L’era del carbone inizia verso la meta’ del 1600, in seguito all’esigenza di trovare una fonte di energia alternativa al legno. Fino ad allora, infatti, il legno era la fonte di energia più utilizzata, nonché un buon materiale da costruzione, ma l’eccessivo sfruttamento dei boschi portò in molti paesi europei alla progressiva distruzione delle foreste e il legno cominciò a scarseggiare.

Il carbone fossile sembrò, dunque, l’alternativa più valida a disposizione. Infatti, esso era presente nel sottosuolo di molti paesi del centro Europa e si prestava molto bene come fonte di energia per le prime macchine a vapore.

In pochi decenni la richiesta di carbone aumentò in maniera esponenziale per alimentare un’industria europea sempre più fiorente. In particolare, l’Inghilterra, grazie ai suoi grandi giacimenti, si arricchì e consolidò la sua posizione di supremazia tecnologica e industriale.

A partire dal 1750, proprio in Inghilterra prende il via la Rivoluzione industriale, che sconvolge radicalmente il sistema economico e sociale. Successivamente essa si propagherà anche negli altri paesi europei, fino a raggiungere gli Stati Uniti d’America.

L’entusiasmo per la risorsa “carbone”, portò ad uno sfruttamento sempre più intensivo dei giacimenti soprattutto in Inghilterra, Russia, Germania e Francia. In questo periodo, infatti, la produzione mondiale di carbone passò da poco più di 10 milioni di tonnellate nel 1700, a circa 70 milioni di tonnellate nel 1850, a 800 milioni di tonnellate nel 1900. Fino al 1960 il carbone è stata la risorsa di energia fossile più utilizzata, subendo poi la concorrenza del petrolio, più facile da estrarre e trasportare.

dal diciottesimo secolo fino al 1970 e nel 2012 ha coperto il 29% del totale dei consumi primari di energia Negli anni compresi tra il 2003 e il 2006 la sua domanda è cresciuta di quasi il 67%: la Cina ha contribuito per il 73% e se consideriamo anche l’India, la percentuale sale al 82%. E’ la Cina è il primo produttore e consumatore al mondo: nel 2013 il consumo di carbone da parte di questo Paese è stato di 1925 milioni di TEP con una produzione di 1840 milioni di TEP all’anno (Fonte dei dati: BP Statistical Review of World Energy 2014).

Il suo maggior limite è quello di essere la fonte di energia che inquina di più e incide negativamente sullo stato del clima. Rispetto al gas naturale, la produzione di un chilowattora di elettricità da carbone sprigiona più del doppio di ossido di azoto, otto volte la quantità di metalli pesanti, dieci volte quello di polveri sottili ed emette in gran quantità ossidi di zolfo.

(Fonte: International Energy Agency (IEA) – Key World Energy Statistics 2014).

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In Cina ci sono prove dell'esistenza di una miniera di carbone risalente più o meno al 1000 a.c. ; sappiamo che anche i greci lo utilizzavano: dopo averlo ridotto in polvere lo mischiavano al vino per curare il mal di denti. In epoca romana, in Inghilterra, il carbone veniva utilizzato non solo per riscaldarsi, ma anche per creare monili e ornamenti di vario genere dato il suo colore nero lucente.

Nel tardo Medioevo veniva usato dai fabbri per produrre la calce, il sale e per fornire quel minimo di energia necessaria alla vita domestica.

Fu poi intorno al 1750, con la Rivoluzione Industriale, che il carbone acquistò la sua vera importanza diventando la principale fonte energetica dell'uomo.

Fu proprio grazie al carbone che venne messa a punto l'invenzione della macchina a vapore da parte di James Watt: con il carbone, infatti, si alimentava il fuoco che trasformava l’acqua in vapore.

La forza motrice del vapore era utilizzata in moltissimi campi: nell’industria siderurgica, in agricoltura, nell’industria tessile e per i trasporti.

All’inizio del 19esimo secolo il carbone veniva anche utilizzato per l’illuminazione pubblica mediante il cosiddetto “gas di città” ricavato dal carbone attraverso un processo di gassificazione. Tale applicazione era frequente soprattutto nelle grandi aree urbane come Londra, Parigi e New York.

Nel 1882, grazie a Thomas Edison, fu messo a punto un impianto di produzione elettrica alimentato a carbone che entrò in funzione a New York e che forniva elettricità per illuminare le abitazioni.

http://ripassofacile.blogspot.it/2013/09/limportanza-del-carbone-nella-storia.html

La rivoluzione industriale comportò una profonda ed irreversibile trasformazione che parte dal sistema produttivo fino a coinvolgere il sistema economico nel suo insieme e l'intero sistema sociale. L'apparizione della fabbrica e della macchina modifica i rapporti fra gli attori produttivi. Nacque così la classe operaia che ricevette, in cambio del proprio lavoro e del tempo messo a disposizione per il lavoro in fabbrica, un salario. Sorse anche il capitalista industriale, imprenditore proprietario della fabbrica e dei mezzi di produzione, che mira a incrementare il profitto della propria attività.

it.wikipedia.org/wiki/Rivoluzione_industriale

it.wikipedia.org/wiki/Motore_a_vapore

Il primo sistema consiste nell’estrarre carbone lasciandone però dei

“pilastri” a sostegno del soffitto della miniera. Nel caso delle lunghe fronti, invece, si utilizza una serie di strutture di sostegno, dette “armature” che sono facilmente spostabili e sostengono il soffitto nell’area di escavazione. Man mano che l’estrazione procede, le armature vengono spostate e il soffitto frana. I due metodi differiscono per il dissesto del suolo che provocano. Infatti, all’asportazione del carbone, se la miniera non è sostenuta, segue un più o meno graduale abbassamento dei terreni sovrastanti. In aree soggette a vincoli ambientali, si preferisce, dunque, il metodo dei pilastri abbandonati.

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Il percorso dell'energia di una centrale a carbone comincia dalla zona del generatore di vapore dove sono ubicati i bruciatori predisposti per la combustione dell'olio combustibile del carbone.

L'elevata temperatura dei gas di combustione determina la trasformazione in vapore dell'acqua contenuta nei tubi della caldaia. Il vapore, attraverso grosse tubazioni, raggiunge la turbina e la fa ruotare a 3000 giri al minuto.

Alla turbina e' collegato l'alternatore che produce energia elettrica. I fumi, rilasciato il loro calore nel generatore di vapore,vengono inviati al camino dopo essere passati attraverso i denitrificatori, i captatori polveri e i desolforatori per l'abbattimento rispettivamente degli ossidi di azoto, delle polveri e del biossido di zolfo. Il vapore, dopo aver ceduto gran parte della sua energia alla turbina, viene convogliato al condensatore dove,senza mai venire a contatto, trasferisce il suo calore residuo all'acqua di mare prelevatacon idonee pompe. Questo vapore si trasforma cosi' in acqua che viene ricondotta con pompe al generatore di vaporeper ripetere il ciclo. L'energia prodotta dall'alternatore viene innalzata di tensione a 380 kV per essere immessa nella rete elettrica

servizi.enel.it/visitacentrali/it/carbone/carbone.asp

Il percorso dell’energia in una centrale a carbone comincia dalla zona del generatore di vaporedove sono ubicati i bruciatori predisposti per la combustione dell’olio combustibile del carbone. Il generatore di vapore è essenzialmente composto da una fornace in cui vengono immessi aria e combustibile che, bruciando, scaldano e vaporizzano l’acqua che scorre nei tubi e nelle serpentine che formano il generatore stesso. Negli impianti moderni il carbone viene prima macinato in polvere finissima aumentando la velocità di combustione e poi insufflato nella camera di combustione del forno, dove viene bruciato a circa 1400 gradi centigradi. L’elevata temperatura dei gas di combustione determina la trasformazione in vapore dell’acqua contenuta nei tubi della caldaia. Il vapore, attraverso grosse tubazioni, raggiunge la turbina e la fa ruotare a 3000 giri al minuto. La turbina è una macchina che converte in energia meccanica l’energia cinetica di un fluido (liquido o gas) in movimento. Nel caso delle centrali a carbone il fluido in questione è vapore surriscaldato. L’elemento essenziale della turbina è il rotore costituito da una ruota con “palette”. L’energia meccanica acquisita dal rotore viene poi trasmessa, tramite un asse, ad un generatore elettrico che prende il nome di alternatore. L’alternatore collegato alla turbina produce energia elettrica. I fumi, rilasciato il loro calore nel generatore di vapore, vengono inviati al camino dopo essere passati attraverso i denitrificatori, i captatori polveri e i desolforatori per l’abbattimento rispettivamente degli ossidi di azoto, di polveri e del biossido di zolfo. Il vapore, dopo aver ceduto gran parte della sua energia alla turbina, viene convogliato al condensatore dove, senza mai venire a contatto, trasferisce il suo calore residuo all’acqua di mare prelevata con idonee pompe. Questo vapore si trasforma così in acqua che viene ricondotta con pompe al generatore di vapore per ripetere il ciclo. L’energia prodotta dall’alternatore viene innalzata di tensione a 380.

www.eniscuola.net/argomento/carbone/dallestrazione-allutilizzo1/la-centrale-elettrica-a-carbone/

Il processo di carbonizzazione poteva durare fino a 5 o 6 giorni. Nelle carbonaie si accatastano in genere dai 30 ai 40 quintali di legna da cui si ricavano dai 6 agli 8 quintali di carbone.

it.wikipedia.org/wiki/Carbone_vegetale

Utilizzato soprattutto in ambito medico, il carbone vegetale non è altro che una polvere derivante dalla carbonizzazione senza fiamme della legna di pioppo, di salice o di altre varietà. Per ottenerla, si porta il legname e i suoi derivati a una temperatura molto elevata – anche di oltre 600 gradi – in assenza però di ossigeno. Per uso medico, poi, vi è un’ulteriore raffinazione: più il materiale è poroso, maggiore la capacità di adsorbire alimenti, sostanze tossiche e quant’altro.

Dalla somministrazione sia in polvere che in apposite compresse o capsule, viene utilizzato in ambito medico d’emergenza per il trattamento delle intossicazioni più comuni: proprio per la sua capacità di trattenere atomi e molecole nei suoi pori, può prevenire l’assorbimento a livello sistemico di composti potenzialmente dannosi, per non dire letali, per l’individuo. Le sue caratteristiche non si limitano, tuttavia, a questa unica funzione salvavita: è indicato anche per il trattamento di problemi come aerofagia e meteorismo, gonfiore di stomaco, cattiva digestione e dissenteria.

È doveroso ricordare come l’assunzione di carbone vegetale possa interferire con la normale digestione dei principi nutritivi e l’azione dei farmaci quindi, oltre a prevederlo lontano dai pasti, è sempre utile chiedere il parere del proprio medico curante anziché lasciarsi andare all’auto-prescrizione.

Il ricorso al carbone vegetale nella quotidianità dei rimedi naturali, quindi escluse le forme di avvelenamento che richiedono comunque un intervento professionale tempestivo, si esplica nella regolazione dei processi di stomaco e intestino. Gli utilizzi sono i più svariati, di seguito alcune delle casistiche più comuni:

Areofagia, meteorismo e gonfiore: grazie alle caratteristiche fortemente adsorbenti, il carbone vegetale limita gli effetti di aerofagia e meteorismo trattenendo i gas ingeriti o prodotti nei suoi pori. 

http://www.greenstyle.it/carbone-vegetale-aiutare-digestione-94081.html

Grazie all'elevata area specifica il carbone attivo è in grado di trattenere al suo interno molte molecole di altre sostanze, potendo accomodare tali molecole sulla sua estesa area superficiale interna;[1] in altre parole, il carbone attivo è un materiale che presenta elevate capacitàadsorbenti.

Il carbone attivo è utilizzato nell'ambito della filtrazione, purificazione, deodorizzazione edecolorazione di fluidi.

Le proprietà depuranti del carbone erano conosciute già dall'antichità.

In India, ad esempio, il carbone di legna veniva usato per potabilizzare l'acqua mentre in Egitto come adsorbente medico e agente depurante.

In tempi recenti, negli Stati Uniti il carbone attivo da cenere nera fu utilizzato in campo industriale come decolorante di liquidi (es. industrie tessili).

In campo potabile le prime applicazione risalgono al 1800 in Inghilterra dove veniva utilizzato per rimuovere gli odori dall'acqua trattata.

it.wikipedia.org/wiki/Carbone_attivo

www.focus.it/scienza/energia/come-si-produceva-il-gas-illuminante

La combustione del carbone costituisce una delle principali cause d’inquinamento da mercurio. Negli USA, per esempio, il 41% delle emissioni totali di mercurio del paese sono provocate da centrali a carbone. Il mercurio e i suoi composti sono persistenti nell’ambiente ed estremamente tossici per tutte le specie viventi. Sull’uomo dosi elevate il mercurio possono avere effetto letale, ma anche dosi relativamente ridotte possono provocare impatti molto negativi sullo sviluppo neurologico.

Una ricerca americana ha quantificato l’impatto del mercurio da carbone sullo sviluppo dell’intelligenza dei bambini in ben 1,3 miliardi di dollari l’anno. E il giudizio sarebbe stato ancora più severo se si fossero tenuti in considerazione gli effetti conclamati del mercurio sull’apparato riproduttivo, cardiovascolare e sul sistema immunitario.

Questo pericoloso contaminante tende ad accumularsi nei pesci e, soprattutto frutti di mare che, se mangiati dalle donne in gravidanza, arrivano a colpire l’embrione, causando ritardo mentale, difficoltà di apprendimento, ritardo nello sviluppo neurologico, deficit del linguaggio, della funzione motoria e dell’attenzione.

La combustione del carbone genera, infatti, elevate quantità di anidride carbonica (CO2), più di quanta ne producono petrolio e gas naturale. L’anidride carbonica è il gas maggiormente responsabile dell’effetto serra, cioè dell’innalzamento della temperatura della superficie terrestre. Tutti i combustibili fossili producono gas serra e il carbone contribuisce per poco meno del 20% all’aumento dell’effetto serra.

Altri gas inquinanti generati dalla combustione del carbone sono gli ossidi di azoto (NOX e gli ossidi di zolfo (SOX) che, combinandosi nell’atmosfera con il vapore acqueo, si trasformano in acido nitrico e solforico acidificando le piogge e danneggiando la vegetazione e le acque superficiali.

Attualmente il 100% delle ceneri e dei gessi prodotti da carbone viene riciclato. Essi, infatti, trovano un facile riutilizzo nell’ambito della produzione del calcestruzzo, di cemento, della pavimentazione stradale e nella produzione di manufatti da impiegare nelle costruzioni.

Le tecniche di combustione “a letto fluido”, ad esempio, consistono nel bruciare il carbone insieme a una miscela di sali che assorbono le ceneri e parte dei gas nocivi. In questo modo, si libera nell’atmosfera una minore quantità di gas inquinanti (ossidi d’azoto, NOX, ossidi di zolfo, SOX, anidride carbonica, CO2).

Risultati simili si possono ottenere con processi di gassificazione sotterranea che comportano l’iniezione nei giacimenti di aria e vapore acqueo fino a provocare la combustione parziale del carbone. In questo modo, arriva in superficie solo una miscela di gas combustibili privi di cenere che viene successivamente immessa nei tradizionali metanodotti.

Esistono poi dei sistemi ibridi che combinano le migliori caratteristiche delle tecnologie di gassificazione e combustione, utilizzando il carbone in un processo a due fasi. La prima fase consiste nella gassificazione della maggior parte del carbone, che produce il vapore che viene convogliato a una turbina. La seconda fase consiste nella combustione dei residui del carbone per produrre vapore. Con questa tecnica è possibile raggiungere un’efficienza maggiore del 50%. Inoltre si può applicare a qualsiasi sistema di generazione il co-firing che consiste nel bruciare insieme al carbone le biomasse e i rifiuti. I benefici di questa tecnica possono includere anche la riduzione delle emissioni di CO2, SOX, NOX che si producono dalle centrali tradizionali a carbone. Inoltre in questo modo è possibile ottenere con una grande efficienza energia dalle biomasse e dai rifiuti senza dover costruire nuovi impianti appositi.

Dalla gassificazione del carbone si può anche ottenere idrogeno che può essere utilizzato per produrre energia (per esempio nelle celle a combustibile) “a emissioni zero”.