Metano

[Autodelta85]

l metano è un idrocarburo semplice (alcano) formato da un atomo di carbonio e 4 di idrogeno, la sua formula chimica è CH4, si trova in natura sotto forma di gas.

La molecola ha forma tetraedrica; l'atomo di carbonio è al centro di un tetraedro regolare ai cui vertici si trovano gli atomi di idrogeno.

Il metano è il principale componente del gas naturale, ed è un eccellente carburante. Bruciando una molecola di metano in presenza di ossigeno si forma una molecola di CO2 (anidride carbonica), due molecole di H2O (acqua) e si libera una quantità di calore:

CH4 + 2O2 → CO2 + 2H2O [+ 891 kJ]

Il legame covalente carbonio-idrogeno nel metano è uno dei più forti tra tutti gli idrocarburi, per questo motivo il suo uso come materia prima in chimica è limitato. La ricerca di un catalizzatore che possa facilitare l'attivazione del legame C-H nel metano e negli altri alcani leggeri è un'area di ricerca con importanti risvolti industriali.

Il metano è un gas serra con un potenziale di riscaldamento globale di 21 (significa che il suo potere di riscaldamento è 21 volte quello dell'anidride carbonica).

Il metano è il risultato della decomposizione di alcune sostanze organiche in assenza di ossigeno. È quindi classificato anche come biogas.

Le principali fonti di emissione di metano nell'atmosfera sono:

* decomposizione di rifiuti organici

* fonti naturali (paludi): 23%

* estrazione da carburanti fossili: 20% Vedi estrazione di metano da letto di carbone

* processo di digestione degli animali (bestiame): 17%

* batteri trovati nelle risaie: 12%

* riscaldamento o digestione anaerobica delle biomasse.

L'80% delle emissioni mondiali è di origine umana. Esse derivano principalmente dell'agricoltura e da altre attività umane. Durante gli ultimi 200 anni, la concentrazione di questo gas nell'atmosfera è raddoppiata passando da 0,8 a 1,7 ppm (parti per milione).

Per rimozione di un atomo di idrogeno il metano forma il corrispondente radicale, il metile (CH3·).

Il metano è inodore, incolore ed insapore, quindi per essere distribuito nelle reti domestiche deve essere "odorizzato" mediante un processo di lambimento di un liquido dal caratteristico "odore di gas" - spesso si tratta del tetraidrotiofene. Questo procedimento si rende indispensabile in modo da rendere avvertibile la presenza di gas nell'ambiente e diminuirne la pericolosità.

Scoperta del metano

Nell'autunno del 1776 Alessandro Volta studiò un fenomeno noto anche in epoche più lontane, segnalatogli da Carlo Giuseppe Campi: in un'ansa stagnante del fiume Lambro, avvicinando una fiamma alla superficie si accendevano delle fiammelle azzurrine.

Questo fenomeno era già stato studiato separatamente da Pringle, Lavoisier, Franklin e Priestley pochi anni prima ma lo classificarono semplicemente come un'esalazione di aria infiammabile, di origine minerale.

Volta volle andare più a fondo della questione quindi si recò presso gli stagni di Angera dove provò a smuovere il fondo con l'aiuto di un bastone e vide che risalivano delle bolle di gas e le raccolse in bottiglie. Diede a questo gas il nome di aria infiammabile di palude e scoprì che poteva essere incendiato sia per mezzo di una candela accesa che mediante una scarica elettrica, dedusse che il gas si formava nella decomposizione di sostanze animali e vegetali.

Per ulteriore conferma della sua tesi, si recò nel 1780 a Pietramala sull'Appennino toscano dove vi erano dei celebri fuochi fatui. La corretta composizione del gas fu determinata da Thomas Henry nel 1805.

Agli esperti è noto che circa due terzi del metano estratto non viene utilizzato perché il costo del trasporto del gas naturale nei gasdotti è quattro volte superiore a quello del petrolio, perché la densità del gas è molto minore. Il metano è presente normalmente nei giacimenti di petrolio (ma esistono anche immensi giacimenti di solo metano).

Quando si estrae il petrolio, risale in superficie anche il metano, in media in quantità pari allo stesso petrolio. Se i giacimenti sono lontani dai luoghi di consumo o situati in mare aperto, risulta quasi impossibile usare quel metano, che pertanto viene bruciato all'uscita dei pozzi senza essere utilizzato in alcun modo.

Utilizzo come combustibile per autotrazione

Recentemente sono uscite automobili già predisposte ad utilizzare il metano come combustibile, limitate a pochi modelli. In precedenza l'installazione di un impianto a metano avveniva a posteriori. L'installazione dell'impianto a posteriori consente di avere un auto ibrida che si muove a benzina, oppure a metano (attivando un apposito pulsante). Il metano è commercializzato allo stato gassoso e misurato in chilogrammi; costa 77 centesimi di euro ca. al kg e con 8-10 euro si effettua il pieno del serbatoio con un'autonomia intorno ai 230 km per le macchine con un bagagliaio piccolo per arrivare anche a 350-400 km come per la Multipla. D'estate si carica meno poiché con la temperatura calda il metano e il gas in genere tendono maggiormente ad espandersi; per cui la bombola ne contiene una quantità minore.

A ciò si aggiunge il costo dell'impianto che è di 1500 euro per il tradizionale (aspirato) per salire a circa 2200 per il sequenziale. Al cambio macchina si può recuperare una parte dell'impianto (la bombola ad es.) con un risparmio del 30% sulle nuove installazioni; quindi il costo maggiore si avverte al primo montaggio.

Le auto a metano in circolazione sono in realtà auto ibride metano/benzina. Infatti, anche nei pochi modelli venduti già predisposti per un'alimentazione a metano, è presente un serbatoio con capacità di 15-20 litri di benzina, che consente un'autonomia fino a 150 km, utile nei lunghi viaggi in autostrada, dove sono pochi i distributori di metano.

L'auto a metano raggiunge quasi la stesse velocità del motore alimentato a benzina. Il metano è leggermente penalizzante nelle prestazioni di una guida sportiva nel tempo che impiega l'auto a passare da 0 a 100 km/orari. Infatti, la ripresa da fermo o cambiando marcia è leggermente più lenta. Teoricamente il metano potrebbe dare prestazioni migliori della benzina poiché è maggiore il suo numero di ottani (che è pari a 120), e dunque un maggior rendimento come accade anche nelle centrali elettriche alimentate a metano (turbogas); ciò richiederebbe però motori con un rapporto di compressione molto maggiore di quello dei motori attuali, predisposti con un rapporto di compressione adatto alla benzina.

Per tale motivo, il metano è più adatto ai motori di grossa cilindrata, che hanno un rapporto di compressione e quindi un rendimento più elevati (e consumi minori).

In alcuni motori è possibile un'avviamento con iniezione di metano. Più spesso l'iniezione è di benzina, perché ha un potere detonante maggiore e da la scocca alla scintilla d'accensione con maggiore facilità. Un'accensione a metano richiede un uso più prolungato del motore d'avviamento, rischinado di scaricare la batteria. Un accumulo di metano nella camera d'accensione richiede di aumentare il tenore di benzina; se l'auto non ha un pulsante (starter) per iniettare più benzina quando ci sono problemi d'accensione, un deposito residuo anche di metano può impedire la partenza. Ciò accade se per qualche motivo si spegne improvvisamente il motore: rilascio brusco della frizione, oppure esaurimento del pieno di metano.

Un altro problema sono le basse temperature: il diesel a temperature inferiori -10° diventa denso in una misura da rendere difficile la partenza dell'auto. Una cosa simile accade ad altri gas combustibili che diventano più densi e liquidi alle basse temperature (la loro stessa decompressione dalla bombola è accompagnata da una discesa di temperatura).

I vantaggi che un alimentazione a metano offre sono un costo inferiore del 65-70% a quello della benzina (contro un risparmio del 30% del gasolio e del 15-20% sul GPL). Con un kg di metano si percorrono di media 20 km contro 10 km per un litro di benzina. La perdita è evidente in ripresa soprattutto con motori piccoli (1000 1200 cc) e si attesta intorno ad un 10% in quanto con un kg di metano un auto è in grado di muoversi per 20 km.

Ogni 5 anni è obbligatoria la revisione delle bombole e, in caso di danneggiamento, la sostituzione delle bombole è gratuita (non la manodopera per svolgere il lavoro).

Rispetto al GPL sono differenti il miscelatore e il tipo di bombola. Perciò, per i due combustibili occorrono impianti diversi, tra loro incompatibili. Il GPL è compresso a 6-7 atmosfere; il metano a 220 atm. Il GPL ha una penalizzazione sulle prestazioni quasi nulla, mentre con il metano è quasi nulla l'usura del motore e si allungano i cambi olio anche dopo 40000 km. Non è raro vedere macchine circolanti a metano con 350.000-400.000 km, arrivando addirittura a 500.000 km.

Viceversa sono da tenere sotto controllo le parti elettriche (candele, fili, bobina, batteria) in quanto il metano brucia assai meno rapidamente della benzina e necessita quindi che dette parti siano sempre in ottimo stato.

Il riduttore di pressione del metano necessita di essere riscaldato durante il funzionamento in quanto il gas riducendo la propria pressione si raffredda, e alle basse temperature si potrebbe congelare il riduttore di pressione stesso. Allo scopo di evitare questo inconveniante esso viene collegato al circuito di raffredamento del motore per mezzo di una derivazione. Questo collegamento - se non eseguito a regola d'arte - aumenta la possibilità di perdite di liquido di raffredamento, con possibili conseguenze negative sulla guarnizione della testata (che può bruciarsi) in caso di esaurimento del liquido stesso. Nella manutenzione periodica occorre pertanto verificare con cura questa parte del motore.

[Alfatop]

e con le prestazioni com'è messo? si potrebbe, per assurdo, produrre una sportiva a metano?

[Autodelta85]

non trovo la foto...ma annii fa Bugatti e SNAM avevano fatto una EB 110 a metano che aveva toccato i 337 km\h può bastare? Kool

[Alex87]

METANO: Il pieno si fa a casa

ALTO ADIGE, DA SETTEMBRE VIA AL PIENO CASALINGO

Fortunati i possessori di un'automobile con impianto a gas. Doppiamente fortunati quelli che abitano in Alto Adige che, fra un mesetto, potranno fare il pieno semplicemente «attaccandosi» al rubinetto del gas di casa.

Al considerevole risparmio in tempi il cui i prezzi di benzina e gasolio volano, si aggiunge infatti la praticità del «distributore casalingo». La faccenda in realtà, non è così semplice: a mediare tra bombola dell'automobile e il rubinetto del gas ci deve essere Phill, un apparecchio dotato di un piccolo compressore che permette appunto di fare il pieno. Phill è stato ideato in Canada, dove pare sia diffusissimo, così come in alcuni Stati degli Usa più sensibili alla protezione dell'ambiente. In Europa è sbarcato finora solo in Francia, sponsorizzato da una casa automobilistica. L'Alto Adige ha deciso di adottarlo da un lato per incentivare l'uso delle più ecologiche automobili a gas, dall'altro per ovviare alle carenze di una rete di distributori non proprio capillare fra le vallate.

«L'autonomia della nostra provincia ci permette di legiferare in materia – spiega Marco Becarelli, direttore dell'Ufficio provinciale prevenzione incendi – siamo partiti dalla proposta di un cittadino ed abbiamo fatto tutte le verifiche tecniche e di sicurezza utili per emanare il decreto di autorizzazione che il presidente Luis Durnwalder ha portato ieri all'approvazione della Giunta e che entrerà in vigore fra circa un mese dopo la pubblicazione sul Bollettino ufficiale». In sostanza le prescrizioni sono in tutto un paio: l'impianto, oltre che all'aperto, può essere posizionato in un locale servito direttamente da una conduttura esterna di gas ed il locale deve avere una adeguata presa d'aria. L'apparecchio ha l'ingombro di una caldaia per il riscaldamento autonomo ed il suo «cuore» è un compressore che porta il gas della rete domestica ad una pressione fra i 200 ed i 220 bar, quanto basta per caricare la bombola dell'automobile. E' una pressione molto più bassa di quella dei distributori stradali e non a caso per fare questo pieno servono circa 8-9 ore. Phill, che finora pare abbia il monopolio del mercato, ha un costo di circa 4.000 euro ma in Alto Adige si sta già lavorando per replicare il modello francese. L'impianto, in sostanza, potrebbe essere fornito in comodato direttamente dalle case automobilistiche agli acquirenti di vetture alimentate a gas.

da www.puntogas.it

[neogene]

e con le prestazioni com'è messo? si potrebbe, per assurdo, produrre una sportiva a metano?

Se non ricordo male ha un numero di ottano pari a 110, quindi penso che possa essere adatto come carburante.

ciao!!

[Alfatop]

non trovo la foto...ma annii fa Bugatti e SNAM avevano fatto una EB 110 a metano che aveva toccato i 337 km\h può bastare? Kool

va beh... giusto perchè la mia yaris fa 160 al max, con vento a favore, ma in accelerazione le do una riga che quel trattorino mi vede col binocolo 8)

[etilico]

ho sentito parlare delle candele all'iridio come soluzione alla perdita di potenza data dal metano.

Praticamente c'è chi consiglia di sostituire le normali candele con candele all'iridio un grado più fredde perchè fanno una fiamma più lunga e perchè quelle normali sarebbero in realtà troppo calde per il metano. Non sono un tecnico ma c'è chi dice di aver recuperato quel 10% di potenza in questo modo. Sarà vero?