4.

Combustibili gassosi

I combustibili gassosi sono costituiti principalmente da idrocarburi, composti chimici le cui molecole sono formate esclusivamente da atomi di carbonio e di idrogeno. Le proprietà dei gas combustibili dipendono dal numero e dalla disposizione degli atomi di carbonio e di idrogeno nella struttura molecolare. Allo stato puro, sono inodori e talvolta tossici (come accade, ad esempio, per il monossido di carbonio): per questo motivo sono spesso mescolati a composti di zolfo che, avendo un odore sgradevole, consentono di individuare eventuali perdite nei condotti e negli apparecchi di combustione a gas. Oltre agli elementi combustibili, molti gas contengono quantità variabili di azoto e acqua, che formano i residui di combustione.

Gli apparecchi che impiegano gas per illuminazione o per riscaldamento sono costituiti da un bruciatore a becco, o a corona di fori, e da un dispositivo che miscela l’aria con il gas prima che questo raggiunga il bruciatore, come avviene, ad esempio, nel becco Bunsen (vedi anche Lampada).

I combustibili gassosi ancora in uso sono il gas illuminante, ottenuto per distillazione del carbon fossile; il gas di gasogeno e il gas d’altoforno, ottenuti dall’interazione tra vapore, aria e carbonio; il gas naturale, che fuoriesce dai depositi presenti nel sottosuolo; i GPL, ottenuti dalla liquefazione degli idrocarburi più leggeri.

I combustibili gassosi bruciano con fiamma fumosa e non particolarmente calda, e vengono di solito mescolati con aria per garantire loro il massimo apporto d’ossigeno: la miscela produce una fiamma che può raggiungere i 2000 °C.

1.

Gas illuminante

Il gas illuminante, detto anche gas di città, è simile al gas naturale, e rappresenta il principale prodotto della trasformazione del carbon fossile in gas, o carbo-gassificazione. Oltre a dover garantire determinati valori di pressione e di temperatura, il gas illuminante è vincolato a mantenere entro limiti molto precisi il contenuto di monossido di carbonio, zolfo, gas inerti e acqua: per questo motivo, la fase finale dei più importanti processi di carbo-gassificazione comprende la raffinazione del gas e la sua metanizzazione, cioè la trasformazione in metano.

Attualmente si usano vari processi di idro-gassificazione, nei quali l’idrogeno reagisce direttamente con il carbonio per formare metano, eliminando la fase intermedia di produzione dei gas di sintesi (ossigeno e idrogeno). Fra gli altri processi di produzione di gas illuminante figurano il processo al diossido di carbonio, che impiega la dolomite (materiale ricco di calcite), e il processo a sali fusi. Entrambi i processi operano indirettamente, dopo la produzione dei gas di sintesi.

2.

Gas d’acqua e gas di gasogeno

Il gas d’acqua è una miscela di idrogeno e monossido di carbonio, con piccole quantità di azoto, metano e diossido di carbonio, prodotto facendo passare una corrente di vapore acqueo su coke rovente. Ha un buon potere calorifico, ma la presenza di monossido di carbonio lo rende tossico.

Il gas di gasogeno si ottiene bruciando combustibile a basso potere calorifico (ad esempio la lignite) in un recipiente chiuso, attraversato da un flusso di vapore e d’aria. Contiene circa il 50% di azoto non combustibile, che deriva dall’aria presente nel recipiente, e ha perciò un basso potere calorifico. Tuttavia, in periodi di scarsa disponibilità di derivati del petrolio (ad esempio, durante la seconda guerra mondiale), è stato usato anche come carburante per motori a combustione interna: in quei casi veniva prodotto da un piccolo gasogeno installato direttamente sull’autoveicolo.

3.

Gas d’altoforno

Il gas d’altoforno, che si sviluppa negli altiforni dalla combustione del coke mescolato a minerale di ferro e calcare, grazie al contenuto di monossido di carbonio ha un alto valore calorifico, pur contenendo circa il 60% di azoto. Durante il funzionamento degli altiforni vengono prodotte enormi quantità di gas: la maggior parte viene utilizzata nell’altoforno stesso per riscaldare l’aria di alimentazione, mentre il resto è sfruttato dalle centrali termoelettriche per produrre elettricità.

4.

Gas naturale

Quasi sempre nei giacimenti di petrolio si trova del gas naturale, che sale in superficie quando viene trivellato un pozzo, ma esistono giacimenti di solo gas naturale. Il gas naturale si presenta più comunemente come gas umido, ma talvolta assume anche la forma di gas secco.

Il gas umido è costituito prevalentemente da metano, con piccole percentuali di altri idrocarburi leggeri (soprattutto etano, propano e butano) e minime quantità di acqua, azoto, diossido di carbonio e idrogeno solforato. Prima di essere avviato al consumo viene ridotto a gas secco, che praticamente contiene solo metano ed etano, con un processo di estrazione dei gas liquefacibili, propano e butano, e della cosiddetta gasolina, una benzina leggerissima (composta da butano, pentano, esano, eptano e ottano), usata come solvente o in miscela con benzine pesanti.

Oltre che come combustibile per uso domestico e industriale, il gas naturale è impiegato anche nell’industria chimica, come materia prima per la produzione di materie plastiche, farmaci e coloranti.

5.

GPL (gas di petrolio liquefatto)

Diversi idrocarburi leggeri, soprattutto propano e butano, vengono liquefatti mediante compressione a temperature relativamente basse per essere più facilmente trasportati e conservati. Al momento della decompressione, che si verifica alla fuoruscita dal contenitore, a pressione e temperatura ambiente, ritornano allo stato di gas combustibile. Con i cosiddetti GPL (gas di petrolio liquefatto), normalmente conservati in grosse bombole d’acciaio, dispositivi come fornelli da cucina e stufe catalitiche possono essere usati anche là dove non esiste una condotta centralizzata di gas. Bombolette più piccole sono usate per alimentare fornelli da campeggio, lampade a gas portatili ecc.