Nero come il fumo
[di freestocks, Pixabay]

Vi siete mai lamentati quando durante l’inizio dell’autunno i vostri vicini riaccendono i vecchi camini, dopo mesi di inutilizzo, provocando fumi maleodoranti che vi fanno puzzare i panni stesi?

Oppure, mentre state camminando, quella vecchia macchina accelera bruscamente facendo uscire dal tubo di scappamento una nuvola nera che non vi fa più respirare?
… e se vi dicessi che c’è chi produce questi fumi per lavoro, non con automobili ma con autentiche macchine industriali? La domanda sorgerebbe spontanea: a cosa serve produrre dei fumi di scarico da combustione?

La risposta è molto semplice: carbone. Non il carbone che porta la befana ai bambini cattivi, ma il residuo di combustione chiamato nerofumo. Il carbon black, questo il vero nome del nerofumo, è un pigmento molto richiesto dal mercato, basti pensare che nel 2018 è stato stimato che l’ammontare della sua produzione abbia raggiunto circa i 9 milioni di tonnellate.

La sua caratteristica fondamentale è di avere un valore di luminosità che si avvicina a 0: nel sistema colore CIELAB, la “L” (luminosità) è espressa tra 0 e 100, dove il 100 corrisponde al Bianco Assoluto, mentre lo 0 al Nero Assoluto.

La resistenza termica del nerofumo supera i 300°C, la sua resistenza alla luce e agli agenti chimici è praticamente totale. Il carbon black è il risultato della combustione di macromolecole organiche, come quella mostrata in figura qui sotto:

La combustione porta alla formazione di piccole sfere porose, chiamate unità primarie. Questa struttura permette di formare particelle di dimensioni diverse, con caratteristiche molto differenti, soprattutto per quanto riguarda colore e reattività, permettendone l’utilizzo in molti settori.

L’unità primaria del carbon black tende però a ri-agglomerarsi in strutture più complesse, definite “aggregati”.

Polvere di carbon black [di FK1954, Wikipedia]

Gli aggregati di carbon black influiscono direttamente sulle caratteristiche finali del prodotto in cui vengono impiegati: con unità primarie più grandi avremo una viscosità minore del prodotto ma con unità primarie più piccole si avrebbe un colore più intenso ed una resistenza ai raggi UV migliore; un aggregato più ramificato permette di avere una facilità di dispersione più alta e una conducibilità elettrica migliore, ma l’intensità di colore e la lucentezza calerebbero. Per questo è molto importante, in fase di produzione, avere il miglior controllo possibile sulla struttura finale del pigmento, calibrando adeguatamente materie prime, tempistiche, temperature e porosità dei setacci, al fine di avere pigmenti il più omogenei possibile.

La prima produzione del nerofumo risale alla Cina del III secolo: il residuo delle candele che, bruciando, si depositava sul vetro, veniva raschiato e utilizzato per produrre inchiostri (le cui caratteristiche naturalmente erano molto diverse rispetto ai prodotti funzionali di adesso). Oggi vengono utilizzati vari scarti della raffineria petrolifera, soprattutto idrocarburi aromatici, che vengono bruciati in condizioni standard e setacciati per avere omogeneità nelle dimensioni. Ma quale mercato potrà mai usufruire di questo prodotto?

Nato unicamente come pigmento per inchiostri, il vero salto di qualità del nerofumo nel mercato si è avuto alla fine del XIX secolo, con l’introduzione degli pneumatici sulle ruote: il carbon black è tuttora l’unico pigmento che permette di conservare la mescola della gomma, business che ad oggi impegna più di 8 milioni di tonnellate (circa il 90% della produzione mondiale di questo pigmento).

Nell’ambito del mercato dell’automotive attualmente l’impiego del nerofumo si sta diffondendo anche nella produzione di vernici, per ottenere effetti neri opachi in auto e moto di lusso. Altro utilizzo è nella produzione di prodotti resistenti agli agenti chimici, come per le guaine impiegate nell’impermeabilizzazione delle piscine.

Beh, che dire… per essere lo scarto di materiale che brucia, direi che il carbon black è un investimento che non va… in fumo!!

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Nicolò Guerini
Tecnico del Colore specializzato in prodotti di verniciatura per pavimentazioni. Diplomato in Chimica a Bergamo e specializzato presso la fondazione ITS per la Nuove Scienze della Vita. Grande amante della Scienza in tutte le sue forme. 

Fonti:

  • Aitiva – Corso avanzato sui pigmenti parte II;
  • Carbocrom / Cabot – Industria per la produzione di Carbon Black Nero Speciale;

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