combustìbile
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Descrizione generale
sm. [sec. XIX; da combusto]. Sostanza capace di combinarsi con un comburente, in genere l'ossigeno dell'aria, fornendo energia termica sfruttabile. A seconda dell'origine, i combustibili si classificano in naturali e artificiali, mentre in relazione allo stato fisico si distinguono in solidi, liquidi e gassosi, tenendo presente che si considera lo stato del combustibile al momento dell'utilizzazione; così i GPL (gas di petrolio liquefatti) vengono trasportati allo stato liquido, ma utilizzati come gas, per cui rientrano tra quelli gassosi. Secondo l'uso industriale, la classificazione dei combustibili è più restrittiva di quella chimica, così l'alluminio, che in polvere e miscelato con ossido di ferro brucia come un normale combustibile, non viene considerato tale data la difficoltà di preparazione e la necessità del catalizzatore. Caratteristica principale di un combustibile è il suo potere calorifero, cioè la quantità di calore sviluppabile nella combustione, tanto più elevato quanto migliore è la qualità del combustibile. Altri fattori importanti sono le percentuali in ceneri e sostanze volatili e il tenore in zolfo; per i combustibili liquidi interessa anche la viscosità, per i gassosi la densità e la velocità di combustione; si devono inoltre tener presenti la facilità di estrazione e di trasporto e la facilità di miscelazione con i comburenti. L'insieme di queste caratteristiche riesce in genere più favorevole per i combustibili liquidi e gassosi rispetto a quelli solidi.
Classificazione: combustibili solidi
Tra i combustibili solidi naturali, oltre alla legna, prevalgono nettamente i carboni fossili, il cui contenuto in carbonio, direttamente proporzionale all'età del carbone, determina il potere calorifero. Tra quelli artificiali, il più usato è il coke, proveniente dalla cokefazione dei carboni e del petrolio; sempre meno usato il carbone di legna. Sono considerati combustibili solidi anche quei composti, ad alto potere energetico, detti propellenti, impiegati nei propulsori extra-atmosferici. Importanza crescente va acquistando l'uso dei rifiuti solidi, di origine domestica, industriale e agricola, come combustibili per la produzione combinata di elettricità e calore, in relazione alle consistenti quantità in cui vengono prodotti, alle crescenti difficoltà che incontrano altre forme di smaltimento (per esempio discarica) e alle necessità di nuove fonti energetiche rinnovabili. Molta attenzione viene attribuita anche all'uso di biomasse vegetali appositamente prodotte come combustibili di tipo rinnovabile in alternativa a quelli fossili. In tale categoria ricadono le cosiddette colture energetiche, che potrebbero essere sviluppate per sostituire colture alimentari eccedenti.
Classificazione: combustibili liquidi
Il principale combustibile. liquido naturale è il petrolio; importanti sono anche il bitume asfaltico e le sabbie bituminose; queste ultime rientrano tra i combustibili liquidi poiché la parte utile è esclusivamente quella liquida. Tra quelli artificiali i più usati sono ottenuti dal petrolio, con diversi processi di derivazione (distillazione frazionata, cracking, ecc.). Tra i combustibili liquidi sono incluse anche alcune sostanze usate come propellenti. Un combustibile liquido di notevole interesse è l'etanolo prodotto da vegetali (per esempio canna da zucchero), che può essere usato come additivo della benzina in sostituzione di composti contenenti piombo e inquinanti.
Classificazione: combustibili gassosi
Sono costituiti prevalentemente da miscele di idrogeno, metano, etano, ossido di carbonio, in diverse percentuali. Tra quelli di origine naturale i più usati sono i gas naturali, generalmente associati ai giacimenti di petrolio, costituiti da metano ed etano con piccole quantità di gas inerti (biossido di carbonio, azoto), tra quelli artificiali i gas di petrolio liquefatti, formati da miscele di butano e propano mantenute allo stato liquido sotto pressione e infine i gas ottenuti dalla distillazione dei carboni, il gas di gassogeno, ecc.
Classificazione: i carburanti
I combustibili liquidi e gassosi usati per alimentare i motori a combustione interna costituiscono la categoria dei carburanti. Il requisito fondamentale richiesto a qualsiasi tipo di carburante è l'elevata resistenza alla detonazione, cioè l'elevato potere antidetonante, proprietà che viene generalmente misurata in numero di ottano; per i carburanti liquidi è molto importante anche la volatilità, che è un indice della capacità di diffusione nell'aria per fornire la miscela esplosiva. Altri requisiti richiesti per un buon carburante sono la scarsa capacità di formazione di gomme e di depositi responsabili di fenomeni di autoaccensione, il tenore in zolfo, ecc. I carburanti liquidi più usati sono le benzine e alcune frazioni di petrolio, come il cherosene e il gasolio; usati come sostitutivi sono l'alcol metilico ed etilico, il benzene, anche in miscela con le benzine. Tra i combustibili gassosi impiegati come carburanti, quasi sempre in sostituzione di quelli liquidi, i principali sono il metano e i gas di petrolio liquefatti.
Classificazione: combustibili nucleari
Materiali fissili allo stato solido o liquido utilizzati nei reattori nucleari. Allo stato solido è costituito da barre di uranio metallico arricchito di U 235. Nei reattori a piscina, le barre di combustibile sono costituite da piastre metalliche di alluminio con il 2% di uranio arricchito. Impropriamente, sono anche detti combustibili nucleari leggeri l'idrogeno, il deuterio e il tritio usati nelle reazioni di fusione termonucleare. Il crescente problema dello smaltimento delle scorie nucleari ha portato allo sviluppo di nuovi metodi, più efficaci, per il ritrattamento del combustibile, con la separazione degli elementi a più lunga emivita radioattiva, in vista di trattamenti differenziati dei diversi elementi in funzione della loro radiotossicità specifica e soprattutto della loro durata.