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L’idrogeno pesante (1935)

di Edoardo Amaldi.
Da Sapere, Anno I, Volume I, N. 1, 15 gennaio 1935.

“Il premio Nobel per la chimica di quest’anno è stato assegnato ad H. C. Urey, attualmente professore di chimica alla Columbia University di New York. Si deve a questo scienziato, già noto per altre ricerche negli ambienti competenti, la scoperta dell’idrogeno pesante, scoperta che gli ha fruttato la più alta distinzione scientifica internazionale. Per apprezzare il significato e la portata dell’opera di Urey è necessario collocarla nel quadro delle attuali conoscenze del mondo atomico e nucleare.
Al giorno d’oggi è ormai cosa nota a tutti che un atomo è costituito da un nucleo centrale carico positivamente attorno al quale si muovono alcuni elettroni carichi negativamente; la massa di questi ultimi è trascurabile di fronte a quella del nucleo la cui carica è uguale, salvo il segno, alla carica complessiva degli elettroni; l’atomo è quindi un sistema elettricamente neutro, le cui proprietà chimiche dipendono esclusivamente dal numero di elettroni che lo costituiscono. Questo numero, che si chiama numero atomico, definisce a quale elemento appartiene l’atomo considerato: per esempio un atomo che contenga un solo elettrone ha numero atomico 1, ed è un atomo di idrogeno, mentre un atomo che contiene 11 elettroni è un atomo di sodio. Uno dei metodi più usati per rappresentare le proprietà chimiche degli elementi esistenti in natura; consiste sostanzialmente nel disporli in ordine di numero atomico crescente in una tabella, detta di Mendelejeff; due atomi i quali contengano lo stesso numero di elettroni ma che abbiano massa diversa hanno le stesse proprietà chimiche; di conseguenza si assegna loro lo stesso posto nella tabella di Mendelejeff e si dicono isotopi. Si vede così come l’analisi chimica non sia per così dire il mezzo più potente per discriminare atomi diversi: essa permette solo di riconoscere se tutti gli atomi di una stessa sostanza contengono lo stesso numero di elettroni, ma non ci fornisce alcuna indicazione sulla eguaglianza o meno delle loro masse. Questa analisi degli atomi di un determinato elemento che conduce a stabilire di quanti isotopi esso sia costituito viene effettuata con altri metodi: prima di parlarne sarà opportuno richiamare ciò che si intende per peso atomico. Una legge fondamentale, dovuta ad Avogadro, stabilisce che in volumi eguali di gas diversi, nelle stesse condizioni, sono contenuti numeri eguali di molecole; si capisce quindi che le densità dei varii gas stanno fra loro come i pesi delle corrispondenti molecole; così per esempio le densità dell’idrogeno, dell’ossigeno e del cloro stanno fra loro come 1 sta a 16 sta a 35,5: e poiché le molecole di tutti e tre questi gas sono costituite da 2 atomi si può dire che gli atomi di ossigeno e di cloro pesano rispettivamente 16 e 35,5 volte più dell’atomo di idrogeno. Ciò stabilito basta fissare una opportuna unità di misura delle masse atomiche per poter dare quello che si chiama il peso atomico di ogni elemento: orbene tale unità fu fissata scegliendo il peso atomico dell’ossigeno uguale a 16.
Tale scelta era stata suggerita dal fatto che si riteneva che questo elemento fosse costituito da un solo isotopo. Il cloro avrebbe in queste certe unità peso atomico 35,5; si sa però che esso è formato da un miscuglio di 2 isotopi di pesi 35 e 37, i quali entrano con tali percentuali nel cloro naturale da dar luogo ad una densità che sta a quella dell’ossigeno come 35,5 sta a 16.

Dallo studio da un lato dei pesi atomici dei varii elementi e dall’altro della loro costituzione isotopica con i metodi di cui ora parleremo, si è potuto al giorno d’oggi stabilire che i pesi atomici dei singoli isotopi sono sempre espressi da numeri interi. Il metodo per l’analisi isotopica a cui vogliamo accennare è quello dello spettrografo di massa di Aston: nella fig. 1 è data una rappresentazione schematica di tale dispositivo. In un recipiente, indicato nella figura con S, viene introdotto allo stato gassoso l’elemento che si vuole analizzare; a mezzo di una scarica elettrica, ottenuta applicando una opportuna differenza di potenziale fra i due elettrodi A e B, gli atomi dell’elemento vengono privati di un elettrone, in modo che restano dotati di una carica positiva, grazie alla quale possono assumere una velocità assai rilevante ed uscire attraverso all’elettrodo B, in cui è praticato un forellino: S₁, S₂ ed S₃ sono tre schermi che servono a delimitare maggiormente il pennello di atomi carichi, pennello che viene fatto passare successivamente in un campo elettrico stabilito fra le due piastre metalliche P₁, P₂ ed in un campo magnetico disposto normalmente al piano della figura; in tal modo le traiettorie degli atomi vengono curvate e tale curvatura risulta diversa a seconda della loro massa; disponendo una lastra fotografica in posizione opportuna si osserveranno su di essa tante macchioline quanti sono i diversi isotopi contenuti nell’elemento esaminato.
Si può dire, in un certo senso, che la scoperta dell’idrogeno pesante è una conseguenza di quella fatta nel 1929 da Giauque e Johnston, i quali misero in evidenza l’esistenza di due nuovi isotopi dell’ossigeno, di masse rispettivamente 17 e 18 i quali erano contenuti in piccolissime quantità nell’ossigeno naturale. Fu perciò necessario rivedere tutte le misure delle masse degli isotopi fatte fino ad allora poiché esse non erano riferite all’ossigeno 16, come si credeva, ma al miscuglio di ossigeno, 16, 17, 18. esistente in natura. In seguito a tale revisione Birge e Menzel notarono che la massa dell’atomo di idrogeno misurata con lo spettrografo di massa differiva da quella determinata a mezzo della densità dei gas. Tale divergenza fra i due valori della massa dell’idrogeno si poteva spiegare ammettendo l’esistenza di un isotopo di massa 2 il quale fosse contenuto nell’idrogeno ordinario nel rapporto 1/4500.
La ricerca di questo isotopo dell’idrogeno fu intrapresa da Urey insieme a Brickwedde e Murphy i quali ne annunciarono la scoperta nel gennaio del 1932. In base a considerazioni termodinamiche questi sperimentatori avevano preveduto che se si liquefa l’idrogeno e lo si lascia evaporare lentamente, il residuo liquido si arricchisce in idrogeno pesante, poiché questo ha una minore tensione di vapore dell’idrogeno di Massal. Seguendo questo concetto essi riuscirono ad ottenere, a mezzo di successive evaporazioni di idrogeno liquido, del gas in cui la percentuale dell’isotopo pesante corrispondeva a circa una parte su ottocento. A differenza di ciò che succede per gli isotopi degli altri elementi, l’idrogeno pesante dotato di proprietà notevolmente diverse dalle proprietà dell’idrogeno 1: questo fatto è però facilmente spiegabile qualora come esempio si pensi che fra i due isotopi del cloro, che pesano rispettivamente 35 e 37, vi è una differenza in massa di solo circa il 6%, mentre passando dall’idrogeno leggero a quello pesante il peso atomico raddoppia. Subito dopo la scoperta del nuovo atomo, che Urey stesso battezzò deuterio, molti fisici, chimici e biologi cominciarono in varie parti del mondo a studiarne le proprietà caratteristiche; Urey, con i suoi collaboratori, fece uno studio sistematico per riuscire a stabilire se la percentuale di deuterio fosse la stessa nell’’idrogeno di varie provenienze e, in particolare, nell’idrogeno contenuto nell’acqua. Mentre essi poterono riconoscere che in generale l’idrogeno pesante si trova in natura mescolato sempre nello stesso rapporto con l’idrogeno leggero, notarono altresì che l’acqua contenuta nelle celle elettrolitiche industriali era più ricca di idrogeno pesante del normale. È noto che il modo più comunemente usato per preparare l’idrogeno industrialmente consiste nell’elettrolizzare l’acqua, ossia nel far passare la corrente elettrica attraverso all’acqua contenuta in un recipiente detto cella elettrolitica. Al passaggio della corrente l’acqua si decompone in idrogeno ed ossigeno, i quali si liberano allo stato gassoso e possono essere raccolti separatamente. Quasi contemporaneamente all’osservazione di Urey e Washburn, Lewis annunziò di aver trovato il modo di separare elettroliticamente il deuterio. Il metodo di Lewis è quello al giorno d’oggi più in uso per preparare idrogeno pesante o, come si dice assai spesso, acqua pesante, intendendo con ciò acqua in cui l’idrogeno normale è sostituito per la quasi totalità dal deuterio.
Per dare un’idea di questo metodo di separazione dell’idrogeno pesante si pensi che qualora si parta da 10 litri di acqua normale, in cui sia stata sciolta una certa quantità di soda, si deve proseguire il processo di elettrolisi fino a ‘che questa soluzione si sia ridotta ad un litro; a questo punto, con procedimenti chimici, si riporta la concentrazione della soda al valore iniziale, e si riprende ad elettrolizzare la soluzione fino a ridurla a 100 centimetri cubici; ripetendo il processo più volte si ottiene alla fine un centimetro cubico di acqua la cui densità è 1,035 volte maggiore di quella dell’acqua di partenza. Con un procedimento analogo si possono ridurre 20 litri di acqua normale a mezzo centimetro cubico di acqua di densità 1,073, ossia acqua che contiene il 66% di idrogeno pesante.
Nell’esecuzione dell’elettrolisi sono necessari moltissimi accorgimenti quali per esempio assicurare che la temperatura rimanga sempre piuttosto bassa. Inoltre, mentre al principio delle elettrolisi l’idrogeno che si sviluppa è praticamente solo idrogeno leggero, quando la concentrazione del deuterio nell’acqua residua comincia ad aumentare, anche esso si libera in piccola quantità agli elettrodi; è quindi opportuno ricuperare il gas che si sviluppa, ricombinarlo con l’ossigeno e condurre l’acqua così ottenuta in un’altra cella elettrolitica. Nella figura 2 diamo il disegno di una cella di questo tipo, che viene cioè usata quando l’acqua che si elettrolizza è già notevolmente arricchita in deuterio. Il recipiente esterno serve solo da termostato mentre la cella vera e propria è costituita dalla bottiglia nel cui tappo è praticato un foro; i due elettrodi, ossia i due fili che portano la corrente nell’interno della cella, sono indicati con A e B. Nella figura 3 si vede poi l’apparecchio in cui avviene la ricombinazione dell’idrogeno e dell’ossigeno sviluppatisi nella cella della figura 2; la miscela dei due gas esce dal cannello C, che è munito all’estremità di un foro piccolissimo, di fronte al quale si trova un filo di platino mantenuto rovente dal passaggio di una corrente; la miscela tonante brucia al contatto del filo e si ricombina in acqua che viene raccolta nella beuta S.
Un altro metodo estremamente elegante che permette di separare gli isotopi ed in particolare l’idrogeno pesante, si deve ad Hertz ed è basato sul fatto che i gas diffondono attraverso ad una parete porosa con una velocità che è tanto più grande quanto più sono leggeri. Nella figura 4 è riprodotta un tubo separatore di Hertz: il tubo tratteggiato interno è poroso e permette quindi ad un gas che scorra da A verso D di passare in parte attraverso alle sue pareti; se ora il gas che noi consideriamo è costituito da due isotopi e lo si fa passare da A a D con opportuna velocità, l’isotopo più leggero diffonderà attraverso alla parete del tubo poroso più rapidamente di quello pesante e quindi da B uscirà un miscuglio più ricco nell’isotopo leggero mentre da D esce un miscuglio arricchito dell’isotopo pesante; il metodo di Hertz consiste nel far percorrere al gas, che si vuole analizzare nei suoi due isotopi, un gran numero di elementi del tipo di quello considerato. Nella figura 5 è riprodotto uno schema che dà un’idea del funzionamento di tale dispositivo. Ai due estremi dell’apparecchio vi sono due recipienti in cui si raccolgono i due isotopi leggero (V1) e pesante (Vp), i quadratini rappresentano i separatori a parete porosa del tipo di quello della figura 4. Le linee tratteggiate indicano la via seguita dall’isotopo leggero mentre quelle piene si riferiscono all’isotopo pesante; il ciclo viene fatto percorrere al gas moltissime volte. Con questo metodo è stato possibile ottenere deuterio praticamente puro.
Lo studio delle proprietà fisiologiche dell’acqua pesante è stato intrapreso solo recentemente; e si può dire con sicurezza che essa è velenosa per tutti gli organismi (spore) fino ad ora provati.

Il deuterio viene chiamato da taluni autori diplogeno; il suo nucleo: deutone o diplone. La ragione per cui è stato ritenuto opportuno dare un nome al nucleo dell’idrogeno pesante è che esso occupa una posizione di primo piano nella fisica nucleare: si può anzi dire che il deutone nella fisica nucleare è qualche cosa di analogo all’atomo di idrogeno nella fisica dell’atomo: questo è costituito dal nucleo ed un solo elettrone e rappresenta l’atomo più semplice: così il deutone è l’aggregato nucleare più semplice che si conosca. Varii sperimentatori americani ed inglesi, a mezzo di impianti capaci di fornire milioni di volt di differenza di potenziale, hanno usato i deutoni accelerati a grandissima velocità come proiettili per disintegrare la materia; il deutone quindi è anche un utile strumento di indagine del nucleo. Di tutti i risultati ottenuti in questo campo vogliamo ricordarne solo uno dovuto a Rutherford, Oliphant ed Harteck: questi sperimentatori sono riusciti a provocare degli urti fra due deutoni lanciati a grandissima velocità in conseguenza dei quali si ha la formazione di un nuovo isotopo dell’idrogeno avente massa tre, che sembra non esista in natura.”

Come si fabbrica il linoleum (1937)

di L. Sinigalli.
Da Sapere, Anno III, Volume V, N. 60, 30 Giugno 1937.

“Sulla linea Orte-Terni-Ancona che segue la Valle del Nera, in un paesaggio a tratti pettinatissimo e poi di sorpresa boscoso e rupestre, c’è lo scalo di Narni-Amelia, una stazioncina così vivida del colore dei manifesti, così rumorosa per le assidue manovre dei carri merce che portano, a volta a volta, cisterne di olio di lino, balle di sughero, enormi bobine di iuta, barili di resina, e sacchi di colore. Sono le materie prime che entrano nei magazzini della Fabbrica del Linoleum e sono conservate in capaci serbatoi e sotto vaste tettoie.
L’olio di lino è la materia base nella fabbricazione del linoleum (quella che dà il nome al prodotto finito): entra nella proporzione del 25% circa in tutti i tipi. È un olio vegetale spremuto dal seme delle linum usitatissimum, essiccante al grado massimo, e per questo assai ricercato nell’industria delle vernici.

Il mercato europeo dell’olio di lino è Amsterdam e il migliore olio sembra quello dei paesi baltici. L’indice di qualità dell’olio rispecchia la proprietà di assorbire l’ossigeno dell’aria e disseccarsi, formando una pellicola elastica. (Dall’osservazione di questo fenomeno partì appunto Walton, l’inventore del linoleum.) Questo indice di qualità, espressione vaga se pure suggestiva, ha trovato una misura precisa nel cosiddetto “indice di iodio” che è un numero discriminante degli olii, direttamente proporzionale al grado di essiccatività e che misura la quantità di iodio espressa in milligrammi che può essere fissata da mille grammi di sostanza. Per l’olio di lino questo numero oscilla tra 195 e 171. Un calo di valore deve far supporre un eccesso di impurità o addirittura far sospettare una adulterazione. Per esaltare questo potere essiccante dell’olio, questa sua simpatia per l’ossigeno, l’olio viene cotto in caldaie da 2000 kg a una temperatura di 230° e sotto l’azione del litargirio fino a quando assume una certa consistenza viscosa.
Per effetto dell’ “ossidazione” l’olio di lino cotto subisce una modificazione profonda: secca in pelli sottili all’aria, dando una materia più o meno elastica, trasparente, la “linossina”.

“Fig. 2: Mescolatore a trafila.”

Questa gelatinizzazione dell’olio cotto a causa dell’ossidazione, può essere chiarita in parte coi principii della chimica colloidale.
L’olio di lino cotto si solidifica per azione dell’ossigeno e del calore. Perché questa trasformazione dell’olio di lino in linossina sia completa, bisogna garantire una vasta superficie di contatto con l’ossigeno dell’aria. A questo riguardo Walton per primo pensò di irrorare con olio dei lunghi teli di cotone. L’ossidatoio classico si presenta quindi come una grande camera divisa in un certo numero di campate. In prossimità del soffitto alcune intelaiature meccaniche portano trasversalmente i sostegni di sospensione delle tende, distanti l’una dall’altra di alcuni centimetri e ancorate alla base per garantirne l’intercapedine. Un carrello mosso elettricamente lungo le guide di sospensione lascia scorrere per circa due ore una lama di olio che va a irrorare le tende. Questo accade ogni giorno per ogni campata. Alla temperatura di 40° l’olio trova le condizioni adatte per ossidarsi fino alla coagulazione. La carica di olio alle tende si ripete per parecchi mesi fino a quando lo spessore della linossina sul sostegno di cotone raggiunge i 3 centimetri circa. Ma per compensare l’immobilizzo del capitale per tanti mesi (un vecchio ossidatoio Walton carico può contenere 120-130 tonnellate di linossina) si ricorre a processi di ossidazione più rapidi che pur dànno un prodotto soddisfacente (nuovo Walton, Bedford).

Con la fusione delle linossine di varia provenienza nelle resine (a 130°-135°), in grandi caldaie dette di “cementazione” (vedi fig. 1), e riscaldate da una camicia di vapore, si perviene a una soluzione colloidale, a un gelo elastico il quale dopo 5 ore non fonde più per riscaldamento. Sembra che il punto di fusione dei solventi (le resine) abbia un’importanza risolutiva sulle qualità fisiche del cemento, la durezza, la resistenza, l’elasticità. Questa fusione di due colloidi, di due sostanze elastiche, le resine e la linossina, bisogna situarla tra le soluzioni propriamente chimiche e quelle cristalline (le leghe metalliche). Si lascia maturare il cemento in magazzino per parecchie settimane, Quando è fresco ancora, il cemento è molle e gommoso; dopo un certo tempo diventa “nervoso” e duro e presenta una grande elasticità alla pressione delle dita.

La colofonia, oggi largamente usata, è ottenuta per distillazione diretta a mezzo di vapore acqueo delle trementine colanti da pini di famiglie diverse; scaldando cioè continuamente tali trementine in speciali apparecchi a distillazione, finché tutto l’olio contenutovi sia passato. Il residuo fluido e caldo che rimane si versa in barili ove raffredda e solidifica. Il punto di fusione della colofonia è assai variabile, da 70° a 135° secondo il modo di preparazione e secondo il tipo. Tutte però rammolliscono intorno ai 70°.

Viene usata su vasta scala oltre che nell’industria delle vernici e del linoleum, nella fabbricazione dei saponi e nella fabbricazione della carta. I suonatori degli istrumenti ad arco la sfregano sul crine dell’archetto perché aderisca meglio alle corde e le faccia meglio vibrare, gli schermidori la spargono sulla pedana per dare al piede un appoggio più sicuro.
Le coppali si distinguono in dure e molli, si chiamano anche commercialmente gomme e le più richieste, quelle a maggior grado di durezza, vale a dire a più elevato punto di fusione, sono le resine fossili che si estraggono dai fusti di antiche foreste interrate. Citeremo fra le coppali, la “dammar” che cola spontaneamente in grande quantità da molte piante e che è molto adoperata nell’industria. Le coppali, insomma, sono le gomme prodotte dai fusti di piante speciali, conifere, ombrellifere, euforbie. Non bisogna quindi confondere le coppali che sono gomme naturali con la colofonia che è un prodotto di distillazione.
I primi cementi fabbricati da Walton contenevano troppe resine.
Oggi la percentuale delle resine è stata ridotta. Ecco la dose approssimativa di un tipo di cemento vecchio Walton: linossina 590 kg, colofonia 132 kg, coppale 68 chilogrammi.

Il sughero che serve all’industria del linoleum è il cosiddetto sughero maschio, vale a dire la corteccia esterna del quercus suber, una pianta che cresce nella Maremma Toscana, in Sardegna, in Sicilia e in certe zone del Lazio. Il sughero è ridotto, a mezzo di martelli che agiscono per urto, in parti della grossezza di una nocciola, poi viene aspirato nei silos per la macinazione che avviene attraverso mulini a palmenti. La separazione delle diverse farine si fa per passaggi successivi attraverso un buratto a scosse. Quando si vuol dare vivacità ai colori, si fa pure uso della farina di legno mista al sughero o in applicazione integrale. I colori che trovano impiego nella fabbricazione del linoleum e che ai fini del commercio possono tante volte far la fortuna di un tipo, di un disegno (tralasciamo di parlare del “valore decorativo” del linoleum come materiale di pavimentazione e di rivestimento) sono quasi tutti colori minerali naturali o artificiali da distinguere dai colori organici, detti anche derivati del catrame o colori d’anilina, che servono invece nell’industria della tintoria, dei tessuti, delle carte e alla preparazione di alcune lacche. Le ocre e i calcari trovano largo impiego perché, dovendo colorare una pasta e non un liquido, il colore deve possedere anche una certa massa per mescolarsi ad ogni particella dell’impasto. I colori bianchi sono usati soprattutto come ricoprenti: in certo senso essi fanno l’ufficio dell’intonaco sui muri che poi dovranno essere affrescati. Eliminati i bianchi a base di piombo e di zinco, era rimasto, fino a qualche anno, il litopone (miscela ottenuta in certe speciali condizioni per doppia precipitazione del solfato di bario e solfuro di zinco). Negli ultimi tempi invece è entrato nell’uso l’ossido di titanio, di produzione nazionale.

Preparati così i vari ingredienti: cemento di linoleum, farina di sughero, farina di legno, e colori, si passa nei reparti di mescolazione (vedi fig. 2).
Nella fabbrica di Narni esistono tre complessi meccanici per tre mescolazioni tipiche determinate dalla necessità di poter disporre di tre prodotti base che richiedono esigenze diverse di lavorazione.
Il processo di mescolazione, puramente fisico-meccanico, può essere continuo e intermittente. Quest’ultimo, benché più antico e meno veloce, ci dà maggiori garanzie sull’omogeneità della pasta.
Riguardo ai diagrammi di lavoro, e cioè ai passaggi dei diversi componenti la miscela nelle macchine successive (passaggi che si attuano per gravità), ricorderemo che gli sbriciolatori servono a disgregare la pasta, ridotta già in foglie sottili nei treni di laminazione, per degassificarla. I mescolatori cosiddetti “a trafila” (fig. 2) hanno la funzione più importante: agiscono con un meccanismo che ricorda molto da vicino, dal punto di vista cinematico, le macchine domestiche per tritare la carne. Cemento, farina di sughero, farina di legno, e colori, dopo una mescolazione quanto più è possibile integrale, sono sbriciolati e passati nella tramoggia che alimenta la calandra: questa provvede a spalmare la pasta sulla tela iuta.

La calandra (che in una fabbrica di linoleum fa un po’ la parte dell’elefante [vedine l’insieme e un particolare nelle figg. 5 e 6]) si compone di un supporto portante due paia di cilindri comandati da ingranaggi a chevron, per dare al contatto fra i denti elicoidali una progressione graduale ed evitare l’urto causato ad ogni passaggio da un dente all’altro nelle ruote a profilo diritto.
Sul largo nastro di linoleum si verrebbe a formare un solco per ogni urto, se pure appena percettibile. La distanza fra gli assi dei cilindri è regolabile e varia col variare dello spessore da dare al telo di linoleum. I cilindri sono cavi, fusi in conchiglia, del diametro di 900 mm, possono essere scaldati dal vapore o raffreddati dall’acqua. Lo stato termico dei cilindri ha una grande importanza nella lavorazione. Il cilindro intorno a cui si ‘avvolge la iuta è tenuto ad una temperatura di circa 80°, l’altro che lamina la pasta sul traliccio tessile arriva anche a 120°. La pasta premuta a 80 chilogrammi per cm2 è nello stesso tempo spalmata, ossia fissata contro e dentro la trama del tessuto di iuta. I cilindri lucidatori, invece, hanno un diametro più piccolo (600 mm) e sono raffreddati. Il cilindro ultimo, di rame, è più grande e serve per la dispersione del calore del nastro. Si sono fatte a Narni delle esperienze per sostituire la iuta con la ginestra: si può dire solo che i risultati sembrano promettentissimi.
Il filato è richiesto molto uniforme e confezionato sotto uniforme tensione dei fili dell’ordito, ché, se a ciò non si provvedesse, la trama soggetta alla calandratura formerebbe “borse” nelle zone dei fili meno tesi e “strappi” dove la tensione fosse più elevata.
Il telo dopo aver subito sul rovescio di iuta una verniciatura antiumida passa ai caratteristici essiccatoi verticali, mantenuti a circa 60°. Sono camere alte dove avviene la maturazione o stagionatura con notevole modificazione delle proprietà del prodotto. La durata varia a seconda dello spessore del telo, in media da 10 a 20 giorni. I teli sono appesi verticalmente all’armatura del soffitto sotto forma di nastro continuo svolto a festoni. Dopo passano alla finitura, subiscono una prima ceratura, sono ravvolti in rotoli di una trentina di metri di lunghezza e conservati nei magazzini, dove continua il processo di stagionatura.

Alla grande calandra si lavorano nel modo descritto i tipi uniti, (a un colore) e anche gli striati e i graniti. Per i tipi di linoleum che mi piace chiamare “di fantasia”: mosaici, lintarsi, stampati il processo di fabbricazione è lo stesso all’incirca fino alla fase di mescolazione. I lintarsi (fig. 3) si preparano in sfoglie di vario disegno e di colore cangiante che vanno composte sul nastro di iuta secondo il modello, e poi pressate. I mosaici, invece, si formano con un procedimento speciale: su delle lastre di zinco, tante quanti sono i colori base del disegno, si riporta il contorno di ogni colore e si scava il pieno della forma (fig. 4). Queste lastre si dispongono in fila sopra il banco e si regola la distanza in modo che l’intercapedine dia lo spessore voluto. Si fa scorrere al disotto la tela iuta sopra cui si lascia cadere lo strato di pasta. Gli “sciabloni” (cioè le lastre) si sollevano ritmicamente, la tela avanza di un “passo” (variabile a seconda del disegno), finché al passaggio dell’ultimo sciablone il disegno è tutto coperto (fig. 8). Viene quindi pressato a caldo sulla iuta prima a 60, poi a 340 atmosfere (fig. 7).
La lavorazione degli stampati si fa con un procedimento che ricorda molto da vicino quello della stampa a colori e quindi il disegno resta superficiale. Hanno comunque una durata soddisfacente in ambienti non soggetti a grande traffico. Per ciò che riguarda il linoleum adatto per rivestimento di muri e di mobili (copertina, lincrusta, vandolino, silusta), il quale anziché presentarsi col supporto di iuta ha il rovescio di cotone o di cartoncino, oppure è tagliato in semplici sfoglie come la silusta, o addirittura già pressato e incollato su lastre di compensato, o di metallo, esso non ha differenze sostanziali dall’altro usato per pavimentazione. Questi tipi che devono presentare una notevole flessibilità sono in genere di uno spessore che raramente supera il millimetro e la larghezza del telo varia dai 50 cm a 1 metro, fino a 1,5 m a differenza dei teli di linoleum che hanno una larghezza di 2 metri.”

Il gas della foresta (1935)

di R. Guzman.
Da Sapere, Anno I, Volume II, N. 21, 15 Novembre 1935.

“Il “gassogeno” non è un’invenzione nuova, poiché la possibilità di utilizzare nei motori a scoppio il gas prodotto dalla combustione incompleta della legna o del carbone di legnafu individuata e studiata pressocché contemporaneamente, si può dire, alle prime automobili.
Nuovi sono, invece, gli orientamenti tecnici che ne hanno permessa l’applicazione, con eccellenti risultati, agli autocarri di media e grossa portata, e alle comuni automobili da gran sport, da turismo, e financo utilitarie. E questi nuovi orientamenti si devono in Italia e negli anni più recenti, al prof. Mario Ferraguti, Segretario del Comitato Permanente del Grano, il quale, oltre che richiamare all’attenzione del gran pubblico il problema dei carburanti nazionali, vi ha personalmente apportato il contributo della sua competenza ideando e realizzando apparecchi pratici e perfezionati. Questi apparecchi sono stati severamente collaudati attraverso prove controllate dal R.A.C.I. e dalla Milizia della Strada, come la “Mille Miglia” e la “Targa Abruzzo” del 1933, i due percorsi Roma-Budaupest e ritorno effettuati nel 1934 con l’ “Alfa Romeo” di 1750 cmc con compressore e con la “Balilla” a guida interna e valvole in testa, e il recente “Giro d’Europa” condotto a termine ottimamente con la medesima anziana “Alfa” dei primi esperimenti.
Quello del “gassogeno”, però, è stato un argomento sempre molto… controverso, per parecchie ragioni. Da un canto, la mediocre riuscita dei primi imperfetti esperimenti — ci riferiamo ai pesanti, ingombranti, malpratici apparati del 1905 e giù di lì — maturati in un clima tecnico difficilissimo per la stessa automobile a benzina che muoveva ai suoi primi passi; dall’altro, i formidabili interessi collegati all’industria dei petrolii — interessi che hanno determinato grandi avvenimenti del mondo e ostacolato in maniera singolare quella diffusione del “gassogeno” che altrimenti per i vantaggi economici nei riguardi sia del Paese, sia del singolo utente, e per la sicurezza militare ed indipendenza economica che può conferire alle nazioni prive del preziosissimo petrolio, non avrebbe mancato di imporsi con la massima rapidità e generalità.

Ci sono voluti i provvedimenti tempestivi del Governo Fascista: il Decreto del luglio 1934 che concedeva premi e sgravi fiscali agli utenti di autogassogeni, e la recentissima deliberazione dei Consiglio dei Ministri di Bolzano (28 agosto) che rende obbligatorio l’uso del “gassogeno”, a partire dal 1937, per talune categorie di autoveicoli; e sono giunti a proposito gli esperimenti oltremodo probanti del prof. Ferraguti e la parola di altri autorevoli tecnici per rimuovere molte incomprensioni e per mettere a tacere, o per lo meno far scemare di tono, le insidiose argomentazioni proposte da ristrette categorie di persone più o meno direttamente interessate ad avversare l’avvento del “gassogeno”.
Le ripercussioni che l’auspicata diffusione dei “gassogeni” può avere sull’economia nazionale sono vastissime, e tali da aver consigliato il Governo Fascista, appunto, ad emanare provvedimenti di grandissima portata, tra i quali non bisogna dimenticare l’aumento della dogana sulla benzina: provvedimento di carattere fiscale e politico ad un tempo.
L’Italia, come si sa, non possiede, o quasi, giacimenti di petrolio da cui si ricava la quasi totalità dei carburanti liquidi; al contrario il patrimonio boschivo rivalorizzato dal Regime, lo sviluppo dell’agricoltura che produce una quantità enorme di cascami utilizzabili (dai residui della potatura, rimonde, lavorazione del riso, alle sanse d’olivo, e via dicendo) le permettono di disporre di tutta la materia prima che potrebbe bastare all’intero suo fabbisogno di carbone di legna da gassogeno, qualora questo sistema di alimentazione dei motori a scoppio si diffondesse opportunamente.
È stato detto che l’Italia, importando attualmente dall’estero discrete quantità di legna e di carbone di legna, dovrebbe in proporzione accrescere tali importazioni nel caso di diffusione dei gassogeni e che in tal modo il problema sarebbe cambiato nei termini e non risolto.
Ma le statistiche, su cui si basa questa argomentazione, vanno intelligentemente interpretate se non si vuole cadere in errore: se è vero infatti che l’Italia è tributaria dell’estero per discreti quantitativi di carbone di legna e legna da ardere (importazione del resto in diminuzione nell’ultimo sessennio) conviene ricordare che ciò dipende: dal fabbisogno locale di talune zone di frontiera, ove appare più conveniente acquistare il combustibile solido nei Paesi esteri immediatamente vicini, piuttosto che farlo venire, con conseguenti maggiori spese di trasporto, da lontani centri di produzione italiani dalla speciale qualità e pezzatura della legna o carbone occorrente per determinati usi, mentre per il gassogeno ben si presta anche la più volgare carbonella; dal molto recente inizio di quella grandiosa azione di rimboschimento che il Regime ha intrapreso, la quale solo ora comincia a dare i suoi frutti; dalla fin qui ridottissima utilizzazione e richiesta di legno da fuoco, e ancor più di carbone di legna, che pertanto non consigliava ai proprietari delle aziende agricole e boschive di sfruttare i cascami, sicché, non essendovi fino ad oggi alcuno sbocco, non conveniva trasformarli in carbone; mentre il fatto nuovo della futura grande richiesta di combustibile solido per gli autoveicoli ne promuoverà l’utilizzazione.

È invece assodato, sulla base di quanto affermano gli specialisti in materia forestale e agricola, che l’Italia potrà in un non lontano domani disporre di tutto il fabbisogno per surrogare il carburante d’importazione che alimenta gli autoveicoli.
Abbiamo accennato alle prove pratiche effettuate dal prof. Ferraguti nel campo delle autovetture da turismo ed utilitarie; nello stesso periodo di tempo si compivano con esito altrettanto felice, nel campo degli autotrasporti e degli autoveicoli pesanti, prove col gassogeno Nostrum costruito dalla Fiat su progetto di una commissione tecnica nominata da Costanzo Ciano, allora Ministro delle Comunicazioni.
Nel giugno di quest’anno il Concorso dei carburanti succedanei, promosso dall’A.C. di Francia e dal R.A.C.I. con una formula non certo favorevole ai nostri interessi e ai nostri studi, permise di far constatare l’eccellente comportamento dei gassogeni francesi Berliet nei confronti delle autovetture alimentate con carburanti liquidi specialissimi (tipo eicosina, miscele benzina-benzolo-alcool e simili, che ben poco hanno di “succedaneo” nel senso pratico che tale definizione deve avere in quanto contengono percentuale elevate di benzina). Buona prova fece anche la guida interna “Alfa Romeo” di 2300 cmc con gassogeno Scaglia, pilotata dal gen. Agostini; ma la formula del Concorso, e la brevità delle tappe (circa 20 giorni per 1600 km, da Roma a Parigi) non consentirono di ben valutare i risultati di tale concorso.
Nel settembre scorso venne infine il citato “Giro d’Europa”, effettuato in dieci giorni dal prof. Ferraguti, sempre con la vecchia “Alfa” ancora modificata, su un percorso di oltre sei mila km, attraverso 10 Stati, e in condizioni stradali ed atmosferiche spesso difficilissime.
Queste possono dirsi le tappe attraverso le quali è passato il “gassogeno” in Italia. All’estero il problema è stato molto studiato, anche negli stessi Stati produttori di benzina come la Russia (ove la nota fabbrica Autodor ha già iniziato la costruzione in serie dei gassogeni; ma specialmente in Francia e in Germania si è lavorato e si lavora molto in questo campo, con buoni risultati, come dimostrano specialmente le costruzioni francesi Berliet e Panbard & Levassot e tedesche Imbert (per gli autoveicoli pesanti, la cui licenza di fabbricazione è stata acquistata in Italia dalla Soterna che fa costruire alla “Alfa Romeo” gli autobus per l’A.T.A.G. di Roma e per l’Azienda Tramviaria di Milano) e Deutz, della quale ultima fabbrica abbiamo recentemente visto una elegante applicazione di “gassogeno” a una guida interna “Ford” a 8 cilindri a Y che avrebbe fornito risultati veramente notevoli.

SAPERE ha già descritto, nel fasc. 7, come funziona il “gassogeno” per autoveicolo; basterà quindi accennare al principio teorico su cui si basa questo ritrovato.
Le benzine sono miscele di idrocarburi, cioè di composti di due elementi combustibili: carbonio e idrogeno. Questi due elementi si trovano anche nella legna e nel carbone; in minor quantità l’idrogeno che però si può ricavare dissociando l’acqua come ora vedremo.
Il carbone ha una qualità preziosa: quella di bruciare in due modi. Se in presenza di ossigeno (quindi di aria) sufficiente o in eccesso, brucia completamente formando anidride carbonica; se con poca aria, incompletamente; e allora forma ossido di carbonio che è un gas ulteriormente combustibile. Quindi un “gassogeno”, nelle sue linee generali, non è che un forno verticale, chiuso, alimentato con poca aria; quella che il motore tira per il tubo di aspirazione. Si produce così dell’ossido di carbonio, misto ad azoto dell’aria che dosato con aria fresca nel cilindro finisce di bruciare producondo energia motrice: indirettamente perciò il carbone solido fa funzionare il motore.
Ma il gas così prodotto è molto povero di potere calorifico, e per di più viene in tal modo sciupato il calore della combustione parziale che ha servito a formarlo. Perciò si inietta nel focolare del gassogeno una certa quantità di acqua.
Questa, sotto l’azione del calore, si dissocia nei suoi elementi: l’ossigeno che aiuta la combustione del carbone con cui viene a contatto, e l’idrogeno che è combustibile, e ad alto potere calorifico, e va ad arricchire il gas. L’iniezione d’acqua è regolata per utilizzare la massima parte del calore del focolare, senza tuttavia disturbarne il funzionamento, e in pari tempo ha il benefico effetto di impedire l’eccessivo innalzamento di temperatura che deteriorerebbe l’apparecchio.

Ciò premesso, è facile spiegare la funzione delle varie parti di un impianto a “gassogeno”, di cui il lettore troverà un disegno schematico, accompagnato dalle spiegazioni necessarie, nel fasc. 7 citato della Rivista. Esse sono: un generatore propriamente detto di acciaio, internamente rivestito di materiale refrattario, dentro il quale, su apposita griglia, riposa il carbone di legna o la legna (quello assai più indicato di questa, per la minore umidità, la pezzatura, etc.); e, in posizione acconcia, una caldaietta d’acqua a livello costante per la produzione del vapore acqueo, che passando attraverso la massa in combustione, assolve alla duplice funzione di non far elevare oltre certi limiti la temperatura del forno, e di arricchire di idrogeno il gas di carbone. Questo passa quindi attraverso opportuni filtri e depuratori, nei quali abbandona la cenere, le scorie, tutte le impurità anche minime che lo accompagnavano, e giunge alla tuberia d’aspirazione del motore, al posto della miscela aria-benzina di solito prodotta dal carburatore. Nessuna modifica notevole va dunque apportata al motore, salvo l’eventuale applicazione di una farfalla commutatrice all’ammissione per ottenere a volontà l’alimentazione a benzina o a “gassogeno”; ma negli ultimi apparati anche questo dispositivo va divenendo superfluo, stante l’ottimo comportamento del “gassogeno” anche all’avviamento a freddo, reso possibile da un ventilatore-aspiratore, azionato elettricamente dalla batteria di bordo.
Come si vede, il “gassogeno” è apparentemente semplice; però molti studi e esperienze è costato il raggiungimento della maggior leggerezza (oggi un apparato completo per l’ “Alfa” non supera i 130 kg e per la “Balilla” i 70-80 kg) mediante l’impiego di mattoni isolanti refrattari leggerissimi e facilmente intercambiabili; la costruzione di griglie resistenti all’altissima temperatura del forno grazie a materiali e leghe accuratamente selezionate; la sagomatura opportuna del “gassogeno” per avere la più larga autonomia e il più efficiente rendimento senza deturpare le linee della vettura e senza occupare troppo posto; la sistemazione dei filtri e depuratori in posizione accessibile e investita dalla corrente d’aria per il buon raffreddamento; il calcolo delle sezioni e del percorso dei tubi d’ammissione per diminuire le resistenze nel rapido movimento del gas. Si è dovuto studiare con molta cura la quantità e la temperatura del gas; il modo più efficace di epurarlo senza ridurne la velocità, senza nuocere la compressione del motore, ecc., ecc.
Ordinariamente il generatore vien sistemato nella parte posteriore della macchina, a guisa di baule, e per esempio nella “Ballila-Ferraguti”, come nella “Ford-Deutz” non si nota assolutamente la differenza. Nella guida interna “Alfa” di 2300 cmc del gen. Agostini il generatore fu sistemato addirittura nell’interno della macchina; ma questa disposizione presenta qualche inconveniente. I filtri e depuratore possono venire nascosti nei parafanghi, soprattutto ora che le tendenze aerodinamiche vogliono questi ampi e avvolgenti; nella “Balilla” a tre marce invece furono sistemati in una falsa ruota di scorta e sotto le pedane, mentre il depuratore-gorgogliatore trovò allogamento nel non più necessario serbatoio della benzina.

Caricato il generatore col carbone di legna (l’ “Alfa” del prof. Ferraguti ha un’autonomia di 350/400 km, e la “Balilla” di 250/300) immettendovelo comodamente dall’ampio bocchettone superiore per mezzo di pulitissimi sacchetti di carta o di tela, si accende il fuoco dalla bocchetta inferiore per mezzo di uno straccio qualsiasi; però è in corso di esperimento un sistema di accensione elettrico. Immediatamente dopo, il pilota agisce (premendo un pulsante) sull’aspiratore-ventilatore (il cui funzionamento è simile a quello di un comune ventilatore da forgia) che attiva la combustione del carbone e la produzione del gas; qualche minuto dopo si può senz’altro avviare il motore e partire. Questo, all’ingrosso, il funzionamento del “gassogeno”; il guidatore in marcia non ha da regolare, oltre l’acceleratore e l’eventuale avanzo all’accensione, la produzione del vapore acqueo agendo su un apposito regolatore (simile ai comuni economizzatori delle macchine a benzina).
In caso di fermata, quando necessita spegnere il motore, si riparte di solito agendo brevemente sull’aspiratore-ventilatore, e solo quando l’arresto è stato molto lungo bisogna riaccendere il carbone. È la stessa aspirazione del motore, come si è già detto, che alimenta la combustione. La cenere si raccoglie nell’estremità inferiore del generatore, e viene poi evacuata; la pulitura di filtri e depuratori, semplicissima, consistendo nello scarico dell’acqua che vi si accumula, e nel rapido lavaggio, si effettua ogni mille km, ed anche meno frequentemente.
Il consumo di carbone di legna si può calcolare in 17 o 18 kg per 100 km per l’ “Alfa” 1750 cmc sovralimentata, e in 14 o 15 kg per 100 km per la “Balilla”, con una velocità massima ottenibile di 130/130 km per la prima e di 70 a 75 km per la seconda. Nessun inconveniente arreca al motore, come si è controllato, il gas di carbone; si ha anzi un più basso consumo d’olio, non solubilizzato dal gas con conseguente miglior lubrificazione, minori incrostazioni, minore usura delle candele, funzionamento meno brutale, e quindi un molto maggior numero di chilometri di percorrenza prima che sia necessario effettuare le revisioni.

Naturalmente il “gassogeno” non è ancora assolutamente perfetto; ma si può senz’altro auspicarne la sua generalizzazione, per gli enormi vantaggi economici che offre. La manutenzione non può e non deve preoccupare l’utente, essendo semplicissima e rapidissima. Connesso al problema dei “gassogeni”, e interdipendente da questo, v’è, com’è facile comprendere, quello dei rifornimenti; ma esso è suscettibile di rapida soluzione, non appena il numero degli utenti di “gassogeni” sarà, com’è augurabile, aumentato convenientemente. È bene ricordare ancora una volta che abitabilità, robustezza, durata, portata utile della macchina adattata a “gassogeno” non vengono in nulla modificate.
Diminuisce solo la potenza del motore perché a parità di cilindrata la miscela aria-gas ha minor potere calorifico di quella con benzina carburata. Ma questo avviene nell’attuale periodo di transizione, in cui i “gassogeni” vengono applicati su macchine studiate per funzionare a benzina; e l’inconveniente, se pur così si deve chiamarlo, è compensato ampiamente dal molto minor costo per chilometro.
Basterà che le case costruttrici provvedano motori con tasso di compressione maggiore per restituire a pieno il valore della potenza massica; e anche questo è solo questione di tempo.
Oltre che nell’automobilismo turistico il “gassogeno” è destinato a diffondersi ampiamente negli autotrasporti — oggi costosissimi — nella motonautica e nella trazione ferroviaria, in sostituzione dei “Diesel”. Si stanno studiando le opportune trasformazioni da apportare a questi motori per renderli atti al funzionamento a gas.
Sappiamo altresì che si stanno conducendo studi per l’applicazione agli aeroplani, il che sarebbe un vantaggio anche dal unto di vista della sicurezza, grazie alla ininfiammabilità del carburante solido. Queste applicazioni esigono il contributo ab imis dei costruttori; ma possiamo esser certi che non mancherà il necessario coordinamento per la soluzione di un problema di alta importanza nazionale.”