Carbó, Petroli, Gas Natural i Energia Nuclear: Usos i Processos

Aplicacions del carbó

El carbó és un material molt útil, que ofereix possibilitats d'aplicacions múltiples i variades, des del seu ús com a combustible fins a matèria primera per a l'obtenció de molts productes químics. Les aplicacions més importants del carbó són:

• Com a combustibles d'ús general, utilitzant-lo directament sense cap transformació, en les centrals tèrmiques.
• Pel procés de destil·lació seca, s'hi sotmet el carbó a una alta temperatura i se n'obté:
  • coc
  • gas ciutat
  • productes químics
• Pel procés de gasificació, és a dir, per la reacció del carbó roent amb vapor d'aigua en gasògens, s'obté el gas de síntesi, utilitzable directament com a combustible o per a l'obtenció de:
  • gas natural sintètic
  • hidrocarburs

El petroli

La seva importància econòmica rau en la quantitat de productes derivats que proporciona i en el seu poder energètic. Del petroli s'obtenen combustibles com per exemple la benzina i un seguit de productes d'ús quotidià.

Origen del petroli

L'origen del petroli fa aproximadament uns 600 milions d'anys per acumulació de microorganismes. Els microorganismes van ser arrossegats pels corrents cap a la costa, morien i es quedaven en el fons. La matèria orgànica en forma de gelatina es va descompondre en dues etapes: la primera per bacteris aeròbics i la segona per bacteris anaeròbics. Després, a causa del seu estat líquid, va permetre desplaçar-se cap a l'interior de la Terra a través de les roques poroses.

Localització i extracció

Per perforar, es construeix una torre de perforació i s'obre un pou de prova. L'extracció natural es produeix quan el petroli es troba pressionat i puja espontàniament del tub de sondeig. En l'extracció artificial s'injecta aigua a través dels tubs de la sonda, que obliga el petroli a pujar a la superfície, o s'utilitzen bombes aspirants per fer-ho.

Transformació del petroli per al consum

A les refineries es porten a terme un seguit de processos destinats a separar els diferents components o fraccions del petroli. Els més característics són: la destil·lació fraccionada, el craqueig, la polimerització i la reformació.

Destil·lació fraccionada

Consisteix a escalfar el cru fins a l'evaporació, per refredar-lo progressivament i obtenir les fraccions condensades separades en funció del seu punt d'ebullició.

Craqueig

Consisteix en la descomposició dels hidrocarburs més pesants, per tal d'obtenir-ne de més lleugers.

Polimerització

És el procés químic contrari al craqueig: els hidrocarburs lleugers es converteixen en compostos més pesants.

Reformació

S'utilitza per millorar les característiques de les benzines. Es fa a altes temperatures i en presència d'un catalitzador, com ara el platí.

Aplicacions dels productes del petroli

Hi ha dues formes d'aplicar-lo: Directament o com a matèries per a la indústria petroquímica.

Ús directe

• Gas butà i gas propà per a combustible industrial i domèstic.
• Èter del petroli, emprat com a dissolvent.
• Benzina, combustible per a motors d'explosió.
• Querosè, combustible per a motors d'aviació.
• Gasoil, combustible per a calefaccions i motors dièsel.
• Olis lubricants, utilitzats per lubricar.
• Ceres, per fabricar espelmes.
• Fuel, combustible per a centrals tèrmiques.
• Asfalt, per pavimentar terres.

Ús en la indústria petroquímica

• Plàstics, que han desplaçat materials com ara el vidre, la fusta, el cuir, etc.
• Fibres sintètiques, que han desplaçat el cotó i la llana.
• Detergents, que han millorat les propietats del sabó.
• Cautxú sintètic, per a la fabricació de pneumàtics.
• Dissolvents i pintures.
• Insecticides, explosius i productes farmacèutics.

El gas natural

Està format bàsicament per metà, barrejat amb altres gasos com l'età, el propà, el butà, etc. Es troba formant bosses, sol o associat amb el petroli, cobertes per capes impermeables que n'impedeixen la propagació.

Extracció, transport i distribució

La formació del gas natural prové d'un procés semblant al del petroli, per això l'extracció es fa com la del petroli. El gas, abans del transport, és processat per eliminar les impureses, amb les quals s'obté el metà pur. El transport als centres de consum es realitza amb gasoductes o amb vaixells metaners. En els gasoductes es transporta en estat gasós. El gas se sotmet a un procés de refredament en diverses etapes fins a obtenir-ne gas natural liquat.

Aplicacions del gas natural

El gas natural s'utilitza en diferents àmbits:

• La indústria, el comerç i l'habitatge.
• Les centrals tèrmiques mixtes.
• Les instal·lacions de cogeneració.
• La indústria petroquímica.

Combustibles gasosos

Què és un gas combustible?

Un gas combustible és capaç de reaccionar amb l'oxigen de l'aire de forma ràpida i amb alliberament de calor.

Famílies de gasos combustibles

Hi ha 3 famílies de gasos combustibles:

• Primera família: Poder calorífic d'entre 17 i 23 MJ/m³. Exemple: El gas ciutat.
• Segona família: Poder calorífic d'entre 40 i 52 MJ/m³. Exemple: Gas natural.
• Tercera família: Va entre 94 i 120 MJ/m³. Exemple: Butà i propà.

Energia Nuclear

A diferència de l'energia química que s'obtenia a través del canvi dels enllaços entre àtoms, l'energia nuclear s'obté dels canvis que es produeixen en els nuclis dels àtoms.

Conceptes clau d'energia nuclear

Nombre atòmic

És el nombre de protons que un àtom d'un determinat element té en el seu nucli.

Nombre màssic

És el nombre de protons més el de neutrons d'un àtom.

Isòtop

És un element que es diferencia per un nombre de neutrons.

La radioactivitat natural

És el fenomen de la transformació o transmutació nuclear espontània. Hi ha 2 radiacions:

• Radiació electromagnètica
• Radiació de partícules

Aquestes radiacions són conegudes com radiacions ionitzants perquè tenen energia suficient per penetrar en la matèria i ionitzar-ne els àtoms.

Energia Nuclear: Definició

És l'energia continguda en el nucli dels àtoms.