Gas naturale: cos'è, origine e usi

Il gas naturale è oggi una delle risorse energetiche più versatili e fondamentali per l'economia globale, agendo come pilastro per la generazione elettrica, il riscaldamento e l'industria. Considerato il combustibile fossile più pulito grazie alle minori emissioni di anidride carbonica rispetto a carbone e petrolio, esso ricopre un ruolo strategico di "ponte" verso la completa decarbonizzazione.

Ha una complessa natura chimica e i processi geologici di formazione e le sue innumerevoli applicazioni lo rendono uno dei protagonisti della transizione energetica moderna.

Il gas naturale è una miscela gassosa di idrocarburi che si trova comunemente nel sottosuolo, spesso associato a giacimenti petroliferi o intrappolato in formazioni rocciose porose. La sua natura è prevalentemente organica e la sua composizione può variare sensibilmente a seconda del giacimento di provenienza, ma presenta costanti chimiche ben definite.

La composizione chimica del gas naturale vede come protagonista assoluto il metano (C2H6), che generalmente ne costituisce tra il 70% e il 95%. Il metano è l'idrocarburo più semplice, formato da un atomo di carbonio legato a quattro atomi di idrogeno. Accanto ad esso si trovano altri idrocarburi gassosi più pesanti in percentuali decrescenti:

• etano (C2H6): presente in piccole quantità, è fondamentale per l'industria petrolchimica.
• propano (C3H8) e butano (C4H10): spesso separati dal gas naturale per produrre il GPL (Gas di Petrolio Liquefatto).
• impurità non idrocarburiche: il gas può contenere anche anidride carbonica (CO2), azoto (N2), elio e acido solfidrico (H2S). Quest'ultimo viene rimosso durante il processo di purificazione per evitare la corrosione delle infrastrutture e l'inquinamento atmosferico.

La formazione del gas naturale è un processo geologico che richiede milioni di anni, noto come diagenesi e catagenesi della materia organica. Tutto inizia con l'accumulo di resti di organismi marini e vegetali (plancton e alghe) sul fondo di antichi oceani e laghi. Questi sedimenti organici, sepolti sotto strati di sabbia e argilla, vengono sottoposti a pressioni crescenti e temperature elevate in assenza di ossigeno.

Con il passare dei millenni, il calore della terra trasforma la materia organica in idrocarburi liquidi e gassosi. Il gas naturale "migra" poi dalle rocce madri verso l'alto attraverso i pori delle rocce, finché non incontra una "roccia trappola" impermeabile che ne impedisce la dispersione in atmosfera, creando i giacimenti che oggi sfruttiamo.

 Esiste anche il cosiddetto gas non convenzionale, come lo shale gas, intrappolato direttamente all'interno di rocce argillose a bassissima permeabilità che richiedono tecniche di estrazione particolari.

Le proprietà fisiche e termiche del gas naturale lo rendono adatto a una gamma di utilizzi estremamente vasta, rendendolo quasi onnipresente nella vita quotidiana e nei processi produttivi. La sua facilità di trasporto tramite gasdotti o via mare (sotto forma di GNL) ne ha favorito la diffusione globale.

In particolare, il settore termoelettrico è il principale consumatore di gas naturale. Le centrali a ciclo combinato (CCGT) utilizzano il gas per alimentare turbine che producono elettricità con un'efficienza estremamente elevata (fino al 64%). Rispetto alle vecchie centrali a carbone, quelle a gas emettono circa il 50% in meno di CO2 a parità di energia prodotta, oltre a quasi azzerare le emissioni di polveri sottili e ossidi di zolfo.

Non bisogna poi sottovalutare anche l’uso domestico e riscaldamento: per milioni di famiglie, il gas naturale è la fonte primaria per:

• riscaldamento degli ambienti: tramite caldaie a condensazione ad alta efficienza.
• produzione di acqua calda sanitaria: garantendo comfort immediato e costante.
• cottura dei cibi: grazie alla precisione e alla rapidità della fiamma libera.

Allo stesso tempo, molte industrie "hard-to-abate", come le acciaierie, le cartiere e le vetrerie, utilizzano il gas per generare il calore ad alta intensità necessario ai loro cicli produttivi. Nel settore chimico, il gas naturale non è solo un combustibile, ma una materia prima: è l'elemento base per la produzione di idrogeno e di fertilizzanti azotati, fondamentali per l'agricoltura mondiale.

Il gas naturale si sta ritagliando uno spazio sempre più importante come carburante alternativo. Qui si distinguono due forme principali:

• GNC (Gas Naturale Compresso): il metano viene compresso a circa 200 bar per l'utilizzo in auto e furgoni. È una soluzione economica ed ecologica, che riduce drasticamente le emissioni di biossido di azoto rispetto ai motori diesel.
• GNL (Gas Naturale Liquefatto): il gas viene raffreddato a -162 °C, riducendo il suo volume di circa 600 volte. Questa forma è ideale per il trasporto pesante a lunga percorrenza e per lo shipping marittimo, settori dove l'elettrificazione risulta ancora complessa.

Nell’ambito della transizione energetica verso le emissioni zero entro il 2050, il gas naturale si trova in una posizione ambivalente. Se da un lato è visto come il miglior alleato delle energie rinnovabili, dall'altro deve affrontare sfide tecnologiche e ambientali significative per mantenere la sua rilevanza.

Il ponte verso le rinnovabili: poiché solare ed eolico sono fonti intermittenti, il gas naturale funge da stabilizzatore della rete. La sua capacità di attivazione rapida permette di coprire i picchi di domanda o i cali di produzione rinnovabile, garantendo la sicurezza degli approvvigionamenti energetici. Senza la flessibilità del gas, l'integrazione massiccia di fonti rinnovabili sarebbe tecnicamente molto più instabile.

La sfida delle emissioni di metano: una delle criticità maggiori riguarda le perdite di metano lungo la catena di approvvigionamento (leakage). Il metano ha un potenziale di riscaldamento globale (GWP) molto superiore alla COS2 nel breve periodo. L'industria è oggi impegnata in programmi di monitoraggio satellitare e sensoristica avanzata per eliminare le fughe e le pratiche di "flaring" (combustione in torcia) e "venting" (rilascio diretto), rendendo la filiera energetica trasparente e pulita.

L'evoluzione verso i gas verdi: il futuro del gas naturale è legato alla sua progressiva "decarbonizzazione". Questo processo avviene attraverso due direttrici:

1. biometano: prodotto dalla digestione anaerobica di rifiuti organici e scarti agricoli, è chimicamente identico al metano fossile ma ha un'impronta carbonica neutra o addirittura negativa. Può essere immesso nella rete esistente senza alcuna modifica alle infrastrutture.
2. idrogeno e power-to-gas: il gas naturale può essere utilizzato per produrre idrogeno blu, oppure le reti del gas possono essere adattate per trasportare miscele di idrogeno verde prodotto da eccessi di energia rinnovabile.

In conclusione, il gas naturale non è una risorsa destinata a scomparire rapidamente, ma a trasformarsi. La sua capacità di integrarsi con le nuove tecnologie di cattura del carbonio (CCUS) e di evolversi verso forme rinnovabili lo rende un elemento centrale per un futuro energetico che sia al contempo sostenibile, affidabile ed economicamente accessibile.