Il gas naturale è un gas prodotto dalla decomposizione anaerobica di materiale organico. In natura si trova comunemente allo stato fossile, insieme al petrolio, al carbone o da solo in giacimenti di gas naturale.
Viene però anche prodotto dai processi di decomposizione correnti, nelle paludi (in questo caso viene chiamato anche gas di palude), nelle discariche, durante la digestione negli animali e in altri processi naturali.Viene, infine, sprigionato nell'atmosfera anche da eruzioni di origine vulcanica.
L'utilizzo del gas naturale come combustibile contribuisce fortemente all'aumento di concentrazione di gas serra responsabile per la crisi climatica. Le emissioni di anidride carbonica risultanti dalla combustione di gas naturale sono pari a circa il 74% di quelle relative alla benzina (a cui vanno aggiunte le rilevanti emissioni prodotte durante l'estrazione e il trasporto).
Composizione chimica e potere energetico Composizione chimica Il principale componente del gas naturale è per il 70-90% il metano (CH4), la più piccola fra le molecole degli idrocarburi. Normalmente contiene anche idrocarburi gassosi più pesanti come etano (CH3CH3), propano (CH3CH2CH3) e butano (CH3CH2CH2CH3), nonché, in piccole quantità, pentano (CH3CH2CH2CH2CH3).
Sono sempre presenti modeste percentuali di gas diversi dagli idrocarburi, ad esempio anidride carbonica (CO2), azoto, ossigeno (in tracce), gas nobili e solfuro di idrogeno (H2S). Il solfuro d'idrogeno e il mercurio (Hg) sono considerati i contaminanti più nocivi, che devono essere rimossi prima di qualsiasi utilizzo.
Potere energetico La combustione di un metro cubo di gas naturale di tipo commerciale generalmente produce circa 38 MJ, ossia 10,6 kWh.
Più precisamente si ha: Potere calorifico superiore: 13 284 kcal/kg oppure 9 530 kcal/Nm³ equivalenti a 39,9 MJ/Nm³ Potere calorifico inferiore: 11 946 kcal/kg oppure 8 570 kcal/Nm³ equivalenti a 35,88 MJ/Nm³
Questi valori sono solo indicativi e variano a seconda del distributore, in funzione della composizione chimica del gas naturale distribuito ai clienti che può variare nel corso dell'anno anche con lo stesso distributore.
Stoccaggio e trasporto
La principale difficoltà nell'utilizzo del gas naturale è posta dal suo trasporto dal campo di estrazione alla rete di consumo. I gasdotti sono economici, ma non consentono l'attraversamento degli oceani e soprattutto, poiché nel loro percorso internazionale devono attraversare molti Stati, ciascuno di essi potrebbe decidere d'interromperne il flusso per motivi politici o bellici.
In alternativa, previa liquefazione, si ricorre al suo trasporto navale su apposite navi metaniere, che hanno costi elevati e comportano problemi di sicurezza. Rispetto alla soluzione dei gasdotti fissi, questa alternativa ha l'indubbio vantaggio di poter diversificare in ogni momento la fonte di approvvigionamento più sicura o economica. Il gas naturale viene compresso per essere immagazzinato liquefatto.
Distribuzione e vendita
Il gas naturale compresso, in bombole, viene usato nelle zone rurali o comunque dove non sia possibile o conveniente il collegamento alle condotte che costituiscono la rete di distribuzione urbana in bassa pressione e sono gestite da società concessionarie (distributori) con contratti di lunga durata pur essendo normalmente di proprietà pubblica.
In Italia La distribuzione e la vendita sono state oggetto di una completa revisione normativa nell'ambito del processo di liberalizzazione del mercato del gas.
L'autorità per l'energia elettrica e il gas è un'istituzione formalmente indipendente fondata nel 1995 e operativa dal 23 aprile 1997 che, in seguito alle decisioni del 1996 e del 1998 dell'Unione europea di liberalizzare i settori dell'energia elettrica e del gas naturale, ha sostituito di fatto i monopoli presenti nella maggior parte dei paesi aderenti all'Unione, assumendo il ruolo di soggetto regolatore dei mercati liberalizzati. Ha la funzione di favorire lo sviluppo di mercati concorrenziali nelle filiere elettriche e del gas naturale, principalmente tramite la regolazione tariffaria, l'accesso alle reti, il funzionamento dei mercati e la tutela degli utenti finali.
In Italia il definitivo passaggio al regime di mercato libero per il mercato dell'energia è previsto nel 2024: da quel momento il prezzo delle risorse energetiche non sarà più stabilito dall'Autorità dell'energia (ARERA), ma sarà determinato dal mercato, in un regime di concorrenza fra gli operatori del settore. Ciò comporta la conclusione del servizio di tutela, in cui la fornitura di gas naturale è a condizioni economiche (prezzo) e contrattuali definite dall'Autorità dell'energia.
Come previsto dall'ARERA, infatti, il superamento della tutela di prezzo è previsto per le famiglie alla data del 10 gennaio 2024, entro la quale sarà assegnato il "servizio a tutele graduali" ai clienti domestici che, entro tale data, non avessero scelto un fornitore operante nel mercato libero.
Trasformazione in carburante liquido Visto il costo sempre più alto del petrolio, è diventato conveniente il processo di trasformazione del gas naturale in carburanti liquidi, principalmente nafta e gasolio. Tale processo è chiamato GTL (Gas to Liquids) ed è basato su una tecnologia chiamata Fischer-Tropsch utilizzata dai chimici tedeschi durante la seconda guerra mondiale. I tedeschi, non avendo a disposizione giacimenti petroliferi, per alimentare la loro macchina bellica utilizzavano carbone, il quale, dopo essere stato gassificato, veniva convertito in carburante liquido. Il Processo Fischer-Tropsch utilizza un catalizzatore a base di cobalto o di ferro per produrre condensati e cera a partire dal gas naturale opportunamente trattato.
La tecnica fu messa a punto dai chimici Franz Fischer e Hans Tropsch, ricercatori presso l'Istituto Kaiser Wilhelm, che la brevettarono nel 1925. Il primo impianto pilota fu realizzato nel 1934 in Germania, a cui fece seguito l'applicazione su scala industriale nel 1936. Durante la seconda guerra mondiale, il processo Fischer-Tropsch ebbe un ruolo importante per la Germania, fornendo energia attraverso la gassificazione del carbone e riducendo la dipendenza dalle scorte estere di petrolio.
Usi Generazione di energia elettrica
Il gas naturale è una delle principali fonti utilizzate per la produzione di energia elettrica in molti tipi di centrali elettriche. Nei cicli convenzionali alimenta bruciatori che producono vapore destinato ad azionare turbine, mentre nelle centrali a turbogas viene direttamente bruciato in turbine a combustione interna. Le più efficienti centrali a gas combinano una turbina a gas (primo stadio) con una a vapore (secondo stadio) la cui caldaia è alimentata dai gas combusti in uscita dalla turbina a gas. Si tratta di centrali dette "a ciclo combinato".
Il calore ulteriormente residuo può ancora essere utilizzato, per esempio per il riscaldamento tramite una rete di teleriscaldamento, o, più raramente, per la refrigerazione (ci si riferisce comunemente ai casi di produzione combinata di energia elettrica e calore con il termine di cogenerazione).
Utilizzo come combustibile per autotrazione
Il gas naturale, molto spesso denominato "metano", anche se in realtà è composto da metano e altri gas, è utilizzato in Italia come combustibile per autotrazione sin dagli anni trenta quando la politica dell'autarchia spinse la tecnica del momento a cercare nuove soluzioni per l'utilizzo di carburanti alternativi come il gasogeno e il gas naturale. L'Italia lo importa ed esso è un idrocarburo gassoso.
Uso domestico, commerciale, industriale Il gas naturale viene fornito alle abitazioni, alle attività commerciali e agli impianti industriali. Gli usi più comuni sono per cucinare, per scaldare l'acqua sanitaria, per il riscaldamento e il condizionamento degli edifici. In alcuni usi industriali, può essere utilizzato per raggiungere temperature non oltre i 1 000 °C.
Nell'industria chimica è ampiamente usato come materia prima. Il metano viene utilizzato per la produzione di ammoniaca, metanolo e benzene. L'etano viene utilizzato per la produzione di etilene, mentre il propano per la produzione di propilene, acido acrilico e acrilonitrile.
Fonti Il gas naturale viene estratto da giacimenti misti di gas e petrolio o solo di gas. I più grandi giacimenti conosciuti si trovano nel Golfo Persico (Qatar e Iran), ma il paese che singolarmente possiede le maggiori riserve conosciute è la Russia. Oltre ai tradizionali giacimenti, negli ultimi decenni si è intensificata la produzione anche di shale gas e tight gas (soprattutto negli Stati Uniti). Una piccola percentuale di gas naturale viene estratta anche dalle miniere di carbone - è il cosiddetto CBM (Coal Bed Methane).
Altre fonti possibili Un'altra fonte di gas naturale, qui denominato biogas, sono le discariche, nelle quali si forma con la decomposizione dei rifiuti.
In Ontario e in Danimarca è in progetto l'estrazione di metano dal letame prodotto da allevamenti di animali (principalmente maiali e bovini) per generare energia elettrica. Con uno di questi impianti a biogas si riesce a produrre energia elettrica sufficiente per una piccola città (250 MW). Questo metodo può essere ulteriormente migliorato aggiungendo altro materiale organico come la parte organica fermentabile dei rifiuti domestici.
Riserve e consumi Produttori e riserve
I produttori di gas naturale nel 2025 sono Ceic Data:
Territorio Produzione Gas Naturale 2025 (miliardi di metri cubi) Continente Totale mondiale 4.341.520,000 Stati Uniti 1.116,097 America del Nord Russia 624,737 Europa/Asia Iran 280,387 Asia Cina 255,825 Asia Canada 218,452 America del Nord Qatar 212,204 Asia Australia 156,919 Oceania Norvegia 125,047 Europa Arabia Saudita 111,376 Asia Algeria 104,688 Africa Turkmenistan 95,774 Asia Malaysia 81,059 Asia Brasile 65,422 Sud America Indonesia 65,098 Asia Emirati Arabi Uniti 60,132 Asia Argentina 51,579 Sud America Nigeria 48,665 Africa Egitto 42,224 Africa Oman 41,998 Asia Uzbekistan 40,397 Asia Azerbaigian 38,744 Europa/Asia India 34,351 Asia Pakistan 31,96 Asia Regno Unito 30,634 Europa Thailandia 30,119 Asia Trinidad e Tobago 27,478 Sud America Israele 27 Asia Messico 25,601 America del Nord Kazakistan 25,439 Asia Bahrein 22,351 Asia Venezuela 21,991 Sud America Bangladesh 18,643 Asia Kuwait 16,347 Asia Ucraina 17,897 Europa Perù 14,77 Sud America Myanmar 12,533 Asia Libia 12,343 Africa Iraq 11,516 Asia Papua Nuova Guinea 11 Oceania Bolivia 9,993 Sud America Paesi Bassi 9,863 Europa Brunei 9,724 Asia Romania 9,294 Europa Angola 6,049 Africa Guinea Equatoriale 5,727 Africa Vietnam 5,115 Asia Colombia 5,097 Sud America Mozambico 4,89 Africa Siria 3,87 Asia Germania 3,785 Europa Giappone 3,728 Asia Danimarca 3,55 Europa Italia 3,428 Europa Ghana 3,4 Africa Polonia 3,2 Europa Irlanda 2,998 Europa Camerun 2,964 Africa Tunisia 2,783 Africa Filippine 2,75 Asia Nuova Zelanda 2,566 Oceania Sudafrica 2,4 Africa Turchia 2,3 Asia Tanzania 2 Africa Ungheria 1,841 Europa Costa d'Avorio 1,65 Africa Chile 1,399 Sud America Cuba 1,208 America del Nord Austria 1,199 Europa Croazia 0,581 Europa Gabon 0,482 Africa Mio 0,432 Africa Serbia 0,300 Europa Repubblica Ceca 0,200 Europa Giordania 0,200 Asia Ecuador 0,173 Sud America Francia 0,034 Europa Bulgaria 0,010 Europa
Gas remoto Una porzione delle riserve di gas globale richiede allo stato un costo infrastrutturale troppo elevato per essere trasportata alle effettive aree di utilizzo. Tale gas prende il nome di "gas remoto" e include sia il gas non ancora estratto dai giacimenti già individuati sia quello associato alla produzione di petrolio, spesso liberato o bruciato o reiniettato nel giacimento stesso. Per sopperire alla domanda futura di gas e accrescerne l'offerta la valorizzazione del gas remoto è considerata una possibile opzione da percorrere.
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