La combustione di combustibili (come legno, gas naturale, petrolio o carbone) è stata utilizzata per centinaia di anni dall'umanità per produrre energia termica. Bruciamo gas butano per cucinare, benzina per alimentare le automobili, carbone per produrre elettricità. In tutti questi processi, la combustione viene utilizzata per generare calore da una reazione chimica esotermica che ossida il combustibile.
Questa reazione può essere vista nella figura seguente:
Il combustibile può essere gas, benzina, legna o carbone. L'ossidante può essere il gas ossigeno nell'aria; e l'energia di attivazione può essere una scintilla. I gas generati sono gli H2O, CO2, CO, NO2, SOLO2 e altri.
I rifiuti solidi sono ceneri e componenti di metalli pesanti. Solo la presenza di combustibile e ossidante non garantisce l'inizio del processo di combustione. È necessario fornire un minimo di energia termica per avviare la reazione. L'energia di attivazione è l'energia necessaria per avviare il processo di combustione. Una volta iniziata la reazione, termina quando il carburante si esaurisce.
Alcuni risultati di combustione sono:
- la produzione di molta energia sotto forma di calore, che viene utilizzata in diversi modi, come ad esempio semplice riscaldamento degli ambienti, generazione di energia termoelettrica e funzionamento di automobili.
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- consumo di carburante. Quando utilizziamo combustibili da fonti non rinnovabili, come il petrolio, o suoi derivati, stiamo bruciando una sostanza che la natura ha impiegato centinaia di migliaia di anni per fabbricare e le cui riserve sono finito. Pertanto, nel tempo, la tendenza è che queste riserve si esauriscano o sarà molto difficile estrarle a buon mercato.
- un altro risultato della combustione di combustibili organici è l'aumento dell'inquinamento atmosferico. Gas come SO, SO2, NONO2 e NO3 si combinano con il vapore acqueo presente nell'atmosfera, formando acido solforico e acido nitrico, che ritornano sulla superficie terrestre sotto forma di piogge acide. Altri gas come CO e CO2, rilasciati nell'atmosfera, contribuiscono all'effetto serra, che può causare un aumento della temperatura media del pianeta.
Lo studio termodinamico ci permette di utilizzare razionalmente i combustibili naturali che possiamo estrarre dalla natura. Oltre a ottimizzare il processo di combustione, possiamo ridurre l'inquinamento atmosferico, riutilizzare il più possibile i rifiuti solidi e costruire macchine sempre più efficienti.
Attualmente si stanno facendo molti sforzi per utilizzare fonti di energia rinnovabile come l'energia solare e combustibili alternativi come l'alcol e l'idrogeno.
di Domitiano Marchesi
Laureato in Fisica
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SILVA, Domitiano Correa Marques da. "Combustione"; Brasile Scuola. Disponibile in: https://brasilescola.uol.com.br/fisica/combustao.htm. Consultato il 27 giugno 2021.
