desolforazione ). È molto importante eliminare l'idrogeno solforato per la sua azione corrosiva nonché per la sua tossicità. Al termine del processo di lavorazione del gas naturale si ottiene il gas metano ( gas naturale puro ), un idrocarburo gassoso composto da un atomo di carbonio e quattro atomi di ossigeno ( CH4 ), molto leggero, che diventa infiammabile quando si trova in presenza di ossigeno.