Noterelle di economia circolare. 3. Cowper.

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

Le prime due parti di questo post sono pubblicate qui e qui.

Non siamo stati i primi a pensare al risparmio energetico e a pensare come produrre merci e manufatti cercando di consumare meno materie prime e meno energia, anzi alcune innovazioni di “economia circolare” furono applicate proprio nell’industria più inquinante, quella del carbone e dell’acciaio.

Nella metà dell’Ottocento l’acciaio si produceva già, come del resto si fa ancora oggi, partendo dai minerali di ferro; come è ben noto, il minerale viene dapprima agglomerato con il carbone coke, prodotto nella cokeria, e con calcare; la cokeria e l’agglomerazione sono fra le fasi più inquinanti dell’intero inquinantissimo processo siderurgico.

L’agglomerato viene caricato dal foro superiore dell’altoforno nel quale contemporaneamente viene introdotta, dal basso, una corrente di aria calda, il “vento”. Dalla riduzione degli ossidi di ferro con il carbonio del coke si forma la ghisa insieme ad una miscela di gas caldi, costituiti da anidride carbonica, ossido di carbonio, idrogeno e altre sostanze che all’inizio venivano perdute nell’aria; poi si è scoperto che alcuni di questi gas erano combustibili e potevano essere bruciati per fornire una parte dell’energia al processo.

cowperQualcuno aveva proposto di far passare i gas caldi entro tubazioni circondate dall’aria del “vento” da preriscaldare ma il sistema non era efficiente. La vera soluzione fu trovata da un ingegnere inglese, Edward Alfred Cowper, nato nel 1819 a Londra e figlio di un professore di ingegneria meccanica. A quattordici anni Edward era stato mandato a lavorare in una officina e mostrò subito una grande attitudine all’innovazione e alle invenzioni; ancora giovanissimo aveva fondato l’Associazione britannica degli Ingegneri Meccanici nelle cui riunioni gli inventori e gli ingegneri riferivano e rendevano pubblici i risultati delle loro scoperte.

Nel 1857 Cowper affrontò con successo il problema del recupero del calore dei gas d’altoforno; il materiale più umile che ci sia, il mattone, quando è scaldato ad alta temperatura restituisce lentamente all’ambiente circostante il calore immagazzinato. Su questa proprietà è basato il funzionamento della “torre” che porta il suo nome: si tratta di un grande tubo metallico verticale pieno di mattoni disposti in maniera alternata, in modo da lasciare lo spazio per la circolazione dei gas. I gas caldi provenienti dal foro superiore dell’altoforno entrano dal fondo della torre, passano attraverso la massa dei mattoni, li scaldano ed escono freddi dalla parte superiore della torre. A questo punto i mattoni hanno immagazzinato gran parte del calore dei gas e il ciclo viene invertito; l’aria fredda esterna (il “vento”) passa attraverso la massa di mattoni caldi, si riscalda e viene immessa nell’altoforno, con cicli alternati.

Negli stabilimenti siderurgici le torri “cowper” sono a coppie: una viene riscaldata dai gas provenienti dall’altoforno e l’altra è percorsa dal “vento” che si preriscalda prima di entrare nell’altoforno. Il dispositivo permise ben presto di produrre una tonnellata di ghisa consumando 400 kg di carbone meno di prima. All’instancabile Cowper si devono molte altre invenzioni. Sempre nel campo del risparmio energetico, che era un problema già nell’Inghilterra della metà dell’Ottocento, come lo è per noi oggi, Cowper inventò un recuperatore del calore per le locomotive ferroviarie che fece diminuire molto i consumi di carbone a parità di chilometri percorsi.

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Aveva appena diciotto anni, nel 1837, quando aveva inventato un dispositivo di allarme per l’arrivo dei treni; si era all’alba della diffusione delle ferrovie e Cowper pensò di mettere sulle rotaie una piccola cartuccia; il rumore dell’esplosione che si verificava al passaggio del treno avvertiva i casellanti che dovevano abbassare le sbarre dei passaggi a livello anche quando la fitta nebbia impediva di vedere il treno in arrivo: in questo modo i treni potevano viaggiare più rapidi e sicuri e diminuivano gli incidenti.

A Cowper, che morì nel 1893, si devono innovazioni nella costruzione di ponti metallici, di rotaie ferroviarie, l’invenzione di una telescrivente e di macchine per la stampa e l’invenzione della pedivella, la ruota dentata su cui scorre la catena della bicicletta, il perfezionamento che fece uscire la bicicletta dalla sua infanzia*. I lettori che usano questo ingegnoso e utile mezzo di trasporto ecologico, non inquinante, nel pedalare dicano grazie all’ingegner Cowper.

Ricordo personale a proposito della capacità termica dei mattoni. Nell’inverno del 1946, quando ho cominciato a frequentare l’Istituto di Merceologia dell’Università di Bologna, allora in Via Belmeloro (lo dico per i lettori che hanno frequentato l’Istituto Chimico Ciamician che confinava con quello di Merceologia), l’elettricità era erogata con interruzioni ma era disponibile il gas di città; mancando altri sistemi di riscaldamento, mettevamo un mattone su un bunsen e si attenuava così per qualche ora il gran freddo. scaldaletto2

Un mattone caldo, avvolto in un panno di lana, si metteva anche sotto le lenzuola.

scaldaletto

  • *(Nota del blogmaster)  in effetti sembra che Cowper abbia inventato , ma non brevettato una bici con parecchi accorgimenti moderni tra i quali i raggi delle ruote e gli pneumatici di gomma

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E’ APERTA LA RACCOLTA DI FIRME PER LA PETIZIONE ALLA IUPAC per dare il nome Levio ad uno dei 4 nuovi elementi:FIRMATE!

https://www.change.org/p/international-union-of-pure-and-applied-chemistry-giving-name-levium-to-one-of-the-4-new-chemical-elements

2 thoughts on “Noterelle di economia circolare. 3. Cowper.

  1. Io me lo ricordo benissimo il “prete” presso i miei nonni quando ero piccolo. Era già la versione più moderna, elettrica, con due resistenze al posto della brace.

  2. Pingback: La chimica, l’acciaio e la nascita della rivoluzione industriale | il blog della SCI

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