combustibili
combustìbili Sostanze in grado di fornire energia termica per mezzo di reazioni di combustione.
Classificazione dei combustibili
I c. possono essere solidi, liquidi o gassosi, naturali o artificiali. C. solidi naturali sono il legno, la torba, la lignite ecc.; c. solidi artificiali sono il carbone di legna, il coke, il semicoke; c. liquidi naturali sono il petrolio e il bitume; c. liquidi artificiali sono l'alcol metilico, l'alcol etilico, frazioni del petrolio o derivati da queste frazioni (benzine, oli c. ecc.). Gas naturali e di miniera sono detti c. gassosi naturali: il più noto è il metano; i c. gassosi artificiali sono il gas di città, il gas d'altoforno, il gas dei forni a coke, l'acetilene, l'ossido di carbonio, l'idrogeno, che si possono ottenere dalla trasformazione dei c. solidi o liquidi (talora anche di quelli gassosi) attraverso processi di pirolisi, idrogenazione, conversione ossidante ecc. Questi processi tendono a una valorizzazione del c. d'origine o alla produzione di un c. di migliore utilizzazione, che brucia con rendimento più elevato.
Impiego dei combustibili
La combustione è tanto migliore quanto più perfetta è la mescolanza del c. con l'aria, il che avviene più facilmente con i c. gassosi, i quali possono essere bruciati in due modi: mescolandoli all'aria prima dell'accensione (come negli apparecchi domestici) o facendo avvenire la mescolanza progressivamente durante la combustione (come nella maggior parte delle applicazioni industriali). I c. liquidi trovano largo impiego negli impianti a focolare e nei motori a combustione interna. I c. solidi si trovano in maggiore quantità, e per lungo tempo furono i soli usati nei processi di combustione. Attualmente, nonostante la rilevante parte destinata alla distillazione e alla gassificazione, vengono ancora usati su larga scala per la combustione diretta (per es. nelle centrali elettriche a carbone) tali e quali o dopo processi di depurazione.
Il combustibile nucleare
Sostanza utilizzata nei reattori nucleari per la produzione di energia termica da reazioni di fissione. La denominazione, non appropriata in quanto tale c. non dà luogo a una vera e propria combustione, è giustificata dal fatto che le reazioni di fissione liberano rapidamente una quantità notevole di energia termica, come si verifica nella normale reazione di combustione.
Pila o cella a combustibile
Dispositivo elettrochimico che permette di ottenere elettricità direttamente da alcune sostanze combustibili, tipicamente da idrogeno, senza che avvenga alcun processo di combustione termica (➔ pila, cella a combustibile).
approfondimento di Andrea Carobene
I combustibili sono sostanze solide, liquide o gassose, che bruciando producono energia sotto forma di calore. La nascita della civiltà umana è strettamente legata alla scoperta dei primi combustibili, e la capacità di controllare il fuoco rappresenta uno dei caratteri che distinguono l'uomo dagli animali. Oggi, però, molti paventano che proprio da un eccessivo uso dei combustibili possa derivare una crisi insuperabile della nostra civiltà.
Energia sempre e dovunque
Grazie ai combustibili, dalla legna al carbone fino al petrolio e al gas, l'uomo è riuscito ad avere una fonte di energia trasportabile e utilizzabile a comando, liberando a proprio piacimento l'energia chimica immagazzinata nei tronchi d'albero come nel carbone. Questa energia è stata utilizzata per cuocere, per scaldarsi, ma anche per forgiare armi in bronzo e ferro. Senza il carbone la rivoluzione industriale non avrebbe mai avuto luogo, così come senza il petrolio non si sarebbe sviluppata la rete dei trasporti che ha reso il nostro mondo un pianeta globalizzato.
La storia dei combustibili si intreccia quindi con quella della civiltà umana. Il passaggio dall'Età del bronzo a quella del ferro è stato caratterizzato dalla scoperta di tecniche di combustione capaci di garantire temperature maggiori. La rivoluzione industriale non avrebbe avuto luogo se l'Inghilterra non avesse avuto a disposizione il carbone fossile sufficiente per fare funzionare le proprie macchine. Infine, la storia e la politica contemporanee sono legate strettamente al possesso e al controllo delle fonti di approvvigionamento e di distribuzione dei combustibili: dal petrolio ai grandi oleodotti e gasdotti che attraversano interi continenti.
Per avere un'idea delle quantità in gioco, secondo l'IEA (International energy agency "Agenzia internazionale per l'energia"), nel 2004 sono stati estratti 3.888 miliardi di tonnellate di petrolio, 2.794 miliardi di metri cubi di gas naturale, 4.629 miliardi di tonnellate di carbone.
Se invece si analizza l'utilizzo, nel 2003 il 57,8% del petrolio è stato raffinato per usi legati al mondo dei trasporti, il 19,9% per l'industria, il 15,7% per scopi legati all'agricoltura, ai servizi pubblici e residenziali (riscaldamento), mentre il restante 6,6% è stato usato per fini non legati alla produzione diretta di energia, ma è stato trasformato in altri prodotti.
Combustibili e ambiente
La maggior parte dei combustibili, bruciando, rilascia sostanze dannose nell'ambiente. Basta pensare che pressoché tutta la benzina che immettiamo nel serbatoio dell'automobile, e che consumiamo, si trasforma in materiale che è emesso dal tubo di scappamento. Se si considerano le emissioni globali, l'IEA calcola che nel 2003 l'utilizzo dei combustibili fossili abbia prodotto 24.983 miliardi di tonnellate di anidride carbonica, di cui il 40,8% era legato al petrolio, il 38,4% al carbone, il 20,4% al gas e lo 0,4% ad altre fonti. Nel 1973 le emissioni erano state invece meno di 16 miliardi di tonnellate. Il riferimento all'anidride carbonica, o diossido di carbonio, non è casuale. Questo gas è infatti considerato uno dei maggiori responsabili del cd. 'effetto serra', ossia di quel fenomeno per il quale l'atmosfera è in grado di trattenere il calore superficiale evitando che sia disperso nello spazio. Senza effetto serra la vita sulla Terra non sarebbe possibile. Tuttavia, il timore è che si stia registrando un aumento complessivo delle temperature medie del pianeta dovuto a una presenza eccessiva di gas serra. In realtà la climatologia non ha ancora stabilito in modo inequivocabile se davvero i gas prodotti dall'uomo e immessi a miliardi di tonnellate ogni anno nell'atmosfera stiano effettivamente modificando il clima. Tuttavia la maggior parte degli scienziati ritiene che questo fenomeno sia reale. Prima della rivoluzione industriale nell'atmosfera vi erano probabilmente, secondo i dati dell'IPCC (Intergovernmental panel on climate change "Comitato intergovernativo sul mutamento climatico"), ca. 280 ppm (parti per milione) di anidride carbonica, mentre oggi il livello medio è di 375, e in futuro ci si attende una ulteriore crescita. Per questo motivo, a livello internazionale si stanno cercando delle soluzioni per ridurre le emissioni da combustibili fossili e nel 1997, nell'ambito della Convenzione quadro delle Nazioni Unite sui cambiamenti climatici, è stato firmato a Kyoto un protocollo che impegna i paesi firmatari a ridurre tali emissioni.
Una risorsa che si esaurirà
Fin dagli anni Venti del 20° sec. negli Stati Uniti c'era chi riteneva che nel giro di pochi anni la risorsa petrolifera sarebbe venuta a mancare. In questi decenni si è assistito tuttavia a un continuo posticipo della data prevista dell'esaurimento: c'è chi ritiene che fino al 2050 si continuerà a estrarre petrolio a sufficienza e chi invece pensa che grazie al miglioramento delle tecniche estrattive non vi saranno eccessivi problemi per tutto il 21° secolo. È comunque vero che nessuno conosce con precisione la quantità di greggio ancora presente nei giacimenti, sia perché non tutti i siti sono stati esplorati sia perché il progresso scientifico consentirà di scoprire nuovi giacimenti (come anche di sfruttare al meglio quelli esistenti). Inoltre, la valutazione delle attuali riserve da parte di ciascuno Stato è spesso condizionata da motivi geopolitici ed economici, in quanto tale stima finisce per influenzare il valore del greggio.
Le fonti alternative
Cambiamenti climatici ed esaurimento delle fonti obbligheranno la nostra civiltà a utilizzare fonti energetiche alternative ai combustibili fossili, come quella eolica, quella solare e l'idrica. Altre possibili risposte alla crisi energetica globale sono date dai biocombustibili, prodotti dalla lavorazione del mais o di altre piante, o dall'idrogeno, un elemento praticamente inesauribile e che, utilizzato nelle celle a combustibile, produce energia dando come prodotto della combustione solo acqua. Oggi l'idrogeno è considerato uno dei combustibili più promettenti, ma ancora non sono stati risolti completamente i problemi legati al trasporto e soprattutto all'estrazione, che a sua volta richiede molta energia.