Carburante.

Nome dato ai combustibili liquidi o gassosi, usati per azionare motori a combustione interna. Sono in genere sostanze (o miscele di sostanze) ricche in carbonio e idrogeno, aventi elevato potere calorifico, come benzina, alcoli, benzolo, oli Diesel, kerosene, metano, GPL. ║ C. liquidi: tra i c. liquidi predominano la benzina, il benzolo, l'alcool etilico, gli oli Diesel e quelli di paraffina. La benzina si ottiene dalla distillazione del petrolio grezzo (frazione bollente a 50÷190 °C circa) di cui è il derivato più importante; ha un potere calorifico di 10÷11.000 kcal/kg; più propriamente si chiama benzina primaria. Infatti circa la metà della benzina si ottiene oggi per cracking (cioè rottura della distillazione) che ha caratteristiche anche migliori di quella primaria (più alto N.O.). In genere il prodotto in commercio è una miscela dei due tipi di benzina, depurata da zolfo e sostanze che potrebbero col tempo dare gomme e addizionata di sostanze antidetonanti. Durante la seconda guerra mondiale furono prodotte quantità notevoli di benzina sintetica per idrogenazione catalitica di lignite e litantrace sospesi per oli minerali (processo Beigius) o per reazione catalitica di CO + H₂ a 10÷20 ata e circa 185 °C (processo Fischer-Tropsch). Questi processi, attualmente non competitivi, tranne rarissimi casi, presentano grande importanza dal punto di vista militare e per i futuri sviluppi. Il benzolo (C₆H₆) si ottiene (mescolato in percentuali varie coi suoi omologhi superiori toluolo e xilolo) dalla distillazione del carbon fossile e dalla raffinazione dei petroli, specialmente i cosiddetti petroli aromatici del Texas, Messico e Iraq. Come c. ha buone proprietà antidetonanti (N.O. = 87) ma presenta alto costo e alto punto di gelo (+5 °C). Si usa nei casi di emergenza, o per competizioni in miscela con benzina, alcool etilico o metilico. Puro richiede un c. speciale. L'alcool etilico (C₂H₅OH) è un prodotto molto comune nell'industria chimica. Si produce generalmente per fermentazione di sostanze zuccherine, o per idratazione di etilene. È migliore dell'alcool metilico (pure a volte usato) perché ha maggior potere calorico. Presenta elevata resistenza alla compressione (N.O. = 99) e dà una miscela che brucia molto bene. Presenta un costo maggiore della benzina onde è usato in casi eccezionali (competizioni, non disponibilità di benzina) in genere in miscela con benzina, benzolo, etere, alcool metilico, ecc. Si usa alcool denaturato che è esente dall'imposta di Stato. Gli oli Diesel sono frazioni di petrolio che distillano fra i 180 e i 350 °C circa; vengono usati per alimentare motori a ciclo Diesel. Devono presentare alta detonabilità (misurata dal numero di cetano) e intervallo di distillazione non molto ampio (30-50 °C), in quanto il c. viene spruzzato nel cilindro e deve autoaccendersi. Hanno alto potere calorifico e vengono spesso denominati "nafta" (dall'inglese naphtha: petrolio grezzo). Gli oli di paraffina sono simili alle frazioni più pesanti dei precedenti, ma si ottengono dalla distillazione del catrame di carbon fossile, specie ligniti. Contengono anche sensibili percentuali di composti ossigenati. ║ C. gassosi: tra i c. gassosi predominano il metano, i GPL e il gas povero o gas d'aria. Il metano si ottiene in grande abbondanza da pozzi appositamente perforati o da pozzi di petrolio, cui è spesso associato. In questo caso contiene in genere percentuali variabili di omologhi superiori (fino al butano) dai quali può esser separato. Ha elevato potere calorifico (8.600 kcal/Nm³) e dà una miscela molto ricca. Brucia molto bene senza residui carboniosi e ha un alto potere antidetonante (N.O. = 125), per cui è un buon c.; a parità di contenuto energetico è anche più economico della benzina. Ne limita molto la diffusione la necessità di doverlo comprimere a 200 atm in pesanti bombole di acciaio (si ha perciò poca praticità e limitata autonomia perché a temperatura ambiente non è liquefacibile). I GPL (Gas Petroliferi Liquefatti) sono molto simili al metano di cui sono omologhi superiori (butano e propano, con poco etano); hanno potere calorifico anche maggiore di esso. Sono facilmente liquefacibili onde possono essere stoccati, liquidi, in serbatoi a bassa pressione, e travasati da uno all'altro, con opportune tubazioni a tenuta, in modo molto pratico. Il loro uso si va molto diffondendo per auto di media e grossa cilindrata; consentono lunga autonomia (300÷500 km) e sensibile risparmio; la conversione di un'auto a GPL non ne pregiudica il funzionamento a benzina. Si richiede però una notevole spesa d'impianto e il motore ha una ripresa meno brillante. Il gas povero o gas d'aria è la miscela di CO + 1,9 N₂ (circa) che si ottiene passando aria su carbone rovente (900÷1.000 kcal/m³ circa) onde si usa solo per motori non trasportati, in luoghi ove tale c. sia già disponibile per altri motivi. Per necessità belliche si sono costruiti anche gasogeni (V.) montati su autocarri a motore a gas povero. ║ Caratteristiche dei c. 1) Volatilità. Deve essere notevole già a temperatura ambiente, in quanto si richiede a ogni combustibile liquido una facile evaporazione. In genere non si misura la tensione di vapore ma la curva di distillazione (grafico in cui è riportato per ogni temperatura il volume del campione che è distillato) oppure il punto di rugiada (inglese dew point) cioè la temperatura alla quale è distillato il 95% del campione. 2) Potere antidetonante. È di grandissima importanza per i motori a scoppio a ciclo Otto; quando esso è alto la miscela c. (benzina-aria) può subire un'elevata compressione senza pericolo di autoaccensione (detonazione). Il rendimento del motore a ciclo Otto è tanto più alto quanto maggiore è il rapporto di compressione, e così anche la potenza specifica (CV di potenza per kg di peso del motore). La richiesta di benzine ad alto potere antidetonante iniziò appunto con l'avvento dei motori per aviazione. Indice della resistenza alla detonazione di una benzina è il suo numero di ottano (N.O.); essa è tanto maggiore quanto più alto è il N.O. Il N.O. di una benzina è la percentuale di iso-ottano presente in una miscela di iso-ottano e di normal-eptano che, in un motore a compressione variabile (detto C.F.R.M standardizzato dalle norme A.S.T.M. degli USA), detona con stesso rapporto di compressione con cui detona la benzina data. È possibile anche avere benzine che sono meno detonanti dell'iso-ottano puro (N.O. = 100) onde si può avere anche N.O. > 100; allora esso si misura in altro modo. La benzina comune ha circa N.O. = 88; il tipo Super anche N.O. = 98. Le benzine primarie hanno basso N.O. (60 circa); quelle di cracking hanno N.O. = 70 circa. Le benzine prodotte per polimerizzazione d'insaturi a breve catena contengono idrocarburi fortemente ramificati, quindi hanno alto N.O. (fino a 80). Siccome la miscela di queste benzine ha N.O. più basso di quello del prodotto commerciale, s'innalza il N.O. mediante aggiunta di sostanze antidetonanti, in genere composti organometallici, solubili nella benzina. I migliori sono il piombo-tetraetile Pb(C₂H₅)₄ e il ferro-pentacarbonile Fe(CO)₅. L'aggiunta di queste sostanze in basso tenore (0,5÷1%,) alza il N.O. di 15÷20. Entrambi danno però inconvenienti: il Fe(CO)₅ è poco usato perché dà Fe₂O₃ che agisce da smeriglio sulle valvole, danneggiandole in breve tempo. Il piombo tetraetile, deponendo piombo metallico, altera le caratteristiche dell'acciaio delle valvole e del cilindro e inoltre dà vapori tossici; si ovvia, a entrambi gli inconvenienti mediante aggiunta, in quantità uguale ai 2/3 del suo peso, di bromuro di etilene che col Pb dà PbBr₂ che si allontana coi prodotti di combustione. Per i motori a ciclo diesel si richiedono invece c. aventi proprietà opposte, cioè facile detonabilità. Questa si misura col numero di cetano o numero di cetene che sono la percentuale di n-cetano (C₁₆H₃₄) o di cetene (C₁₆H₃₂) in una miscela con α-metil-naftalina che ha lo stesso comportamento alla detonazione della nafta in esame, sempre in un motore standard. 3) Potere calorifico (inferiore). È una determinazione molto importante; si fa con la bomba di Mahler per i c. liquidi e col calorimetro di Junkers per quelli gassosi. È la quantità di calore sviluppata dalla combustione completa di un kg o un Nm³ del c., al 15 °C, con acqua prodotta allo stato gassoso. Si dà in Kcal/kg o Kcal/Nm³. 4) Acidità. Non deve essere presente: è un indice di cattiva lavorazione del c. 5) Zolfo. La sua presenza è dannosa, onde deve essere inferiore alla percentuale specificata. 6) Gomme attuali e potenziali. Devono anch'esse essere sotto una percentuale fissata per non dare inconvenienti (ostruzione del carburatore, ecc.). Vengono eliminate durante la lavorazione mediante lavaggio con acido solforico. Tuttavia una permanenza di alcuni mesi in deposito può provocare nelle benzine la formazione di piccole percentuali di gomme come prodotti di ossidazione o di polimerizzazione.