Un enorme giacimento di carbone in Antartide, di circa 250 milioni di anni.
I vari tipi di carbone citati nella domanda sono combustibili fossili solidi derivati dalla trasformazione di vegetazioni remote: il clima sulla Terra in certe ere geologiche favorì lo sviluppo di rigogliose foreste. Successivamente i resti di queste piante vennero ricoperti da sedimenti, che si compattarono e si trasformarono in roccia. Fuori dal contatto con l’aria, i vegetali subirono il processo della carbonizzazione.
Il carbone è composto principalmente da carbonio, ossigeno, idrogeno, ma anche in misura inferiore da elementi indesiderati, vale a dire da azoto e da zolfo.
La classificazione dei carboni fossili prende in considerazione il potere calorifico strettamente collegato con il periodo geologico della loro formazione, dal quale dipende il contenuto di carbonio. Tanto più i carboni sono antichi, tanto più aumenta la percentuale di carbonio.
Il processo di formazione del carbone fossile è noto come carbogenesi o carbonizzazione. La composizione e le caratteristiche del carbone differiscono molto da giacimento a giacimento. Tale differenza è imputabile alle diverse tipologie di piante da cui si origina il carbone, alla profondità del loro seppellimento, alle temperature e alle pressioni presenti nei vari strati; inoltre giocano un ruolo fondamentale in tal senso la lunghezza del periodo di formazione e la composizione minerale dell’acqua e delle rocce a contatto con i vari strati vegetali. Una carbogenesi prolungata comporta una diminuzione dell’idrogeno, dell’ossigeno e dell’azoto, con un conseguente aumento del tenore di carbonio. Fatte queste premesse di carattere qualitativo, il carbone fossile si classifica, in ordine crescente di alterazione subita, nel modo seguente: torba, lignite, litantrace, antracite.
Il processo che porta all’arricchimento di carbonio prosegue fino alla formazione della grafite, minerale costituito da solo carbonio.
| Combustibile |
% Carbonio |
%Idrogeno |
% Ossigeno |
% Azoto |
Potere calorifico inferiore |
| Legno | 50% | 6% | 43% | 1% | 3600 kcal |
| Torba | 60% | 6% | 33% | 2% | 3600 kcal |
| Lignite | 70% | 5,5% | 25% | 0,5% | 4000-6000 kcal |
| Litantrace | 82% | 5% | 12,5% | 0,5% | 7300 kcal |
| Antracite | 95% | 2,5% | 2,5% | Tracce | 7800 kcal |
| Grafite | 98% | 1% | Tracce | Tracce | Non trova impiego come combustibile |
 Torba
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 Lignite
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Litantrace
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Antracite
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La torba (peaf) è il carbone fossile più recente e si forma ancora oggi in zone palustri in seguito alla decomposizione lenta di vegetali, generalmente palustri, in presenza di acqua ed organismi anaerobici.. È un materiale poroso che contiene il 90% di acqua: prima di essere usata come combustibile deve essere essiccata oppure si deve eliminare l’acqua per compressione. Esistono torbiere in Russia, Polonia, Finlandia, Germania, Francia e Regno Unito.
Nella lignite (coal) il processo di carbonizzazione è più avanzato rispetto alla torba. Si è¨ formato nell’era terziaria e deriva dalla fossilizzazione delle piante ad alto fusto. Presenta tracce visibili delle materie prime vegetali ed è di formazione relativamente recente. A contatto con l’aria tende a polverizzarsi e a liberare materie volatili. Ha umidità superiore al 21%. In Italia ci sono ligniti xiloidi in Campania, Toscana, Umbria e in Piemonte; ligniti picee e bituminose in Sardegna. La lignite bituminosa è la più antica: è nera, lucente, untuosa al tatto e simile al litantrace. Ha un alto potere calorifico. Nelle ligniti la fossilizzazione del legno non è mai completa: hanno un elevato tenore di acqua, contengono zolfo, danno fiamma fuligginosa.
Il litantrace è il carbon fossile per eccellenza: è il più abbondante e il più importante per le sue applicazioni. Questo carbone è compatto, di aspetto nero e legnoso, più o meno lucente, non assorbe acqua. Si estrae in profondità , servendosi di pozzi e gallerie e si è formato nell’era Paleozoica, periodo Carbonifero.
Il litantrace si divide in bituminoso (bituminous coal) e sub-bituminoso (sub-bitominous coal): il bituminoso è il carbone per antonomasia, quello più comunemente utilizzato nel commercio internazionale per la produzione di vapore nelle centrali elettriche. Si decompone facilmente se esposto all’aria. Le sostanze volatili variano dal 14% ad oltre il 40%; umidità inferiore al 21%. In Italia non esistono giacimenti di litantrace che invece si trova in Germania, Francia, Inghilterra, Polonia, Russia, USA.
L’antracite è un carbone fossile di età paleozoica più antica rispetto al litantrace. Si presenta in masse dure e compatte, di colore nero-grigiastro, ed è caratterizzato da una elevata percentuale di carbonio e da una ridotta percentuale di materie volatili. È il carbone più pregiato per l’alto potere calorifico; è il carbone più antico e più pulito di tutti: non contiene zolfo. I maggiori produttori di antracite sono: Inghilterra e USA, Francia, Germania e Russia possiedono giacimenti meno pregiati. In Italia esistono piccoli giacimenti in Sardegna e in Piemonte.
Il carbone è stato importantissimo per la rivoluzione industriale. Nonostante la sua abbondanza e la sua presenza nei paesi industrializzati, oggi il carbone trova ostacoli nel suo impiego a causa del forte impatto ambientale. Contiene infatti zolfo che si trasforma in biossido di zolfo durante la combustione e produce particolato. Le centrali che lo utilizzano sono state dotate di desolforatori e di sistemi di filtraggio dei fumi.
Uno degli impieghi più interessanti è comunque quello che consente l’utilizzo del carbone come combustibile gassoso. Il processo, detto di gassificazione, consente di ottenere un gas combustibile composto quasi esclusivamente da CO (monossido di carbonio) a partire da una miscela di acqua e carbone scaldata ad elevata temperatura. Questo gas è trasportato da gasdotti ed è possibile impiegarlo nelle centrali in vari modi: in caldaie direttamente di centrali a vapore, in centrali turbogas trattandolo come si fa con il gas naturale o con altri combustibili fossili gassosi. In queste centrali è il gas stesso ad azionare il moto della turbina che produce nell’alternatore l’energia elettrica; il gas di carbone viene anche impiegato nelle celle a combustibile per produrre energia elettrica.
Un piccolo cenno ad uno dei bacini di carbone più esteso a livello europeo. Si tratta del distretto minerario del Sulcis (toponimo che identifica il settore sud occidentale della Sardegna) che è considerato attualmente uno dei bacini di carbone più grossi ed estesi d’Europa. In quest’area, e precisamente a Carbonia, sulle rovine delle vecchie miniere di Serbariu sta già sorgendo, con i fondi del Programma Operativo Regionale (POR), un centro di eccellenza nella ricerca delle tecnologie pulite del carbone. L’estensione complessiva del bacino carbonifero paleogenico è di circa 500 km2. Su circa 100 km2 si hanno prove certe dell’esistenza delle formazioni eoceniche ospitanti il carbone, e solo su 50 km2 si hanno dati di ricerca ed esplorazione che consentono una valutazione con diversi livelli di approssimazione delle potenziali riserve produttive.
