Lampade a carburo

Nota: si ricorda che le opinioni espresse in questo blog non sono da ascrivere alla SCI o alla redazione ma al solo autore del testo.

a cura di Giorgio Nebbia (nebbia@quipo.it)

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C’è un po’ di chimica anche nella luce a cui quest’anno è dedicato uno speciale “Anno Internazionale” (vedi a fianco il logo) per iniziativa delle Nazioni Unite. Pochi dei lettori forse ricordano quei carri da lavoro al di sotto dei quali penzolava, dondolandosi, una lampada ad acetilene, spesso chiamata “a carburo”. Erano quelle che oggi chiamiamo luci di posizione obbligatorie per qualsiasi veicolo. Chi ha avuto la fortuna di vederne qualcuna, ha (avrebbe) avuto modo di scoprire l’ingegnosità di tali lampade che erano usate anche nelle miniere. Si trattava di recipienti cilindrici, di una ventina di centimetri di altezza, dotati di un serbatoio contenente l’acqua, di una regolatore di flusso e di un beccuccio.

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La lampada era caricata con pezzi di carburo di calcio, un solido grigiastro che, reagendo con acqua si trasforma in acetilene e idrato di calcio. L’acetilene usciva dal beccuccio ed era acceso fornendo una bella fiamma luminosa. La furbizia consisteva nel regolare le gocce di acqua in entrata in modo da avere una fiamma continua, senza sprechi.

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Carburo di calcio, CaC2

Fortunatamente ci sono stati degli appassionati che hanno raccolto centinaia di lampade a carburo e altre lampade da minatori, fra l’altro alcune di grande bellezza e ingegnosità, conservando per il futuro una pagina straordinaria della storia del lavoro umano. Uno di questi collezionisti italiani, Giuseppe Croce, ha stampato una “Breve storia delle lampade da minatore. Dalla pietra focaia alle moderne lampade elettriche”, pubblicato in proprio, www.pinocroce.eu, regalato da pinocroce.lamp@tiscali.it. Altri due appassionati, Giovanni Belvederi e Maria Luisa Garberi, hanno a loro volta pubblicato “Illuminavano il buio”, anche questo pubblicato in proprio e regalato da durito@libero.it. (si veda anche http://www.carburo.it/inizio.htm)

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Si tratta di due straordinarie testimonianze di come “portare la luce al centro della terra”, nelle miniere; purtroppo libri sommersi che meriterebbero di essere diffusi nelle scuole e anche nelle Università, perché raccontano di invenzioni e di sacrifici ai quali dobbiamo se oggi le miniere del mondo ci offrono, silenziose e sconosciute, le materie prime per la nostra vita.

All’alba di un lungo periodo di invenzioni che si sono moltiplicate nel Settecento e ancora di più nell’Ottocento, in tanti cercavano di trattare qualsiasi cosa capitava sotto mano, fossero vegetali, animali o minerali, con qualsiasi altro reagente disponibile, soprattutto i pochi avidi noti e la soda, a freddo e a caldo, per vedere che cosa succedeva.

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In questa alba anche della chimica moderna, circa duecento anni fa Edmund Davy (1785-1857) scoprì un gas che chiamò carburo di idrogeno infiammabile, che intuì, in una relazione alla Reale Società Chimica di Londra, come possibile gas illuminante. Edmund Davy era cugino ed assistente di Humphry Davy (1778-1829) che aveva scoperto che le lampade ad olio da minatori avrebbero potuto essere rese più sicure se circondate da una reticella che impedisse il contatto della fiamma col terribile gas delle miniere di carbone, il grisou. Un tempo in cui la ricerca scientifica poneva al centro le necessità umane e la sicurezza dei lavoratori. Il “carburo di idrogeno” sarebbe rimasto dimenticato fino al 1862 quando Friedrick Wöhler (1800-1882) scoprì che esso si formava per reazione dell’acqua con una sostanza preparata facendo reagire ad alta temperatura il carbone con la calce (idrato di calcio). Per analogia col nome del gas acetilene, la polvere grigia da cui l’acetilene si forma sarebbe stata chiamata “carburo di calcio”.

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Humphry Davy

La produzione industriale su larga scala del carburo di calcio divenne possibile dopo che, negli anni fra il 1888 e il 1892, il canadese Thomas Willson (1860-1915) e il francese Henry Moissan (1852-1907) ebbero scoperto un processo per far reagire carbone e calce in un forno elettrico ad alta temperatura. Una delle prime fabbriche di carburo di calcio fu insediata vicino alle centrali idroelettriche delle cascate del Niagara negli Stati Uniti; poco dopo una fabbrica di carburo fu creata a Papigno, vicino Terni. L’acetilene derivato dal carburo bruciava con una bella fiamma luminosa e poteva essere impiegato nelle lampade per minatori, al posto dell’olio vegetale e dell’olio di balena. Il successo dell’illuminazione a carburo, soprattutto nelle lampade portatili e nei mezzi di trasporto (i primi “fari” delle automobili erano lampade a carburo; lampade a carburo furono usate anche nelle biciclette, come hanno ricordato Icardi e Della Volpe in questo Blog https://ilblogdellasci.wordpress.com/2014/04/03/chimica-e-bicicletta/) fu rapido e grandissimo, ma la fortuna delle merci è fragile.

L’età dell’oro del carburo e delle lampade ad acetilene sarebbe durata fino ai primi anni del 1900 quando divennero disponibili delle lampade elettriche portatili, alimentate con batterie. Anche se le lampade a carburo hanno continuato ad essere prodotte per tutta la prima metà del Novecento, il loro mercato si è andato restringendo; è così declinata anche la richiesta del carburo e molte fabbriche si sono trovate, all’inizio del Novecento, con i magazzini pieni di carburo invenduto. La salvezza venne da un processo che avrebbe permesso combinare il carburo di calcio con l’azoto, il gas che costituisce l’80 % dei gas dell’atmosfera ma che sarebbe diventato disponibile allo stato puro, liberato dall’ossigeno che l’accompagna nell’aria, soltanto dopo che, nel 1895, Carl von Linde (1842-1934) ebbe inventato un sistema di separazione dei due gas a bassissima temperatura (a titolo di curiosità la macchina di Linde fu costruita nel silurificio Whitehead di Fiume, allora sotto l’Impero Austro-ungarico).

Nel 1898, appena tre anni dopo la scoperta di Linde, Adolph Frank (1834-1916) e Nikodem Caro (1871-1935) misero a punto un processo di fissazione dell’azoto atmosferico per reazione ad alta temperatura con carburo di calcio in forma di concime azotato chiamato calciocianammide.

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Nikodem Caro

Portrait of Adolph Frank

Adolph Frank

La calcionammide si decompone lentamente nel terreno, a contatto con l’acqua, liberando dapprima urea che, successivamente, si trasforma, ad opera dei batteri del terreno, in nitrati, la forma in cui l’azoto viene assorbito dalle piante. Si trattava quindi di un concime azotato “a lento effetto” che forniva azoto nel corso della crescita delle piante, a differenza dei nitrati. Ma anche l’età dell’oro della calciocianammide durò poco perché, intorno al 1915 furono scoperti i processi di sintesi dell’ammoniaca dall’azoto e dall’idrogeno; con l’ammoniaca si potevano produrre tutti i concimi azotati in modo relativamente facile, e ancora una volta la richiesta di carburo di calcio declinò. Restava il suo uso come fonte di acetilene richiesto per le fiamme da saldatura e per alcuni usi chimici. Furono anzi questi che salvarono carburo e acetilene; le prime sintesi di materie plastiche, fibre e gomma sintetica negli anni trenta del Novecento utilizzavano infatti acetilene di origine carbochimica.

Un nuovo declino della sorte del carburo e dell’acetilene si ebbe con l’avvento a basso prezzo, dagli anni cinquanta del secolo scorso in avanti, di grandi quantità di petrolio che forniva nuove convenienti materie prime per le sintesi chimiche della petrolchimica delle stese materie plastica, gomma, fibre tessili, eccetera, senza ricorrere al carbone. Ma la storia dell’industria e del lavoro è tutta fatta di declini e resurrezioni. Al declino dell’industria del carburo in Europa e negli Stati Uniti corrisponde adesso una vera esplosione di tale industria in Cina dove la produzione di carburo di calcio ha raggiunto 10 milioni di tonnellate all’anno.

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La Cina è ricca di carbone e ha sviluppato, in alternativa alla petrolchimica occidentale, una sua carbochimica di sintesi con grande e crescente successo. Una breve storia che dimostra come sia difficile, ma d’altra parte indispensabile, stare attenti ai mutamenti tecnologici quando si deve decidere che cosa produrre e come produrre le merci. Ho già sentito questa frase.

si veda anche

Edmund Davy Justin Russell J. Chem. Educ., 1953, 30 (6), p 302

4 thoughts on “Lampade a carburo

  1. Complimenti per l’articolo. Aggiungerei solo che la fiamma acetilene-aria in generale è fumosa e poco luminosa, ma cambia radicalmente se si sviluppa su un ugello affilato ed in grado di sopportare alte temperature. Nelle lampade normalmente si usava un beccuccio di steatite.

    • La parola carburo mi scatena il ricordo del sapore acre che mi restava in bocca dopo aver soffiato nel tubo di gomma che collegava la lampada che noi speleologi degli anni ’70 portavamo appesa alla cintura durante le esplorazioni delle grotte. Infatti, dopo qualche ora di funzionamento il beccuccio (ottone + ceramica) da cui sprigionava la fiamma si sporcava di nerofumo oppure per un urto contro il fango in una strettoia. Allora bisognava fermarsi, accendere la lampada elettrica, togliere il casco e procedere alla pulizia del beccuccio con del filo di rame, ma anche qualche soffiata contribuiva a pulire il tubo dalle incrostazioni di calce spenta.
      Un altro ricordo sensoriale è il calore prodotto nel fornello della lampada dalla reazione esotermica tra il carburo e l’acqua che scendeva a gocce dal serbatoio posto sopra. Infatti, durante le soste, specialmente quando gli indumenti di cotone inzuppati di umidità davano una sensazione di freddo, quel po’ di calore serviva a scaldare almeno le mani.
      Nei ’70 si “scarburava” direttamente sul posto, cioé nel punto in cui si procedeva a ricaricare la lampada (durata fino a 6 ore). Ad un certo punto si realizzò che questo provocava un inquinamento delle acque e dell’ambiente di grotta in generale, danneggiando la fauna di invertebrati. Infatti negli ’80 si cominciò a raccogliere la calce spenta in barattoli di plastica e a portarla all’esterno.
      Le prime lampade usate dai miei colleghi più vecchi erano acquistate dal ferramenta. Erano fatte di lamierino di colore rosso, con un manico in legno ed una grande parabola, atte alla caccia notturna delle rane. Duravano poco perché il lamierino si corrodeva in fretta. Poi vennero le lampade da miniera (Stella), più robuste e da portare in vita, con un tubo di gomma che portava il gas alla fronte del casco. Negli ’80 si diffusero le lampade in ghisa spagnole (Arras), sempre per uso in miniera. Con l’aumento dei praticanti la speleologia, vennero disegnate per lo specifico uso in grotta le lampade in teflon (Fisma). Il carburo, che nel frattempo era divenuto introvabile al dettaglio, veniva procurato dai gruppi speleologici direttamente dal produttore in grossi quantitativi. Infine, a cavallo di fine secolo le lampade a carburo furono definitivamente soppiantate dalle lampade frontali a Led, sempre più potenti.
      La luce dell’acetilene, abbondante e a bassissimo costo, ha rischiarato tanti luoghi che non erano mai stati visti prima dagli umani. Che bei ricordi!

  2. Con una di quelle lampade andavo a caccia di rane di notte sui bordi dei canali o degli stagni.
    Con il cannello ad acetilene ho imparato a scaldare o saldare il ferro.
    Ma ben prima, avevo imparato a recuperare dalla vicina officina i residui di carburo di calcio ancora presenti nell’idrato di calcio che veniva scaricato alla sera dal reattore e poi con gli amici facevo saltare in aria come proiettili i barattoli vuoti di conserva. Bastava infilarli in una piccola buca del terreno dove era stato messo un frammento di carburo e un pò d’acqua, sigillare velocemente i bordi e dopo qualche istante avvicinare con una canna il fuoco al buchetto che era stato predisposto sul fondo del barattolo. Divertimento gigantesco. Qualche volta però il barattolo partiva storto, e per qualcuno furono guai seri.

  3. Le lampade a carburo avevano mantenuto una piccola, o forse dovrei dire piccolissima, fetta di mercato anche negli anni ’60 del secolo scorso. Ricordo che c’ era una piccola officina a Trieste, ormai chiusa da molti anni, che aveva mantenuto le competenze per la loro fabbricazione e che riceveva ordinazioni per lampade da usare nella pesca notturna. Indovinate un po’ da dove? Dall’ Albania, allora rigidamente chiusa alle influenze esterne, ma dove queste tecnologie a bassa intensità erano funzionali ad una economia ancora molto arretrata.

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