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Francesca Sorrentini » 5.La produzione mineraria ed energetica


Articolazione della lezione

Obiettivo

Analizzare gli effetti dell’attività mineraria sull’organizzazione territoriale e la disponibilità e le prospettive delle fonti di energia

Argomenti

  • La distribuzione dei minerali e il loro sfruttamento
  • Regioni di produzione e di consumo
  • Fonti e forme energetiche
  • Gli effetti sull’organizzazione territoriale

Le materie prime minerarie

Le materie prime minerarie ed energetiche costituiscono la base di molte attività produttive e il loro possesso è considerato un fattore strategico per lo sviluppo economico di un paese e per l’evoluzione delle relazioni internazionali.

Con la Rivoluzione industriale è iniziato l’intenso sfruttamento dei minerali, in particolare del ferro come materia prima e del carbone come fonte di energia.

Lo sviluppo industriale si è realizzato sulla base del convincimento che le risorse fossero illimitate. A partire dalla metà degli anni Settanta del XX secolo si è imposto il concetto di esauribilità, che ha incentivato l’attività di prospezione e le politiche di razionalizzazione, sostituzione e riciclaggio delle materie prime.

Le materie prime minerarie (segue)

Gli interventi per razionalizzare l’utilizzo delle riserve sono ancora insufficienti, e talvolta non realistici, come la sostituzione di minerali con altri di recente scoperta.

Anche per il riciclaggio dei minerali, il risparmio è limitato a causa di:

  • difficoltà tecniche nel ritrattamento;
  • elevati costi.

Attualmente la diffusione dell’attività estrattiva si orienta verso la ricerca e lo sfruttamento di risorse localizzate in aree inesplorate e difficilmente raggiungibili (ad esempio, la Nuova Caledonia per il nickel, la Guinea per la bauxite, l’Australia per zinco, ferro, nickel e bauxite. La Russia, a sua volta, ha accresciuto vistosamente le proprie riserve di minerali ferrosi e non, come nickel e rame).

Le materie prime minerarie (segue)

Lo sviluppo tecnologico comporta:

  1. migliore utilizzo di alcuni materiali (ad esempio, l’utilizzo del plutonio era limitato sino a pochi anni fa);
  2. maggiore capacità di sfruttamento, anche perché le scavatrici sono in grado di raggiungere i giacimenti più profondi ad alta velocità;
  3. innovazione dei metodi di prospezione mineraria, tra i quali il telerilevamento da satellite, che ha accresciuto la capacità di rinvenimento di depositi minerari, concorrendo a provocare profonde trasformazioni nella geografia delle materie prime.

I giacimenti minerari

Nelle rocce sono contenuti diversi tipi di minerali, tra i quali generalmente ne prevale uno.
È raro trovare un minerale allo stato puro e nativo, cioè privo di altre sostanze.
Attualmente si conoscono 2.000 minerali, ma l’uomo ne utilizza solo un centinaio.

Tenore = percentuale di minerale contenuta in una roccia. Può variare dal 20% al 75% nei minerali di ferro, mentre in quelli non ferrosi è inferiore al 10%.

I giacimenti minerari si distinguono in:

  • filoni: i minerali si trovano in fratture della crosta terrestre;
  • strati: i minerali sono disposti in strati orizzontali, alternati a banchi di roccia;
  • depositi alluvionali: i minerali, un tempo appartenenti a filoni ubicati sui rilievi, giacciono a valle con i detriti rocciosi, a causa di fenomeni erosivi.

I giacimenti minerari (segue)

I giacimenti superficiali sono di più agevole sfruttamento e l’estrazione è definita a cielo aperto (inizialmente si scava dall’alto per poi procedere verso il basso), mentre per quelli di profondità, il metodo più economico consiste nella costruzione di tunnel sotterranei, dai quali si dipartono gallerie e condotte.

Considerato l’enorme impegno finanziario, vengono sfruttati soprattutto i giacimenti ad alto tenore di minerale e abbastaza estesi, poiché la limitata estensione impone investimenti aggiuntivi per creare le infrastrutture necessarie al trasferimento del minerale verso le aree di consumo (ad esempio, lo sfruttamento dei giacimenti della Lorena, per quanto il contenuto ferroso non superi il 30%, è ancora conveniente per la vicinanza ai maggiori centri industriali europei).

Geografia mineraria

Si rileva una profonda diseguaglianza nella distribuzione dei livelli di produzione e di consumo:

  • Europa Occidentale e Giappone → materie prime scarse, ma grandi consumi. Le aree di approvvigionamento sono rispettivamente l’Africa e l’area del Pacifico, ma ben presto i nuovi giacimenti dell’Asia sud orientale e dell’Australia contribuiranno a soddisfare l’accresciuta domanda nipponica;
  • America Settentrionale → area consumatrice (l’America latina è il maggior fornitore) ed esportatrice di taluni minerali;
  • Russia e Est Europeo → in passato, un’area quasi chiusa, dove gli interscambi prevalevano sugli scambi con altri paesi. I recenti accordi con l’Europa occidentale e il Giappone hanno trasformato tale assetto, al punto che allo stato attuale il 70% delle esportazioni della Russia è di materie prime;
  • Paesi sottosviluppati → da sempre esportatori, anche se ingenti riserve sono concentrate in un numero limitato di paesi (Bolivia, Marocco, Cile, Zambia, Congo, Brasile, India).

Geografia mineraria (segue)

L’attuale assetto di mercato è il risultato anche delle dinamiche dei costi di trasporto che, dal secondo dopoguerra, hanno subito una costante riduzione, a causa di:

  • la costruzione di navi da carico di grande stazza e specializzate (mineraliere);
  • l’incremento delle quantità trasportate;
  • la conseguente riduzione delle spese unitarie (economie di scala);
  • l’ampliamento della rete di porti minerari, sia nei paesi produttori sia in quelli importatori.

La conseguenza più vistosa è stata il graduale abbandono dei giacimenti localizzati nelle tradizionali aree industriali a vantaggio di quelli, a più ricco tenore, siti in altri continenti.

Geografia mineraria (segue)

Distribuzione geografica delle riserve di alcuni minerali metalliferi di interesse industriale.
C. Formica, 1999, p.193.

Distribuzione geografica delle riserve di alcuni minerali metalliferi di interesse industriale. C. Formica, 1999, p.193.


Geografia mineraria (segue)

Si distinguono:

  • minerali metallici, tra i quali rientrano il ferro, alcuni minerali preziosi e altri non ferrosi, come stagno, alluminio, zinco, rame;
  • minerali non metallici (o industriali), quali il potassio, lo zolfo, il sale, i fosfati ecc.

A scala mondiale, le maggiori riserve di minerali ferrosi sono concentrate in Canada, Stati Uniti, Brasile, Venezuela, Russia, Cina, India, Australia, i paesi dell’Africa meridionale e tropicale.
Per quanto riguarda i minerali non metallici, i principali giacimenti zolfiferi sono localizzati negli Stati Uniti e in Giappone; i fosfati sono abbondanti in Marocco, Stati Uniti, Russia e Cina; infine, le maggiori aree produttrici di sali potassici sono Canada, Bielorussia, Giordania, Israele, Germania e Stati Uniti.

Gli effetti sull’organizzazione territoriale

L’attività mineraria provoca effetti sull’organizzazione territoriale delle regioni interessate.

  • Con la Rivoluzione industriale, la localizzazione dei depositi minerari ha costituito una precisa condizione per lo sviluppo regionale, poiché nelle aree minerarie si sono concentrate le grandi industrie, per ridurre i costi di trasporto e per superare l’inadeguatezza delle infrastrutture viarie. Successivamente, l’innovazione dei mezzi e delle tecniche di trasporto ha determinato la separazione funzionale tra le regioni industriali e quelle minerarie.
  • L’attività mineraria produce anche impatti negativi al paesaggio e all’ambiente, come impianti e linee ferroviarie dismesse, aree disboscate e superfici ingombre di detriti oppure inquinamento dell’aria e dei corsi d’acqua, distruzione degli ecosistemi e dissesto dei suoli per effetto delle estrazioni in profondità.

Le fonti energetiche

A livello mondiale, il fabbisogno di energia ricavata da ogni fonte è in continua crescita.

Fonti energetiche

  • Primarie – direttamente reperibili in natura, prima di qualsiasi trasformazione attuata dall’Uomo (come petrolio, carbone, gas naturale, ma anche l’acqua dolce, la luce del sole, l’uranio, il calore interno della Terra, il vento, il movimento delle onde e delle maree).
  • Secondarie – quelle che subiscono una trasformazione per essere utilizzate.

Se si suddividono i settori finali di consumo dell’energia in cinque categorie generali, risulta che l’industria occupa il primo posto, seguita dal comparto residenziale, dai trasporti, dai servizi e altri utilizzi minori, come l’agricoltura.

Fonti di energia

  • Rinnovabili – usano la biomassa e le fonti energetiche naturali, senza essere inquinanti (sole, acque correnti, calore interno della Terra..).
  • Non rinnovabili – utilizzano risorse minerarie e producono scorie e inquinamenti (carbone, petrolio, gas, uranio, torio…).

Dalla Rivoluzione industriale la gran parte dell’energia proviene da fonti non rinnovabili, ad eccezione dell’energia idroelettrica.
Il carbone, che nei primi tre decenni del XX Secolo copriva oltre il 60% del consumo totale, è stato sostituito gradualmente dal petrolio e dal gas naturale e, in alcuni casi, dall’energia nucleare.
L’attuale fabbisogno di energia è soddisfatto in modo particolare dal petrolio. Tuttavia, negli ultimi trent’anni, la crescita del suo prezzo e la riduzione delle riserve hanno provocato un calo del consumo di petrolio, a vantaggio dell’energia nucleare e del gas naturale.

Prospettive dei consumi energetici

  • Paesi sottosviluppati – aumenteranno sensibilmente la quota di consumo totale nei prossimi decenni, anche per la crescita demografica.
  • Paesi sviluppati – rallentamento dei consumi di energia primaria, grazie all’introduzione di nuove tecnologie nell’industria e nei trasporti e alla prevedibile diffusione dei trasporti pubblici.

Il Petrolio

Il petrolio e il gas sono idrocarburi, cioè composti di carbonio e idrogeno combinati in molecole più o meno complesse, che si trovano allo stato liquido e gassoso.

Il petrolio si contraddistingue dalle altre fonti energetiche per l’elevata flessibilità rispetto alle variazioni della domanda, considerate la minore quantità di manodopera necessaria per la sua produzione, l’entità relativamente bassa degli investimenti e i più brevi tempi di redditività.

Il Petrolio (segue)

I maggiori giacimenti petroliferi sono localizzati in:

  • Stati Uniti (in particolare, Texas, Louisiania, Oklaoma, Kansas ecc.): possiedono circa il 4% delle riserve mondiali, anche se si rileva una costante riduzione del loro ruolo di produttori;
  • America Latina (Venezuela e Messico e, a distanza, Argentina, Brasile, Perù ed Ecuador): possiede circa il 13% delle riserve e il 9,1% della produzione mondiale;
  • Russia (soprattutto intorno al Mar Caspio): secondo produttore mondiale nel 2003, registra un progressivo utilizzo dei bacini verso Oriente, rallentato soltanto dalle difficili condizioni ambientali; i giacimenti della valle dell’Ob (Siberia occidentale) e quelli di Yakutia costituiscono la maggiore riserva del Pianeta.
  • Vicino Oriente (Arabia, Iraq, Iran ecc.): fornisce quasi il 30% del petrolio commercializzato;
  • Africa Settentrionale e Occidentale (Libia, Algeria, Nigeria): approvvigionano il 10,8% della produzione mondiale.

Il Petrolio (segue)


Il Gas

Il gas è estratto congiuntamente con il petrolio, ma, a differenza di quest’ultimo, è difficile da immagazzinare sul luogo di estrazione ed è trasportabile soprattutto con tubazioni.

Nello scorso decennio la rete mondiale dei gasdotti era di 850.000 km (escludendo la distribuzione al consumo), di cui la metà è ubicata negli Stati Uniti e nel Canada e un quarto tra Russia e Ucraina.

La scoperta di nuovi giacimenti nell’Europa occidentale (Groninga nei Paesi Bassi e Lacq nei Pirenei francesi) e le massicce importazioni dalla Russia, dall’Algeria e, un pò meno, dalla Libia hanno fatto crescere di molto il consumo del gas, rendendolo parzialmente sostitutivo del petrolio.

Il Carbone

Il Carbone presenta una localizzazione meno rigida rispetto alla risorsa idroelettrica e costi relativamente bassi (quasi la metà dell’olio combustibile), anche se si rilevano:

  • lunghi tempi di attivazione dei giacimenti e di adeguamento dei sistemi di trasporto;
  • inquinamento prodotto dalla sua combustione;
  • minore contenuto calorico rispetto ad altre fonti.

Pertanto, l’uso ai fini energetici di questa risorsa è in buona parte dipendente dalla localizzazione dei giacimenti, a meno che i luoghi di consumo non siano ben collegati alle miniere, ad esempio attraverso i fiumi navigabili, che rendono agevole il trasporto.

Il Carbone (segue)

Le aree nelle quali si concentrano i bacini carboniferi sono

  • Europa Occidentale – Depositi di superficie parzialmente esauriti e difficoltà d’impiego di quelli piccoli e profondi, a causa degli elevati costi;
  • Stati Uniti – É presente l’80% delle riserve mondiali, ma il carbone copre circa il 20% della produzione energetica;
  • Russia – Se fino agli anni Ottanta la produzione principale era localizzata nella regione del Don, in seguito la Siberia centrale è divenuta l’area capace di fornire più del 40% della produzione totale dell’ex Unione Sovietica;
  • Estremo Oriente – Poiché il Giappone accresce in modo massiccio le importazioni, la Corea del Sud e l’Australia hanno incrementato la loro produzione;
  • Cina, India, Africa Australe, Nuova Zelanda – Completano il panorama dei bacini carboniferi della terra con apporti non particolarmente significativi.

Il Carbone (segue)

Il Carbone costituisce anche un’importante materia prima. Esso deriva dalla trasformazione di immense foreste che, in tempi remoti, furono sommerse da coltre di terreno proveniente dalle catene montuose, tramite le acque.
Quattro categorie di carbone:

1. antracite
2. litantrace

maggiore quantità di carbonio, elevata capacità calorifica, meno residui

3. lignite
4. torba

sviluppano meno calore e lasciano molti residui

Figura a lato: Gran parte della materia prima è utilizzata per la produzione di energia elettrica e, a grande distanza, per la produzione di coke, indispensabile al comparto metallurgico.

Suddivisione percentuale dei settori d’impiego del carbone.

Suddivisione percentuale dei settori d'impiego del carbone.


Le fonti energetiche alternative: l’Energia Nucleare

L’energia nucleare si ricava dall’uranio e dal torio mediante il decadimento radioattivo, un procedimento naturale che consiste nella produzione di energia dai nuclei degli atomi di sostanze radioattive che, disgregandosi, rilasciano radiazioni.

La produzione di energia nucleare si articola in due fasi:

  1. preparazione del combustibile – Approvvigionamento del minerale e compimento di operazioni di conversione e arricchimento del metallo al fine di utilizzarlo;
  2. utilizzo nelle centrali nucleari – Immagazzinamento combustibile, sua fissione nelle centrali, ritrattamento delle scorie ancora utilizzabili e condizionamento e stoccaggio delle scorie finali.

La quantità di energia prodotta è di gran lunga superiore a quella ottenuta da una analoga quantità di carbone o di petrolio (1 kg di uranio produce la stessa quantità di energia ottenuta da 100 ton di carbone).

Le fonti energetiche alternative: l’Energia Nucleare

La produzione di energia nucleare è concentrata in:

  • Stati Uniti
  • Francia
  • Russia
  • Giappone
  • Paesi in via di sviluppo, come Armenia, Repubblica Ceca, Brasile, India, Pakistan.

La produzione di energia nucleare non è limitata soltanto a quelle Nazioni che dopo la Seconda guerra mondiale avevano messo a punto tecnologie basate sulle armi atomiche, ma anche quelle che hanno acquisito centrali nucleari per accrescere il loro peso nello scenario politico internazionale.
La costruzione di centrali atomiche è molto costosa sia per la grande quantità dei materiali impiegati (come calcestruzzo, cemento armato) per creare schermaggi contro le radiazioni, sia per la realizzazione delle strutture atte a contenere i materiali radioattivi nel caso di incidenti.
L’impatto ambientale è di non trascurabile portata, a causa dei pericoli della radioattività.

Le fonti energetiche alternative: l’Energia Nucleare (segue)


Le fonti energetiche alternative: l’Energia Nucleare (segue)

La strategia energetica nucleare si basa su alcuni capisaldi fondamentali:

  • corretto e sicuro smaltimento delle scorie – Le centrali nucleari di II e III generazione implicano la produzione di scorie radioattive e di conseguenza si pone il problema del loro stoccaggio;
  • elevato standard di sicurezza – Le centrali di III generazione, comparse inizialmente in Giappone e Finlandia, offrono maggiori garanzie sotto il profilo della sicurezza;
  • aumento dell’efficienza energetica dei singoli impianti e diminuzione dei significativi costi di costruzione e di avviamento delle centrali.

Nucleare si o nucleare no? – Video tratto da YouTube

Le fonti energetiche rinnovabili: l’ Energia Idroelettrica

Sono da considerarsi energie rinnovabili quelle forme di energia generate da fonti che, per loro caratteristica intrinseca, si rigenerano o non sono “esauribili” nella scala dei tempi “umani” e, per estensione, il cui utilizzo non pregiudica le risorse naturali per le generazioni future.

L’energia idroelettrica sfrutta la trasformazione dell’energia potenziale gravitazionale (posseduta da masse d’acqua in quota) in energia cinetica nel superamento di un dislivello, grazie ad un alternatore accoppiato ad una turbina, che la trasforma in energia elettrica.

Le fonti energetiche rinnovabili: l’Energia Idroelettrica (segue)

La potenza di un impianto idroelettrico dipende da due parametri:

  • il dislivello tra il bacino di accumulo e la centrale, detto salto geodetico, che si misura in metri;
  • la portata, cioè il volume di acqua che scorre nell’unità di tempo e si misura in metri cubi al secondo (m3/s).

In base alla dimensione del salto geodetico, gli impianti idroelettrici si possono suddividere in:

  1. a bassa caduta, con salto <50 m;
  2. a media caduta, con salto compreso tra 50 e 250 m;
  3. ad alta caduta, con salto tra 250 e 1.000 m;
  4. ad altissima caduta, con salto >1.000 m.

Le fonti energetiche rinnovabili: l’Energia Idroelettrica (segue)

In base alla portata, gli impianti idroelettrici si possono suddividere in:

  • a piccola portata, con flusso <10 m3/s
  • a media portata, con flusso compreso tra 10 e 100 m3/s
  • a grande portata, con flusso compreso tra 100 e 1.000 m3/s
  • a grandissima portata, con flusso >1.000 m3/s

Le fonti energetiche rinnovabili: l’Energia Idroelettrica (segue)

I maggiori paesi produttori sono dotati di particolari condizioni naturali:

  • ingenti fonti idriche;
  • precipitazioni abbondanti e distribuite in modo uniforme durante tutto l’anno;
  • temperature moderate;
  • presenza di valli strette e profonde;
  • morfologia caratterizzata da accentuata pendenza.

Il 44% dell’energia idroelettrica mondiale è prodotto in Canada, Cina, Usa e Brasile.
Si noti che Norvegia, Paraguay e Brasile producono con l’idroelettrico oltre l’80% dell’elettricità che consumano.

Le fonti energetiche rinnovabili: l’Energia Idroelettrica (segue)

Il mancato sfruttamento del notevole potenziale idroelettrico mondiale dipende essenzialmente dagli ingenti investimenti, ma anche dai pericoli di rottura delle dighe, a causa di eventi naturali (come movimenti sismici, eruzioni vulcaniche).
Di certo concorrono a limitarne l’utilizzo la facilità di attingere da altre fonti energetiche (carbone e petrolio) e l’indisponibilità di capitali, unitamente alla scarsa domanda industriale nella gran parte dei paesi equatoriali.

Altre fonti energetiche elternative

Energia ottenuta dal calore

  • Solare - Può essere utilizzata per generare elettricità (fotovoltaico) o calore (solare termico). Le radiazioni sono “catturate” sulla superficie terrestre con piani di vetro che ricevono l’irradiazione e la concentrano su superfici di minore dimensione. Tale energia è utilizzata sotto forma di calore (pannelli solari) o trasformata in energia elettrica da cellule fotovoltaiche.
  • Geotermica – Sfrutta il calore interno della Terra, che tende a fuoriuscire dalle fenditure della crosta terrestre tramite acqua e vapore (eruzioni vulcaniche, fumarole, soffioni..). A seconda della temperatura, l’acqua può essere utilizzata per il riscaldamento domestico (tra i 50° e i 90°C) o per produrre elettricità (oltre i 100°C).
  • Gradienti termici degli oceani – La differenza di temperatura tra acque superficiali e quelle profonde consentono l’uso di un ciclo termodinamico.

Energia ottenuta dai movimenti della Terra

  • Eolica – Sfrutta la forza del vento che può essere trasformata in elettricità mediante gli aerogeneneratori.
  • Marina – ricava l’energia dagli spostamenti d’acqua causati dalle maree, che in alcune zone del Pianeta possono raggiungere anche i 20 m di ampiezza verticale.

I materiali di supporto della lezione

FORMICA C., Lo spazio geoeconomico. Strutture e problemi, Torino, Utet, 1999.

Altri riferimenti bibliografici:

CONTI S., DEMATTEIS ET AL, Geografia dell'economia mondiale, Torino, Utet Università, 2006.

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