La storia del carbone, per quanto riportato dai dati ad oggi a disposizione, inizia più di tre millenni fa, per giungere fino alle dimensioni di produzione mastodontiche dei nostri tempi – parliamo di circa 7 940 mega tonnellate nel periodo pre-pandemico (2019).
È molto probabile che anticamente la scoperta di minerali come il carbone sia avvenuta in modo casuale: veniva trovato all’interno di grotte o sotto uno strato di terra sottile e poi veniva estratto scavando con strumenti di legno o di pietra. Ricostruiamone la storia.
Il carbone nell’antichità
Il carbone è un combustibile solido composto prevalentemente da carbonio che si forma in natura a causa della decomposizione anaerobica (cioè senza ossigeno) di sostanze organiche vegetali.
Si tratta di un processo che può impiegare milioni di anni per essere portato a termine e, in questo lasso di tempo, le temperature e le pressioni alle quali è sottoposto il materiale possono influenzare la quantità di carbonio presente al suo interno. Si passa ad esempio da antracite (alto contenuto di carbonio) a torba (contenuto di carbonio basso): quanto più alto sarà il contenuto di carbonio, tanta più alta sarà l'energia che si potrà ricavare da quel tipo di carbone.
Ritrovamenti recenti indicano che il carbone veniva utilizzato già nel 1500 a.C. come combustibile: tracce di carbone sono state trovate nelle rovine di Jiren Taigoukou nella regione autonoma uigura dello Xinjiang in Cina. Ulteriori prove dell’esistenza di una miniera di carbone sono rintracciabili sempre in Cina e risalgono circa al 1000 a.C.: la miniera di Fushan. L’uso commerciale del carbone si diffuse in quelle zone sotto la dinastia Song, intorno all’XI secolo a.C..Per l’occidente sappiamo che anche gli antichi Greci e Romani lo estraevano e lo utilizzavano sia per scaldarsi che per la produzione di opere d’artigianato. Nel tardo Medioevo il carbone era utilizzato dai monaci della provincia di Limburgo nei Paesi Bassi, ma anche in Inghilterra nella città di Newcastle dal 1200 circa.
È solo con la Rivoluzione Industriale (1760-1840), però, che il carbone diventa il vero protagonista della produzione energetica mondiale.
La rivoluzione industriale e lo sfruttamento di carbone
Nel pieno del diciottesimo secolo in Inghilterra si compie uno dei passaggi storici che hanno sancito l’inizio della modernità per come la conosciamo. La rivoluzione industriale è in primis proprio una rivoluzione: un momento di rottura rispetto a tutto ciò che veniva prima. Tra i grandi protagonisti di questa svolta c’è il carbone.
È questo il momento in cui lo scienziato scozzese James Watt inventa la macchina a vapore (1769), o meglio, perfeziona lo strumento dell’inventore inglese Thomas Newcomen che già funzionava con il vapore ma aveva un meccanismo di pistoni poco efficiente. Il carbone in questo caso non solo azionava la macchina a vapore, ma la stessa velocità acquisita con questo strumento favoriva l’estrazione del carbone! Si stava creando così un meccanismo che si autoalimentava: più macchine al vapore che sfruttavano il carbone, più carbone estratto.
Nel 1804 comparve la prima locomotiva a vapore, anch’essa sfruttava il carbone come combustibile, ma allo stesso tempo nasceva per il trasporto del carbone stesso.
L’introduzione di questa nuova macchina, proprio per questo motivo, fece aumentare esponenzialmente il numero delle miniere di carbone, specie nella zona di Northumberland e Durham (in Inghilterra). Seguono poi le navi a vapore e gli impianti di riscaldamento per gli edifici che arriveranno nei decenni successivi.
Nel 1842 venne firmato in Inghilterra il Mines and Collieries Act che proibì alle donne e ai bambini di età inferiore ai 10 anni di lavorare come minatori. Questo provvedimento fu necessario perché le terribili condizioni dei minatori avevano generato numerosi incidenti coinvolgendo anche queste fasce della popolazione sempre in territorio britannico.
Il carbone nel XIX e XX secolo
La fine del 1800 corrisponde al periodo di maggiore diffusione del carbone in tutto il mondo. Le sue potenzialità vengono riconosciute anche dal punto di vista chimico, è un ingrediente fondamentale per lavorazioni di vario tipo: può essere un colorante per tessuti, può essere utilizzato per fissare l’azoto con cui si producono concimi chimici o acido nitrico utilizzato per gli esplosivi. Tutto ciò comporta un aumento della produzione da 70 milioni di tonnellate nel 1850 a 800 milioni di tonnellate nel 1900.
L’unico che riuscirà a giocarsela col carbone sarà il petrolio, dai primi anni del Novecento.
Con l’oro nero del secolo scorso il carbone si spartisce il mercato e dal 1960 ognuno costituisce il 40% delle fonti di energia utilizzate.
Il successo del petrolio era dovuto al suo trasporto estremamente più facile (in quanto liquido) e alla possibilità anche di utilizzarlo più facilmente: immaginate come sarebbe oggi dover rifornire le nostre auto a carbone piuttosto che a benzina o a diesel!
Cambia inoltre il potere calorifico: il carbone si attesta a 7.400 kcal/kg mentre il petrolio a 10.000 kcal/kg.
Ad aggravare la percezione pubblica dell’uso e soprattutto dell’estrazione di carbone ci fu un evento tragico. Nell’agosto del 1956 accadde uno dei più noti disastri avvenuti in miniere di carbone: siamo in Belgio nella miniera di Bois Du Cazier presso Marcinelle. Un'esplosione uccise 262 minatori (di cui 136 italiani immigrati in Belgio nel dopoguerra).
Il ruolo del carbone oggi
I dati riferiti al periodo 1978-2020 dell’IEA (l’Agenzia Internazionale dell’Energia) sulla produzione di carbone a livello mondiale sottolineano come sia aumentata enormemente negli ultimi decenni. I punti più alti sono stati raggiunti nel 2013 con ben 7 976 mega tonnellate prodotte e nel 2019 con 7 940 mega tonnellate.
Una piccola decrescita si è verificata nel 2020, anno in cui però la Cina ha aumentato la produzione dell’1,1%.
Per quanto riguarda il consumo di carbone in questi stessi quarantadue anni i dati IEA ci dicono che gli anni in cui sono stati raggiunti i punti più alti sono il 2014 con ben 165 207 petajoule (1 petajoule = 1×1015 joule), il 2018 con 162 228 petajoule e il 2019 con 162 209 petajoule.
Facciamo un esempio: la città di New York ha un consumo annuale di energia (sommando tutte le fonti di cui usufruisce) nell’ordine di 106 joule.
Anche per questo parametro la Cina si conferma il Paese che consuma più carbone in assoluto: il 50% del consumo totale è a carico di questa nazione asiatica.
Oggi il carbone è utilizzato prevalentemente in alcuni settori: quello energetico (per la produzione di energia termica ed elettrica), quello del cemento (sempre per la produzione di energia) e quello dell'industria chimica. In quest'ultimo caso si utilizza per la produzione di sostanze dette "reagenti", tra queste troviamo: anidride carbonica, acetilene, gomma sintetica, seta sintetica e benzene.
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