Gas illuminante: usi, lampade a incandescenza

Il gas illuminante, noto anche come gas di città, è stato uno dei protagonisti della modernizzazione urbana dell’Ottocento. La sua composizione era variabile, ma comprendeva principalmente idrogeno, monossido di carbonio e metano, ottenuti attraverso la distillazione secca del carbone fossile in assenza di aria. Questo processo, chiamato pirolisi del carbone, non solo produceva il gas, ma anche sottoprodotti come catrame e coke, che trovarono a loro volta importanti impieghi industriali.

Il gas illuminante possedeva un potere calorifico medio di circa 20,5 kJ per litro, sufficiente a garantire una combustione luminosa e duratura, rendendolo adatto per alimentare lampade e bruciatori. La sua introduzione segnò una vera rivoluzione nel campo dell’illuminazione, sostituendo progressivamente l’uso di torce, candele e lampade a olio.

Il gas illuminante era utilizzato prevalentemente per l’illuminazione pubblica dei centri urbani, da cui deriva il nome gas di città. Parigi, la ville lumière, dove iniziò il periodo della Belle Epoque adottò l’illuminazione stradale a gas già nel 1820. Solo  Baltimora precedette Parigi e vide le sue strade illuminarsi già nel 1816.

Il gas di città era distribuito in apposite tubazioni lungo le strade, le quali consentivano di distribuire il gas fino ai bruciatori posti sulla sommità dei lampioni. L’illuminazione era consentita per diffusione dalla fiamma del bruciatore. Solo successivamente, alla fine dell’800  fu utilizzato nelle cucine a gas ed infine negli scaldaacqua a gas.

Usi domestici e industriali

Ben presto, il gas di città non rimase limitato all’illuminazione pubblica: già dalla seconda metà dell’Ottocento fu introdotto nelle abitazioni e nelle attività commerciali.

-In cucina, sostituì progressivamente la legna e il carbone, consentendo una cottura più rapida e pulita.

-Negli scaldabagni, rese disponibile acqua calda a richiesta, migliorando notevolmente le condizioni di vita.

-Nell’industria, trovò applicazione in numerosi processi che richiedevano calore costante e facilmente regolabile.

Lampade a incandescenza e gas illuminante

Quando Thomas Edison nel 1879 perfezionò e brevettò le lampade a incandescenza scoperte da Wilson Swan iniziò a diffondersi il sistema di illuminazione pubblica elettrica. Esso  fu attuato a New York nel 1882. Con il tempo tale sistema prevalse rispetto all’illuminazione a gas e il gas illuminante fu destinato alla produzione di calore per uso domestico e come tale distribuito mediante reti di tubazioni con il nome di gas di città.

Attualmente accanto al gas di pirolisi, in misura sempre maggiore, sono destinati all’uso domestico altri gas tra cui il gas di gasificazione dei distillati petroliferi leggeri, in gas di conversione con vapore d’acqua di idrocarburi gassosi e ancor più il metano.

Fino al ventesimo secolo i chimici non avevano grandi conoscenze in relazione alla composizione e alla struttura molecolare dei diversi tipi di fossili. Ritenevano infatti fossero costituiti da carbone di legna mescolato con impurezze contenenti idrogeno. Un gas illuminante di origine sintetica è il Blau gas  simile al propano, che veniva prodotto decomponendo gli oli minerali in storte tramite calore e comprimendo la nafta risultante fino a quando non si liquefaceva. Chimicamente, il  Blau gas è simile al gas di carbone, ma, a differenza del gas di carbone, è privo di monossido di carbonio.

Fossili

Solo tramite studi successivi si è giunti alla classificazione dei fossili sulla base della loro età geologica ovvero a partire dal carbon fossile più recente in torba, lignite, litantrace e antracite.

I fossili, infatti, si sono originati dalla trasformazione del legno e di altre parti vegetali attraverso il processo di carbogenesi  e quanto più tale processo è avanzato tanto maggiore è la percentuale di carbonio presente. Gli elementi presenti in essi oltre al carbonio  sono  idrogeno, ossigeno, azoto e zolfo e composti aromatici policondensati.

Se il carbone fossile è sottoposto a riscaldamento fuori dal contatto con l’aria avvengono trasformazioni chimiche dette di pirolisi che modificano la struttura del materiale tramite rottura di legami carbonio-carbonio  e carbonio-ossigeno.

La pirolisi, detta anche distillazione secca, produce sostanze che, alle temperature di reazione volatilizzano. Alcune di queste rimangono allo stato gassoso anche a temperatura ambiente come NH₃,H₂, CH₄, CO. Vi sono poi sostanze che condensano come acqua e alcuni composti aromatici. In seguito allo sviluppo di sostanze volatili, il residuo solido da cui sono sfuggite risulta arricchito di carbonio ed è detto coke.

Dal processo di pirolisi si ottiene il gas combustibile e, per ottenere alte rese, si usano litantraci ad alto contenuto di sostanze volatili che meglio si prestano al processo di distillazione secca ovvero quelli denominati a lunga fiamma. Si opera alla temperatura di 900-1000°C per evitare la pirolisi dei prodotti gassosi ed ottenere maggiori rese. La presenza di monossido di carbonio rende tale gas particolarmente pericoloso.

Limiti e problemi di sicurezza

Nonostante i vantaggi, il gas illuminante presentava seri problemi di sicurezza. La sua composizione comprendeva infatti grandi quantità di monossido di carbonio, gas altamente tossico e potenzialmente letale. Le perdite dalle tubature o l’uso in ambienti poco ventilati causavano frequenti casi di intossicazione. Inoltre, il rischio di esplosioni e incendi era elevato, soprattutto nei centri urbani con reti estese.

Declino e sostituzione

Il declino del gas illuminante iniziò progressivamente alla fine del XIX secolo con la diffusione dell’illuminazione elettrica. Le prime lampade a incandescenza, sviluppate da Thomas Edison e Joseph Swan negli anni ’70-’80 dell’Ottocento, offrirono un’alternativa più sicura, più efficiente e meno costosa alla lunga distanza. L’elettricità, a differenza del gas, non produceva fumi né rischi di intossicazione, e soprattutto non comportava pericoli di esplosioni o incendi legati a fughe accidentali. Inoltre, le reti elettriche potevano alimentare non solo lampade, ma anche motori e macchinari, aprendo la strada a una nuova era industriale e urbana.

Nel corso del XX secolo, anche gli usi domestici del gas illuminante iniziarono a ridursi. Le reti cittadine furono progressivamente adattate per il trasporto di gas naturale, più ricco di metano, meno tossico e con un potere calorifico superiore. Questa transizione si consolidò soprattutto a partire dagli anni ’50-’60, quando molti Paesi europei avviarono vaste campagne di conversione degli impianti domestici e industriali.

Un ulteriore fattore che accelerò la sostituzione fu la sicurezza: il gas illuminante conteneva alte concentrazioni di monossido di carbonio (CO), gas inodore e velenoso, responsabile di numerosi incidenti domestici e avvelenamenti. La scoperta e lo sfruttamento di grandi giacimenti di gas naturale rese quindi evidente l’opportunità di abbandonare il gas di città.

Parallelamente, l’uso del gas come combustibile non scomparve del tutto, ma cambiò natura: da fonte per l’illuminazione, divenne sempre più legato a usi termici (cucina, riscaldamento, produzione di acqua calda sanitaria). Nel frattempo, l’elettricità assunse il ruolo predominante nell’illuminazione e nell’alimentazione dei dispositivi tecnologici.

Il passaggio dal gas illuminante al gas naturale rappresenta quindi un momento cruciale della transizione energetica del Novecento. Non si trattò soltanto di una sostituzione di combustibile, ma di un vero e proprio cambiamento nei sistemi urbani, nelle abitudini quotidiane e nei modelli di consumo energetico.

Eredità storica

Nonostante la sua dismissione, il gas illuminante rappresenta una tappa fondamentale nella storia delle tecnologie energetiche: ha trasformato le città, migliorato la qualità della vita urbana e preparato il terreno all’elettrificazione. Inoltre, ha contribuito allo sviluppo delle prime reti di distribuzione urbana, che in seguito furono adattate al trasporto del gas naturale, ancora oggi alla base dei sistemi energetici di molte nazioni.

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