Un combustibile è qualsiasi sostanza che reagisce chimicamente con l’ossigeno dell’aria liberando calore attraverso una reazione rapida chiamata combustione. La classificazione si basa su due elementi pratici, ossia lo stato fisico in cui la materia si presenta a temperatura ambiente e l’origine naturale o di lavorazione industriale. Da questi fattori dipendono la facilità di trasporto, il volume occupato nei depositi, la resa energetica negli impianti e l’entità dei residui inquinanti scaricati nell’aria durante l’utilizzo quotidiano.
La classificazione dei combustibili: stato fisico e origine
Per capire come brucia una sostanza e quanta energia riesce a liberare bisogna guardare la sua struttura molecolare e il modo in cui è stata ricavata. Un pezzo di legno raccolto in un bosco non si comporta come un litro di gasolio o una bombola di metano: cambiano lo spazio necessario per conservarli, il tipo di impianto termico o motore in grado di utilizzarli e la quantità di fumi rilasciata nell’aria.
A parità di peso, alcuni materiali sprigionano calore quasi all’istante perché si legano subito con l’ossigeno, mentre altri richiedono temperature molto alte anche solo per accendersi, lasciando sul fondo ceneri pesanti e scarti da smaltire.
La suddivisione adottata nell’industria e nella chimica tiene conto di quattro fattori:
- Lo stato fisico della materia a temperatura ambiente, che separa i composti in solidi, liquidi o gassosi.
- L’origine della risorsa, distinta tra fonti naturali primarie usate tal quali e prodotti artificiali secondari ottenuti tramite raffinazione o distillazione.
- La velocità di rigenerazione, che contrappone i giacimenti fossili esauribili alle biomasse rinnovabili.
- La quantità di calore sviluppata durante la combustione completa, misurata attraverso il potere calorifico.
Questa ripartizione chiarisce la differenza operativa tra una risorsa estratta e bruciata senza manipolazioni e un prodotto petrolchimico ad alta densità energetica. Nei solidi primari rientrano ad esempio la legna da ardere, la torba e il carbon fossile estratto dalle miniere, mentre il coke metallurgico, la carbonella e il pellet costituiscono solidi secondari derivati da lavorazioni termiche o compattazioni meccaniche. Nei liquidi, il petrolio greggio rappresenta il combustibile primario naturale, mentre benzine, cherosene e gasolio sono frazioni distillate artificiali create per i motori a combustione interna. Tra i gas, infine, il gas naturale estratto dai giacimenti, costituito in larga prevalenza da metano, è una risorsa primaria, mentre il GPL, il gas d’altoforno o l’idrogeno ottenuto per elettrolisi sono vettori secondari di sintesi.
Le diverse combinazioni tra stato fisico e modalità di produzione si riassumono nello schema seguente:
| Stato Fisico | Combustibili Naturali (Primari) | Combustibili Lavorati (Secondari) | Caratteristiche Operative |
|---|---|---|---|
| Solidi | Legna da ardere, cippato, torba, antracite, litantrace | Pellet pressato, coke metallurgico, carbonella da legna | Combustione lenta, ingombro elevato e produzione di ceneri residue |
| Liquidi | Petrolio greggio | Gasolio, benzina verde, cherosene, nafta, biodiesel, HVO | Alta resa per unità di volume, facili da pompare nei serbatoi |
| Gassosi | Gas naturale (metano di giacimento) | GPL (propano e butano), biometano purificato, idrogeno | Miscelazione rapida con l’aria, assenza di ceneri e fumi puliti |
I combustibili solidi tra legna, carbone fossile e pellet
I composti solidi bruciano per strati partendo dall’esterno, lasciando residui minerali non combustibili che richiedono una pulizia periodica delle griglie e delle canne fumarie. Nei boschi e nelle segherie si ricavano tronchi da spacco, cippato e rami secchi, ideali per stufe e caminetti rustici. Nel sottosuolo si estraggono invece i carboni fossili, formati da foreste sepolte milioni di anni fa e compressi sotto strati geologici.
La famiglia dei carboni comprende torba, lignite, litantrace e antracite. Più il carbone è antico, maggiore è la percentuale di carbonio puro al suo interno, con l’antracite che supera il novanta per cento di concentrazione carboniosa.
Il litantrace resta comunque la roccia fossile più estratta e bruciata per alimentare gli altiforni delle acciaierie e le grandi caldaie industriali. Nelle abitazioni moderne si è affermato il pellet, ricavato comprimendo ad altissima pressione la segatura vergine senza colle chimiche, garantendo un’umidità bassissima e una combustione uniforme gestita in automatico dalle coclee delle stufe.
I combustibili liquidi e i prodotti di raffinazione petrolifera
I liquidi hanno rivoluzionato i trasporti moderni perché concentrano un’enorme quantità di energia termica in volumi ridotti e si spostano con pompe e condutture senza fatica.
I derivati liquidi impiegati nei motori e negli impianti termici sono:
- Il gasolio per autotrazione e riscaldamento, ottenuto dai tagli intermedi della torre di distillazione.
- La benzina per veicoli leggeri, miscelata con composti aromatici per evitare battiti in testa nel cilindro.
- Il cherosene avio, distillato puro e stabile a basse temperature per i reattori degli aerei.
- L’olio combustibile pesante, impiegato nei motori navali e nelle centrali termoelettriche vecchio stampo.
La combustione di queste frazioni avviene nebulizzando il liquido in gocce piccolissime tramite iniettori ad alta pressione, aumentando la superficie di contatto con l’aria calda. I vantaggi nei trasporti su gomma e per mare comportano però lo scarico nell’aria di particolato carbonioso, idrocarburi incombusti e ossidi di azoto. Per limitare l’inquinamento nei centri urbani si diffondono i biocarburanti sintetici, come l’olio vegetale idrotrattato ricavato da scarti di frittura o il bioetanolo ottenuto dalla fermentazione dei vegetali, utilizzabili nei motori a gasolio e benzina senza dover modificare gli impianti di iniezione delle automobili.
I combustibili gassosi e le nuove miscele energetiche
I gas rappresentano la scelta più efficiente per il riscaldamento domestico perché si mescolano all’ossigeno in frazioni di secondo, bruciando con fiamma pulita senza generare fuliggine o polveri sottili.
Il metano arriva direttamente nelle case tramite le reti interrate dei metanodotti, garantendo un apporto termico continuo per caldaie a condensazione e piani cottura. Dove le tubature cittadine non arrivano si usa il GPL, una miscela di propano e butano che diventa liquida a pressioni modeste e si stocca comodamente in bombole o serbatoi da giardino.
Sul fronte delle fonti alternative si fa strada il biometano, ricavato dalla digestione della frazione organica dei rifiuti e dai liquami degli allevamenti, identico al metano fossile ma a impatto climatico neutro. L’idrogeno costituisce un altro vettore gassoso di rilievo, perché bruciando non produce anidride carbonica ma solo vapore acqueo, anche se la sua leggerezza molecolare impone pressioni di stoccaggio molto elevate e materiali speciali per evitare fughe attraverso le guarnizioni.
