Composizione molare

In chimica, la composizione molare è un metro che tiene in considerazione la presenza di determinate sostanze all'interno di un composto, classificate in percentuale o frazioni di mole sul totale: per quanto riguarda nello specifico il gas naturale, la composizione molare indica, appunto, le quantità molari di singole particelle rinvenibili nella sostanza.

Qual è la composizione molare del gas naturale?

Il metano (o gas naturale) che viene utilizzato in ambito energetico per generare elettricità o per i riscaldamenti delle utenze domestiche e industriali non è una sostanza assoluta: anzi, essa risulta da una determinata miscela di idrocarburi, presenti in percentuali variabili. Proprio in considerazione di ciò, la composizione molare del metano può variare, anche se, come si vedrà in prosieguo, esistono degli standard legislativi di riferimento. Una composizione molare del metano tipica è quella che prevede come componente principale il CH4 (il metano vero e proprio), la cui presenza oscilla in media dal 70% al 90% della mole complessiva; accanto a questo si collocalo altre componenti secondarie, come l'etano (CH3CH3), il propano (CH3CH2CH3) e il butano (CH3CH2CH2CH3), oltre ad altri elementi in percentuali irrisorie, che possono rappresentare scarti produttivi o provenire da contaminazioni del gas nella sua variante pura.

Da dove deriva la composizione molare del gas?

La presenza di uno piuttosto che dell'altro elemento all'interno del gas dipende, in buona parte, dalla fonte di produzione/estrazione della materia prima. Infatti, se si considera che buona parte del gas naturale si trova disciolto all'interno di giacimenti petroliferi grezzi o intrappolato in giacimenti naturali al di sotto della crosta terreste, si comprende come l'elemento in questione possa raramente trovarsi in composizioni molari pure. Petrolio e metano, come gli altri idrocarburi derivano dal procedimento di degradazione della materia organica, e ciò spiega la contemporanea presenza delle due sostanze (e la compresenza di elementi ulteriori); al contrario, i giacimenti di puro metano sono più rari, per cui è più difficile riscontrare (salvo opportune operazioni di filtraggio operate post-estrazione dall'uomo) percentuali prossime a 100 di materia pura.

Perché è importante la composizione molare del metano?

Innanzitutto, determinare l'esatta composizione del gas naturale ha un immenso rilievo dal punto di vista del calcolo del potere energetico della materia prima. Dal momento che il metano viene utilizzato per il mercato domestico e industriale con finalità energetiche, è essenziale valutare di quanto gas si ha bisogno per i livelli di consumi medi attestati. In particolare, in percentuali superiori al 90% della mole complessiva del gas è dato attestare un valore energetico così descrivibile: CH4 + 2O2 → CO2 + 2H2O + 892kJ/mol Metano. Questa reazione sta a significare che un grammo di metano con maggiore composizione molare di materia prima produce circa 55,6 kJ di energia: tanto minore sarà la componente pura all'interno del gas, tanto minore sarà il potere energetico risultante a parità di volume complessivo (e, quindi, di consumi). Altro elemento su cui incide pesantemente la composizione molare del gas naturale attiene alla efficienza e sicurezza nell'utilizzo della materia prima: l'eventuale presenza di altri gas o sostanze più pericolose, oltre a ridurre il potere energetico della materia prima, sono idonee a mettere a rischio tanto la salute degli utenti quanto l'affidabilità e il buon funzionamento degli impianti di distribuzione e domestici.

I parametri legislativi sulla composizione molare del gas naturale

Quanto detto finora spiega il motivo per cui il legislatore intervenga definendo dei parametri minimi di composizione molare del gas, dalla quale derivano determinati standard di potere calorifico, la densità relativa della miscela e la qualità stessa della materia prima. In particolare, le definizioni più aggiornate risalgono al Decreto Ministeriale 19 febbraio 2007, il quale ha definito i livelli minimi di composizione in percentuale del gas nei seguenti: metano al 39,92%, anidride carbonica al 45,45%, azoto al 10,85% e la restante porzione divisa fra etano, propano, butano e altri idrocarburi.