Cosa è il petrolio e come si forma, breve introduzione

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Conosciuto fin dall’antichità il petrolio rappresenta una risorsa estremamente importante dal XX secolo. Gli Egizi lo usavano per la mummificazione e in Mesopotamia per l’impermeabilizzazione, noi ne usiamo grandissime quantità per generare l’energia necessaria alla nostra società. Cosa è il petrolio? Come si forma?


Petrolio riversato su una spiaggia

Quando parliamo di petrolio (petroleum) dobbiamo considerarlo costituito da due componenti: GAS e OLIO.

Il gas è costituito da metano, etano, propano e butano, ovvero molecole costituite da catene di carbonio legati ad atomi di  idrogeno, dove il metano è costituito da un solo atomo di carbonio circondato da idrogeni e il butano da quattro carboni circondati da idrogeni.

L’olio è invece costituito da molecole sempre dello stesso tipo, ma con più atomi di carbonio, quindi più pesanti che non si presentano allo stato gassoso.

Questo tipo di molecole, costituite da carbonio e idrogeno che formano catene sono chiamati idrocarburi.

Insieme agli idrocarburi, possiamo trovare nel petrolio alcune sostanze come piccole particelle solide, atomi di elio, di zolfo, azoto, metalli pesanti e composti come acido solfidrico e anidride carbonica.


Alcuni composti presenti nel petrolio: liquidi, gassosi e solidi

Ma da dove viene questa materia?

Gli organismi viventi, quindi anche noi, sono costituiti principalmente da molecole di carbonio e idrogeno, il carbonio è l’elemento alla base della vita. Quando questi organismi muoiono in un ambiente ricco di ossigeno vanno incontro a un processo di decomposizione e ossidazione, ovvero tutta la materia organica e quindi le “molecolone” di carbonio e idrogeno, vanno via via distruggendosi generando anidride carbonica e metano, molecole molto più piccole. Ma se le condizioni sono riduttive, ovvero non c’è ossigeno, è possibile che la materia organica rimanga per un tempo più lungo nello stato originario. Questo avviene principalmente in luoghi dove c’è acqua, preferibilmente poco ossigenata. L’organismo muore, finisce sul fondo del mare o del lago, qui viene naturalmente ricoperto dai sedimenti che contribuiscono significativamente a preservarlo. E’ per questo che il petrolio è considerato un materiale fossile, perchè proveniente da organismi vissuti nel passato, milioni di anni fa. Di quali organismi parliamo? Dinosauri? Pterodattili? Quelle che finiscono nel serbatoio della nostra macchina non solo molecole appartenute a queste grandi creature, ma per lo più a alghe marine o di acque dolci, plancton, batteri, spore, pollini e frammenti di piante. I vari ambienti in cui si sono originati sono laghi in climi caldi, mari tropicali e ambienti palustri costieri.

A seconda degli organismi di provenienza e dell’ambiente possiamo avere consistenze diverse del petrolio e quindi qualità diversa.

I nostri organismi ricoperti da sedimenti saranno man mano sotterrati ulteriormente da sedimenti successivi. Il tutto viene via via compattato dal peso e dalla pressione sovrastante e andrà a costituire una roccia (processo chiamato diagenesi).La roccia che si forma da questi tipi di sedimento (molto fine) è solitamente un argillite. La roccia che contiene il petrolio potenziale è chiamata roccia madre. Contemporaneamente a questo processo avviene la decomposizione di materia organica  che produce Kerogene e metano detto biogenico, perchè si forma per azione di batteri.

Con l’aumento della pressione (0.03-0.15GPa), della profondità (1-3.5km)  e quindi della temperatura (50-145°C) abbiamo l’eliminazione di acqua e anidride carbonica. Rimangono gli idrocarburi a catena lunga, è sotto queste condizioni termo-bariche che ciò che si forma può essere definito olio; l’intervallo di pressioni e temperature a cui si ha la formazione di olio prende il nome di “oil window”.

Ma andando ancora in profondità, le condizioni fisiche impediscono l’esistenza di catene lunghe che vengono smantellate in metano che verrà detto gas secco, l’ulteriore aumento di profondità porta alla perdita degli idrogeni con formazione di grafite, un solito costituito da piani interamente di carbonio.


Grafico che mostra l’oil window

Non tutte le alghe e non tutti i pollini diventano petrolio, infatti affinché il processo di generazione abbia luogo è necessario che la roccia madre presenti una minima quantità di materia organica, con un minimo del 0.8-2% di materia organica. Di questa solo il 70% diventerà petrolio. Ma il petrolio non è ancora estraibile e utilizzabile: deve subire una migrazione fino alla roccia serbatoio da cui poi verrà estratto. 

Dobbiamo considerare che in una roccia il petrolio si trova tra un granellino e l’altro della roccia. Se i vuoti tra un granellino e l’altro non sono in comunicazione tra di loro (porosità efficace) allora il petrolio non è in grado di spostarsi e giungere fino alla roccia serbatoio.


Migrazione e rapporto tra olio e granelli

Se la porosità è tale da permetterlo allora può raggiungerla. La migrazione può avvenire per effetto della sovrapressione delle rocce, il petrolio può spostarsi verso tutte le direzioni. Oppure può avvenire a causa della minore densità rispetto all’acqua, il petrolio tenderà a spostarsi verso l’altro e si posizionerà sempre superiormente all’acqua e inferiormente al gas.

Adesso dobbiamo immaginarci la roccia serbatoio non come una grotta piena di petrolio o come una piscina sotteranea ma piuttosto come una spugna impregnata di petrolio. Infatti anche la roccia serbatoio è una roccia altamente permeabile e il petrolio se ne sta tra un granello e l’altro. Ma se la roccia è permeabile come fa a non migrare ulteriormente? è grazie alla presenza di una roccia impermeabile che impedisce il movimento intrappolando il petrolio, si forma così una trappola e voilà il serbatoio da cui estrarre è pronto.


Rocce serbatoio e roccia trappola impermeabile

La strana storia dell’albero miracoloso

Botanica
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Moringa oleifera

Oggi vi parlerò di una pianta che oltre a essere effettivamente bella, riserva anche numerevoli caratteristiche particolari che la rendono una pianta “miracolosa”. Ho scoperto questa pianta da un piccolo articolo su National Geographic nel 2012: il suo nome è Moringa oleifera.

Il genere Moringa vanta tredici differenti specie sviluppatesi in diversi ambienti tropicali e subtropicali: Moringa oleifera e Moringa concanensis in India, Moringa ovalifolia in Namibia e Sud-Ovest dell’Angola, Moringa drouhardii e Moringa hildebrandtii in Madagascar, Moringa peregrina in Mar Rosso, nel Corno D’Africa e in Arabia, Moringa arborea, Moringa borziana, Moringa longituba, Moringa pygmaea, Moringa rivae ,Moringa ruspoliana e Moringa stenopetala sono presenti in varia misura in Kenya, Etiopia e Somalia.

Moringa oleifera, quella di maggiore interesse commerciale, è originaria delle regioni pedemontane dell’Himalaya, ma è diffusa e coltivata anche in altre zone del mondo, soprattutto nelle regioni africane e sudamericane. Cresce rapidamente, raggiunge tra i 4 e i 7 metri di altezza e, se il terreno è adeguato (per quanto riguarda fertilità e profondità), fino a 10 metri. Il legno da cui è costituito l’albero è abbastanza debole, infatti lo stesso tronco è spugnoso e molle e i rami sono sottili. Le foglie che compongono la chioma di Moringa oleifera sono composte ed ovali ma di una consistenza robusta e di colore verde chiaro. Anche le radici risultano robuste ed emanano un odore simile al ravanello. I fiori che l’albero produce, in condizioni ottimali due o tre volte l’anno, sono molti e di colore bianco crema; inoltre i fiori sono ottimi serbatoi di nettare, quindi l’impollinazione avviene presumibilmente tramite insetti impollinatori e/o uccelli. Il frutto della Moringa è un baccello lungo circa 30-45 cm, a sezione triangolare, affusolato; se acerbo è morbido e verde, ma quando raggiunge maturazione, assume una consistenza legnosa e un colore marrone-ocra. Ogni baccello contiene al suo interno una ventina di semi, tondeggianti e avvolti in una membrana simile a carta.


Tavola di Moringa oleifera

Uno dei tanti aspetti interessanti della Moringa oleifera è la sua capacità di crescere e fiorire anche in luoghi aridi e terreni poveri. Non è in grado di sopportare a lungo le gelate ed è suscettibile al vento, ma sopravvive al clima secco, rimanendo una delle poche piante con foglie. Queste cadono solamente in caso estremo di siccità per difendere la pianta dell’eccessivo calore, ma appena torna un po’ di umidità i rami si ricoprono di foglie.Nonostante la pianta non abbia preferenze per quanto riguarda il pH del suolo, necessita invece di un terreno drenante piuttosto che asfittico o alluvionale. Un aspetto negativo è la sua vulnerabilità al fuoco che produce gravissimi danni, fino a compromettere la vita della pianta.

 

le varie parti di Moringa e il loro uso

L’albero di Moringa possiede capacità benefiche notevoli ed è per questo che ha oltre 400 diversi nomi nel mondo: spesso è conosciuto come “The Miracle Tree” (l’albero dei miracoli), in alcune zone dell’africa è chiamato “albero che non muore mai”, o come “The tree for purifying” (l’albero per la purificazione) per la capacità dei suoi semi di purificare l’acqua. Le sue proprietà erano già conosciute tra i diversi popoli che vivevano dove la piantacresceva, sempre apprezzata per i molteplici utilizzi, è stata per secoli un rimedio tradizionale per le malattie della pelle, respiratorie e digestive. Come si può intuire dal nome “Horseradish tree” (albero di ravanello, poiché le radici hannoun forte odore e sapore di ravanello), ogni parte di Moringa oleifera è commestibile ed  è quindi considerata una risorsa contro la denutrizione e le carestie. Una delle strategie contro la denutrizione è l’assunzione di cibi ricchi di nutrienti essenziali: le foglie di Moringa sono proprio una delle più ricche fonti di questi nutrienti. Ciò le rende ottime per prevenire malattie legate alla mancanza di amminoacidi essenziali e vitamine. Persone in diversi paesi dicono che il sapore è abbastanza accettabile, soprattutto se le foglie (spesso essiccate e macinate) sono integrate con il cibo mangiato normalmente (in India sono utilizzate per cucinare curry e zuppe).Le foglie contengono: vitamina A, che agisce come difesa contro malattie degli occhi, della pelle, disturbi cardiaci e molte altre; vitamina C che agisce contro influenze e raffreddori; calcio, importante per la crescita di ossa e denti e per la prevenzione da osteoporosi; potassio, importante per la funzionalità neuronale; proteine, componenti essenziali del corpo e fonte di amminoacidi. Inoltre le foglie possono essere essiccate e pestate fino a formare una polvere che conserva la presenza di nutrienti essenziali ma non la vitamina C; le foglie essiccate e polverizzate sono facilmente immagazzinabili e a parità di massa hanno più nutrienti di quelle fresche. Le foglie possono anche essere utilizzate come foraggio per il bestiame con un conseguente incremento di peso e di produzione di latte, inoltre il succo estratto dalle parti verdi della pianta può essere utilizzato come fertilizzante spray.

La Moringa può essere una vera e propria risorsa per combattere la malnutrizione: in Africa è stato dimostrato che l’aggiunta di foglie di Moringa alla dieta provoca nelle madri di neonati un aumento nella produzione di latte, con il risultato che molti di questi bambini denutriti riescono ad aumentare di peso. Sempre più studi stanno cercando di valutare la potenzialità della Moringa come biogas, che sembra essere molto alta. In India la Moringa si chiama anche “Drumstick tree” perché i baccelli sembrano bacchette per tamburi, questi sono ampiamente utilizzati sia come medicinali sia come alimento (hanno un lieve sapore di asparagi), anche essi sono molto nutrienti come le foglie e contengono: magnesio, sodio, potassio, vitamina C, minerali, carboidrati, fosforo, ferro ed altro ancora.

Fiori, radici, foglie, semi e baccelli oltre a essere interamente commestibili sono anch’essi utilizzati come medicinali, sin da quando sono conosciuti, sia in India (nella medicina ayurveda) che in altri paesi: nei villaggi in Oman la Moringa è utilizzata come rimedio contro i disturbi di stomaco, a Haiti il tè fatto con i fiori è un rimedio al raffreddore, e le foglie essiccate sono utilizzate in Malawi per curare la dissenteria. La Moringa produce anche una gomma che oltre ad essere utilizzata come medicinale è un ottimo condimento dal sapore dolce e insieme alla corteccia è utilizzata per la concia delle pelli, e prorprio la corteccia, grazie alla sua fibra, è utilizzata per la creazione di corde. Il legno è morbido e spugnoso e quindi non adatto come legno da ardere, ma è molto buono per la realizzazione di carta da giornale e da lettere e produce un colorante blu utilizzato in Jamaica e Senegal. Essendo i fiori buoni produttori di nettare, questo può essere sfruttato dalle api per la produzione di miele, il quale può essere chiarificato con i semi in polvere. Dai semi è estratto l’olio che ha valore commerciale essendo usato in cucina, come olio da lampada e (soprattutto negli ultimi anni) per fare saponi e cosmetici e. Per di più, aggiungendo uno strato di olio in cima ai contenitori dell’acqua, si impedisce la nascita delle larve di zanzara e quindi si riduce il rischio della malaria o di altre malattie portate dagli insetti. Dalla lavorazione dell’olio rimane, come residuo, la cosiddetta “seedcake” o “presscake”, impiegata come fertilizzante ed importantissima per il filtraggio delle acque torbide.

Ramo di Moringa Oleifera
Ramo di Moringa oleifera

Un possibile problema ecologico

La facilità nella crescita, la sua ecletticità ambientale e la sua produzione abbondante di nettare e polline potrebbero essere caratteristiche tali da renderla una specie invasiva una volta inserita in un ambiente che non sia quello autoctono. La pianta potrebbe ambientarsi tranquillamente senza influire troppo sull’ecosistema in cui è stata introdotta (impatto minimo, piccole variazioni nell’ecosistema), ma potrebbe anche crescere in ambienti già occupati da altre piante, entrare in competizione con esse, fino sostituirle e innescare una serie di effetti a catena,  portando a uno sconvolgimento della struttura dell’ecosistema con conseguenze in termini economici e biologici. Per questi motivi è opportuno controllare e prevenire questi effetti sull’ambiente, ogni qualvolta la pianta sia inserita in un nuovo e diverso ecosistema da quello originario.

Moringa oleifera resta comunque una pianta dal fascino unico e da innumerevoli utilizzi.

“Going up that river was like travelling back to the earliest beginnings of the world, when vegetation rioted on the earth and the big trees were kings.”

Conrad, Heart of Darkness

 

 

 


Fonti:

Luna Shyr, Moringa miracolosa, «National Geographic», 5 (2012) 30

Lowell Fuglie, The Miracle Tree: Moringa oleifera, natural nutrition for the tropics, Church World Service, 1999

Folkard G, Sutherland J, Shaw R, Water clarification using Moringa oleifera seed coagulant., «Running Water: More Technical Briefs on Health, Water and Sanitation», (1999) , pp. 109-112

Michael Lea, Bioremediation of Turbid Surface Water Using Seed Extract from Moringa oleiferab Lam. (Drumstick) Tree, «Current protocols in microbiology», 2010, 1G.2.1-1G.2.14

“Moringa Book”, 2005, http://www.treesforlife.org/sites/default/files/documents/English%20moringa_book_view.pdf

“The Species of Moringa: Life Forms”, http://www.explorelifeonearth.org/moringahome.html

“Moringa oleifera”, http://it.wikipedia.org/wiki/Moringa_oleifera

Sue Nelson, traduz. Laura Massini, “Moringa: l’albero dei miracoli”, 2011, http://www.scienceinschool.org/2011/issue18/moringa/italian


Terra, nostra casa

Noi e la terra
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Nel 1990 la sonda Voyager 1 scatta una foto alla Terra da una distanza di 6 miliardi di chilometri.

Lanciata nel ‘77 per esplorare il sistema solare esterno, questa sonda è ancora in attività.

L’idea di girare la fotocamera per vedere la terra è di Carl Sagan (astrofisico, scrittore e divulgatore scientifico). Nasce in quel momento una delle più belle riflessioni sulla nostra esistenza e posizione nell’universo. L’immagine infatti, mostra un minuscolo puntino immerso in un raggio solare, ancora più stupefacente, siamo solamente ai confini del sistema solare.


La foto scattata dalla sonda Voyager 1 che mostra la terra come un pallido puntino blu (the pale blue dot).

 

Questo è un estratto delle parole di Sagan:

« Da questo distante punto di osservazione, la Terra può non sembrare di particolare interesse. Ma per noi, è diverso. Guardate ancora quel puntino. È qui. È casa. È noi. Su di esso, tutti coloro che amate, tutti coloro che conoscete, tutti coloro di cui avete mai sentito parlare, ogni essere umano che sia mai esistito, hanno vissuto la propria vita. L’insieme delle nostre gioie e dolori, migliaia di religioni, ideologie e dottrine economiche, così sicure di sé, ogni cacciatore e raccoglitore, ogni eroe e codardo, ogni creatore e distruttore di civiltà, ogni re e plebeo, ogni giovane coppia innamorata, ogni madre e padre, figlio speranzoso, inventore ed esploratore, ogni predicatore di moralità, ogni politico corrotto, ogni “superstar”, ogni “comandante supremo”, ogni santo e peccatore nella storia della nostra specie è vissuto lì, su un minuscolo granello di polvere sospeso in un raggio di sole. La Terra è un piccolissimo palco in una vasta arena cosmica.