Si fa presto a dire carburante

Negli ultimi due mesi il blocco dello stretto di Hormuz a causa della guerra tra Stati Uniti e Iran ha causato una riduzione delle forniture di petrolio, soprattutto in Europa e in Asia, con un forte aumento del prezzo al barile e il rischio di un peggioramento della crisi energetica. Gli effetti più concreti sono visibili sui prezzi dei carburanti, da quelli per le auto a quello per gli aerei, ma la nostra vita e le nostre società dipendono dal petrolio per molti altri motivi, non strettamente legati alla produzione di energia.

Circa il 15 per cento del petrolio estratto, raffinato e commercializzato nel mondo non viene infatti usato per ottenere carburanti o alimentare centrali elettriche, ma per produrre gli oggetti che usiamo tutti i giorni, compreso lo smartphone su cui state leggendo questo articolo.

L’industria che si basa sui derivati del petrolio (petrolchimica) è centrale nelle nostre esistenze ed è stata alla base dello sviluppo economico dell’ultimo secolo, rendendo possibile la produzione e la conservazione di più cibo e farmaci rispetto a qualsiasi altro periodo della storia umana. Al tempo stesso questi progressi hanno avuto un alto impatto sull’ambiente e sulla sostenibilità, un problema che solo negli ultimi tempi si è iniziato ad affrontare per bilanciare meglio i costi e i benefici, provando a rendere meno inquinante l’industria petrolchimica.

Il petrolio greggio è una miscela di idrocarburi, cioè molecole composte da carbonio e idrogeno, pressoché inservibile al momento dell’estrazione. Ogni miscela è un mondo a sé e deve essere sottoposta a raffinazione, un processo che separa il greggio in base al punto di ebollizione: le sue componenti evaporano a temperature diverse, e possono quindi essere isolate e impiegate poi a seconda delle necessità. Si va dalle componenti più leggere, come il GPL, a quelle più pesanti come il bitume passando per la nafta, la benzina, il cherosene, il gasolio e gli oli pesanti.

La maggior parte delle frazioni ottenute è usata per la combustione, che sia per far muovere le automobili con motori termici o per far funzionare i generatori delle centrali elettriche, ma una loro parte viene sottoposta al “cracking”. Letteralmente significa “spezzare” e lo si fa perché gli idrocarburi sono formati da catene di molecole lunghe e complesse, che non sono molto utili così come sono.

Utilizzando alte temperature, vapore o sostanze che accelerano le reazioni chimiche (catalizzatori) le lunghe catene diventano instabili e si spezzano in componenti più piccole che vengono raffreddate velocemente, per evitare ulteriori reazioni e poterle poi separare nelle singole sostanze (che possono essere allo stato liquido o gassoso).

Le molecole principali che si ottengono con il cracking sono etilene, propilene, butadiene e composti aromatici (si chiamano così perché i primi a essere stati scoperti avevano un odore dolciastro particolare) come benzene, toluene e xileni. A differenza di quelle di partenza, sono molecole piccole, reattive e facili da combinare insieme per costruire molecole più grandi. La “polimerizzazione” consiste proprio in questo, con processi che inducono migliaia di molecole a legarsi tra loro formando lunghe catene.

Dall’etilene, che è un gas invisibile a temperatura ambiente, si forma una sostanza bianca solida cioè il polietilene, una delle plastiche più diffuse.

Le lunghe catene delle macromolecole sono ciò che rende le plastiche morbide e malleabili durante la produzione, prima che si induriscano assumendo la forma desiderata. Si chiamano così proprio perché sono «plastiche», nel senso che possono essere plasmate praticamente in qualsiasi modo. Ne esistono molti tipi diversi, quindi plastica è un termine ombrello che tiene insieme cose molto diverse.

Il polietilene è il tipo di plastica più prodotto al mondo. È ciò con cui si fanno le buste della spesa, le pellicole per avvolgere gli alimenti, i flaconi, ma anche le guaine per impermeabilizzare, gli isolanti elettrici e i teli di plastica, solo per citare alcuni utilizzi. Con il polipropilene, la seconda plastica più prodotta, si fanno oggetti più rigidi come i tappi delle bottiglie di plastica, gli arredi da giardino, gli interni delle automobili, ma anche le moquette, le corde e molti tessuti tecnici.

La terza plastica più prodotta è il PVC (polivinilcloruro): oltre a essere tra le più antiche sviluppate è tra le più versatili. Contiene cloro nella sua struttura chimica ed è solitamente miscelato con dei plastificanti, sostanze che aiutano a produrne forme flessibili. Lo si usa per le tubature, gli infissi, ma anche per alcuni tipi di pavimenti e pannelli isolanti. Il polistirene è invece la base per produrre il polistirolo espanso, quello bianco e leggero usato negli imballaggi, e il polistirene compatto spesso usato per prodotti di cancelleria e giocattoli.

Dai derivati del petrolio si ottengono anche il poliestere, il nylon e diversi acrilici impiegati per produrre fibre sintetiche, che finiscono negli abiti che indossiamo ogni giorno. Ormai oltre il 60 per cento delle fibre tessili globali è sintetico. Il loro impiego ha permesso di produrre tessuti più resistenti, ma ha anche contribuito a una maggiore diffusione della plastica nell’acqua: a ogni lavaggio disperdono minuscole frazioni di plastica (microplastiche), con un impatto importante sull’ambiente e sulla salute degli ecosistemi.

Nel settore dei trasporti i derivati del petrolio non sono solo usati come fonte di energia, ma sono parte integrante nella costruzione di pneumatici, carrozzerie leggere (come quelle in fibra di carbonio), strutture aeronautiche e gli stessi serbatoi che contengono il carburante usato dai veicoli. Le strade che percorrono sono fatte di asfalto, un altro derivato del petrolio, spesso steso su guaine impermeabili e isolanti ottenute da altri polimeri che discendono dagli idrocarburi.

Ci sono poi interi altri settori che non associamo direttamente al petrolio, ma che in realtà hanno molto a che fare con i suoi derivati. Il settore farmaceutico li usa come materia prima per la produzione dei farmaci. L’aspirina, per esempio, si produce partendo da composti aromatici come il benzene, e ci sono molti anestetici e solventi che hanno la medesima origine.

La lavorazione trasforma una materia prima potenzialmente tossica in qualcosa di diverso e che può curare. Sempre in ambito medico, le resine e le plastiche ottenute dal petrolio sono fondamentali per produrre le capsule e le gelatine che contengono i principi attivi dei farmaci, ma anche per produrre protesi per gli arti o valvole cardiache artificiali.

I derivati del petrolio sono inoltre ideali per fare da base oleosa, stabilizzanti ed emulsionanti per moltissimi prodotti cosmetici e per l’igiene personale. Deodoranti, shampoo, creme, profumi, rossetti e trucchi in generale sono quasi sempre miscele che contengono paraffine, cioè frazioni del petrolio purificate. La consistenza stessa delle creme e degli shampoo viene ottenuta spesso grazie ai polimeri sviluppati partendo in origine dal petrolio.

Infine, senza l’industria petrolchimica il mondo non potrebbe produrre le quantità di cibo necessarie per sfamare oltre otto miliardi di persone. I fertilizzanti sono prodotti partendo da derivati del gas naturale, a cominciare dall’ammoniaca, senza contare i vari tipi di pesticidi prodotti partendo sempre dai derivati del petrolio. Negli ultimi decenni il settore agricolo ha lavorato molto per ridurre l’impiego di pesticidi, grazie a diverse innovazioni nel modo in cui si coltivano e gestiscono i raccolti, mentre la dipendenza dai fertilizzanti è ancora molto forte per via dei ritmi produttivi richiesti che sottraggono nutrienti e risorse ai terreni coltivati.

Quando il petrolio viene usato come carburante si producono grandi quantità di inquinanti e di anidride carbonica, il principale gas serra legato al riscaldamento globale. L’effetto di questa combustione è rapido e con conseguenze globali, perché l’anidride carbonica finisce nell’atmosfera istantaneamente. La porzione di petrolio usata per scopi non energetici non viene bruciata, di conseguenza l’anidride carbonica rimane “intrappolata” negli oggetti (naturalmente al netto delle emissioni iniziali per trasformare il petrolio e produrre quegli stessi oggetti).

L’anidride carbonica può rimanere immagazzinata per lungo tempo, anche decenni, senza contribuire direttamente all’effetto serra. Dalla seconda metà del Novecento sono state però prodotte enormi quantità di plastica, smaltite senza una particolare sensibilità per il riuso e il riciclo, con un impatto ambientale senza precedenti. Entro certi limiti, la plastica può essere riciclata più volte e questo, in prospettiva, dovrebbe portare a un minor impiego di materia prima e quindi a una minore necessità di estrarre e lavorare grandi quantità di petrolio, che continuerà comunque a essere una parte importante della nostra esistenza anche quando (e se) un giorno avremo smesso di bruciarlo per muoverci e produrre energia.