Questo tipo di condense non vanno confuse con quelle dei più recenti generatori a biomassa a condensazione, i cui camini funzionano a umido, la cui condensa è un prodotto assai diverso da quelli trattati in questa pagina.
Questi generatori a biomassa a condensazione di ultima generazione sono della stessa famiglia dei generatori a gasolio e a gas a condensazione, a camera stagna e a tiraggio forzato che hanno una combustione ottimale, un alto rendimento e quindi una bassissima temperatura dei fumi in uscita che è al di sotto del punto di rugiada, il cui tiraggio è garantito dal ventilatore elettrico e pertanto hanno una elevata formazione di condensa che è prevalentemente acquosa priva di ogni corposità vischiosa, a parte qualche particella microscopica di incombusto carbonico che la potrà tingere di bruno scuro, assieme a micropolveri di varia composizione e granulometria che potranno addensare lievemente la soluzione acquosa che potrà essere magari anche leggermente acida.
Generatori a condensazione (a gas, gasolio, biomassa)
Queste invece sono le condense comunemente dette catrame, creosoto, pece:
Quando la norma sui camini degli impianti termici a biomassa, tratta del caso “del loro funzionamento a umido”, non intende la condensa “fluido-catramosa” ma esclusivamente quella liquido-acquosa (vapore acqueo condensato con al massimo una colorazione scura dovuta alla presenza di un minimo di composti incombusti che la tingono ma che non impeciano le pareti e che può essere eliminata regolarmente con lo scarico condensa); la condensa catramosa invece non è acqua e se vi fosse non consentirebbe alcun funzionamento del camino e non potrebbe essere eliminata in alcun modo da nessun scarico della condensa.
Questo tipo di condensa acquosa e non catramosa, si può avere solo nel caso dei generatori a condensazione funzionanti a pellet che attualmente è l’unica biomassa che consente una combustione ottimale, controllata, regolare e automatica, quasi perfetta e con pochissima se non nulla formazione di incombusti che potrebbero impeciare/incrostare le pareti del generatore e dell’impianto fumario.
Il catrame di legna che troviamo nei camini, nei tubi fumo e nei generatori di calore a legna e derivati è un insieme di composti complessi di carbonio e di altre sostanze incombuste, non bruciati a causa di:
-mancanza di sufficente ossigeno nella camera di combustione;
-mancanza di energia nella camera di combustione a causa del raffredamento per eccesso di tiraggio, passagio di fluidi troppo freddi nelle tubature dei termocaminetti ad aria o ad acqua, dove avviene lo scambio termico;
-legna o combustibile legnoso troppo umido o resinoso;
-combustione difettosa per eccesso di legna nella camera di combustione, e per eccesso di dimensione dei ciocchi di legna che comportano una scorretta miscelazione del gas di legna e dell’aria comburente;
-difetto di tiraggio a causa di tubi fumo troppo lunghi e camini non coibentati o di sezione sottodimensionata o con sbocchi in atmosfera di altezza insufficente o di bocche di camino ostruite.
Il termine catrame, da non confondere con il bitume, può indicare almeno due differenti prodotti, dall’aspetto di liquido molto viscoso e scuro, di composizione variabile, ma principalmente costituiti da composti organici ad alta massa molecolare, e basso livello di ossidazione.
Catrame di legna
Il catrame di legna viene prodotto principalmente da legno e dalle radici di pino e legni ricchi in resina, per distillazione pirolitica distruttiva. La sua produzione e commercio ha dato un contributo importante nelle economie di nord Europa e America coloniale. Il suo utilizzo principale era di preservante e calafatante per le navi lignee; il più grande utilizzatore è stato la Royal Navy. La domanda commerciale è diminuita con l’avvento delle navi in ferro e acciaio. Prodotti analoghi possono essere ottenuti anche da altre forme di materia organica come la torba.
Catrame minerale
Il catrame minerale fa parte della categoria nei materiali bituminosi, ed è un composto che deriva dalla distillazione secca del carbone fossile, in particolare del litantrace, il più importante carbone fossile; si presenta come un liquido denso di colore nero o bruno, ed è considerato un sottoprodotto della produzione del carbon coke. Prodotti minerali simili derivano da idrocarburi fossili. Da un punto di vista chimico e fisico, il catrame è un sistema colloidale costituito da un’elevata quantità di sostanza organica e da acqua, quest’ultima in quantità variabile del 2-5 %.
La sostanza organica presente nel catrame minerale è rappresentata soprattutto da idrocarburi alifatici e policiclici aromatici (IPA) ed in proporzioni minori da altre sostanze contenenti ossigeno, azoto e zolfo. Data però la variabilità chimica del carbon fossile, dipendente dalla natura della matrice organica originaria e dalle differenti tecnologie esistenti per attuare la distillazione secca, il catrame può presentare differenti proporzioni dei suoi costituenti principali sopra citati.
Allo stato grezzo è impiegabile come combustibile, impermeabilizzante per tetti (e tettoie), per la produzione di nerofumo e altri antisettici, ed infine, opportunamente privato della sua quota di acqua (deacquificazione), può costituire la base di partenza per la produzione di importanti miscele di maggior uso pratico: le frazioni che si ottengono dalla sua distillazione sono infatti gli oli leggeri, medi, pesanti e gli oli di antracene, mentre il residuo costituisce la pece di catrame.
Pur avendo un aspetto molto simile a quello del bitume, il catrame è una sostanza più concentrata e di minor pregio a causa della maggiore instabilità termica e chimica dei suoi costituenti.
Il creosoto, dal greco kréas (carne) e sózein (salvare), è il nome comune di diversi prodotti, di differente composizione, derivanti dalla distillazione o di legna, o di catrami minerali.
I derivati minerali contengono fenoli, cresoli e IPA. Si tratta di liquidi, poco solubili in acqua e solubili in solventi organici. Veniva un tempo impiegato per la conservazione del legno.
Il più comune derivato dal legname è un miscuglio di fenoli ed eteri fenolici che si ottiene dalla distillazione tra 200-225 °C del legno di faggio. È un liquido incolore, poco solubile in acqua e solubile in solventi organici. Contiene il 50-60% di guaiacolo e creosolo. Un tempo veniva usato in medicina per il suo potere antisettico, anticatarrale e antipiretico, viene tuttora utilizzato in endodonzia come disinfettante nelle otturazioni provvisorie.
I creosoti vengono utilizzati come:
conservante per il legno usato dall’inizio del ‘700 (difatti era largamente utilizzato come impregnante per le traversine ferroviarie in legno)
insetticida, fungicida, erbicida
schiumogeno nel processo di flocculazione dei minerali
alimentatore nei processi di produzione di nerofumo
nella produzione di emulsioni disinfettanti
per ottenere oli flussanti utilizzati come leganti
https://it.frwiki.wiki/wiki/Cr%C3%A9osote
Il creosoto è una sostanza scoperta tra il 1830 e il 1832 dal chimico tedesco Karl von Reichenbach che la chiama Kreosot , una parola formata da due parole greche : kreas , carne, carne e sôzein , che salva e protegge.
Nel 1875 , Antoine Béchamp , che ha evidenziato alcune proprietà della sostanza, ha inventato la forma verbale creosoter .
Il creosoto ha l’aspetto di un materiale duro, pastoso o appiccicoso e lucido, fortemente odoroso. Si trova nel deposito croccante depositato da vapori e fumi che salgono in un camino o contro una parete fredda.
È estremamente combustibile (al di sopra di una certa temperatura). Contiene addirittura, in volume, un potenziale energetico maggiore rispetto al legno . Può incendiarsi in caso di accumulo ( incendio del camino ). Il creosoto è il prodotto della combustione incompleta della legna , come avviene nella maggior parte dei camini tradizionali e negli inserti funzionanti con un basso afflusso d’aria.
Il creosoto è formato da goccioline di catrame che si condensano sulle superfici più fresche dell’apparecchio e del camino (il bistrage).
Raffinato, fornisce catrame di carbone da olio ( catrame di carbone ), tossico e cancerogeno che è stato utilizzato come pesticida per la conservazione del legno.
La sua composizione varia a seconda del legno o del carbone e del processo di produzione.
Classificazione in base al contenuto
In base alla loro composizione si parla di creosoti di tipo A, B e C. Tutti contengono più dell’80% di idrocarburi policiclici aromatici (IPA) più o meno volatili a seconda del numero di anelli aromatici e del loro peso molecolare , ancora non molto biodegradabili, molto poco solubili in acqua e facilmente adsorbibili alla materia organica, ma contengono anche più o meno fenoli e composti eterociclici di zolfo, ossigeno e azoto. Il tipo B è utilizzato in Francia fino al 2018 per i pali e il tipo C per le traversine ferroviarie. Il tipo C deriva dall’ebollizione della frazione più volatile e ha un odore meno forte).
Creosoto di legno
È un liquido giallo chiaro, viscoso e oleoso, con un odore pungente di fumo e un sapore di bruciato. Viene prodotto industrialmente riscaldando a temperature elevate il legno di faggio e altre specie o la resina del cespuglio di creosoto .
La sua composizione chimica è molto diversa da quella del creosoto di carbone:
guaiacolo
4-etilgaiacolo
creosolo ,
cresoli ,
xilenoli
o-Cresol (en)
e altri fenoli di tipo vegetale (diversi da quelli derivati dai prodotti petrolchimici ).
È stato usato come disinfettante , lassativo e nel trattamento della tosse, da allora sostituito da farmaci più recenti. La popolare ricetta giapponese (di origine cinese) dell’antidiarroico giapponese Kampo contiene come componente principale 133 mg di creosoto di legno ( legno di faggio , acero o quercia ) per dose (per adulti) Il creosoto di legno era noto anche per proteggere il legno dalla sua degradazione dal sole e dalla pioggia.
Creosoto di catrame di carbone
Questo creosoto viene distillato dal catrame grezzo prodotto in una cokeria . È composto principalmente da idrocarburi policiclici aromatici (IPA), ma le sue proprietà derivano anche dai fenoli e dai cresoli in esso contenuti.
Il creosoto può contenere più di 30 IPA diversi, la cui concentrazione totale può raggiungere l’85% del prodotto.
I più importanti di questi IPA sono:
acenaftene
acenaftilene
naftalene
fenantrene
antracene
fluorene
fluorantene
crisene
trifenilene
benzo [a] antracene
Benzo [b] fluorantene
benzo [k] fluorantene
benzo [a] pirene
Il creosoto di catrame di carbone è un liquido nero o ambrato, puzzolente, denso e oleoso. È stato il curatore del legno più utilizzato al mondo, principalmente per i pali del telefono e per il legname da attraversamento ferroviario o marittimo.
Secondo l’associazione americana Wood Preservers , “è un distillato derivato interamente dal catrame dalla carbonizzazione del carbone bituminoso ”. In alcune applicazioni, per sigillare il legno, viene utilizzata una miscela di catrame di carbone e distillati di catrame di carbone.
Il catrame di carbone è stato utilizzato in medicinali per trattare ad esempio la psoriasi , la forfora sul cuoio capelluto e come repellente per i pesticidi per gli animali (uccelli), come insetticida e fungicida .
Tossicologia
Vari studi attribuiscono al creosoto un potere cancerogeno . Il creosoto è considerato un ” cancerogeno di gruppo 2A ” dall’Agenzia internazionale per la ricerca sul cancro (IARC).
Un’analisi delle cause di morte di molte professioni ha concluso che vi è un aumento del rischio di morte per cancro allo scroto nelle persone esposte al creosoto (è anche un cancro comune negli spazzacamini ). Più in generale , epiteliomi maligni , 1/3 dei quali erano cancro allo scroto, sono stati segnalati in diversi casi clinici relativi a lavoratori esposti al creosoto. Esiste uno studio di coorte ma svolto in ritardo e che quindi ha sofferto di un numero troppo esiguo di soggetti di studio.
Per lo IARC; “Ci sono (nel 1998) prove sufficienti di cancerogenicità negli animali da laboratorio” per catrami di carbone, creosoto, oli di creosoto, antracene e oli di pece di carbone e ci sono prove sufficienti che l’esposizione professionale ai catrami di carbone, come avviene durante la distillazione distruttiva del carbone, è una causa dell’insorgenza del cancro della pelle negli esseri umani (IARC, 1984a). I risultati dei pochi studi disponibili su altre esposizioni professionali al catrame di carbone sono compatibili con questa valutazione.
Effetti sulla salute del creosoto di catrame di carbone
Secondo l’ATSDR, l’ingestione di cibo o acqua potabile contaminati da alti livelli di creosoto di catrame di carbone può causare bruciore alla bocca e alla gola e dolore allo stomaco.
Un breve contatto diretto con grandi quantità di creosoto di catrame di carbone può causare un’eruzione cutanea o una grave irritazione della pelle, ustioni chimiche sulla superficie degli occhi , convulsioni e confusione, attacchi ai reni o al fegato e persino causare perdita di coscienza o morte .
Il contatto diretto della pelle con basse dosi di miscele di creosoto o dei loro vapori può provocare una maggiore sensibilità alla luce, danni alla cornea e danni alla pelle.
Un’esposizione più lunga ai vapori di creosoto può causare irritazione delle vie respiratorie .
La US Environmental Protection Agency ha riconosciuto il creosoto di catrame di carbone come probabile cancerogeno per l’ uomo, sulla base di due studi (su esseri umani e animali). Per l’ente federale statunitense OSHA ( Occupational Safety and Health Administration ), l’esposizione consentita nell’aria non deve superare 0,2 milligrammi di creosoto di catrame di carbone per metro cubo d’aria (0,2 mg / m 3 ) sul posto di lavoro durante una giornata di 8 ore, e l’EPA ( Environmental Protection Agency ) richiede la segnalazione di qualsiasi fuoriuscita accidentale o rilascio nell’ambiente di una libbra ( 0,454 kg ) e oltre il creosoto.
Nei bambini: non esiste una via specifica di esposizione dei bambini al creosoto, ma la loro pelle e le mucose sono più sensibili al passaggio percutaneo di prodotti di tipo idrocarburico. Si presume che abbiano gli stessi effetti sulla salute degli adulti, ma non è noto se i bambini siano più suscettibili a loro rispetto agli adulti.
Negli adulti sul posto di lavoro: uno studio (2005) sulla mortalità di 2.179 dipendenti di 11 fabbriche negli Stati Uniti che hanno trattato il legno con creosoto, non ha trovato prove affidabili di un aumento del rischio di morte per cancro o malattie non maligne in questi lavoratori (in questo pannello, alcuni lavoratori erano stati colpiti dal creosoto dal 1940 al 1950 e il periodo di osservazione era 1979-2001, per una durata media di occupazione di 12, 5 anni Un terzo dei soggetti dello studio è stato impiegato per più di 15 anni.
In Francia i pali di legno con creosoto sono sempre meno utilizzati e le “lignarde” RTE hanno dovuto indossare tute protettive dal 2013, a seguito del recepimento della direttiva europea del 2001 nel 2003, che avvertiva di un rischio cancerogeno “. inizialmente stimato “e notevolmente ridotto il livello massimo di esposizione dei lavoratori.
La pece è un liquido altamente viscoso di colore nero ricavato dalla distillazione di catrami (bitume, catrame di carbone o catrame di legno).
Dal punto di vista chimico, è una miscela costituita essenzialmente da idrocarburi e composti eterociclici, cioè una classe di sostanze.
È una sostanza impermeabile, nonché un potente collante.
Con il termine bitume si intende una miscela di idrocarburi naturali o residuati derivanti dalla distillazione o raffinazione del greggio.
Il bitume, a differenza del catrame, appartiene alla categoria dei materiali bituminosi.
I bitumi possono essere naturali o artificiali.
I bitumi naturali sono molto diffusi sulla crosta terrestre. Costituiscono in qualche caso il materiale impregnante di molte rocce di tipo sedimentario (arenarie e calcari, e in questo caso si parla di asfalti naturali), oppure si presentano sotto forma di vene o sacche nel sottosuolo o come affioramenti superficiali di estensione variabile, veri e propri laghi alimentati da vene sotterranee. I bitumi naturali si trovano soprattutto in Canada, a Trinidad, nel Venezuela, in Messico, a Cuba, nel Colorado, Palestina e in svariati altri paesi. In Europa i giacimenti più importanti si trovano in Sicilia, specialmente a Ragusa, e in Abruzzo dove però non sono più sfruttati.
I bitumi artificiali o bitumi di petrolio possono sostituire egregiamente quelli naturali anche se presentano rispetto a questi ultimi una minore stabilità a causa di una minore percentuale di asfalteni. Si ottengono dalla distillazione del greggio.
Caratteristiche chimico-fisiche
Il bitume è una sostanza di colore da bruno a nero, ha consistenza semisolida viscoelastica, è termoplastico, ma non presenta una temperatura di fusione ben definita.
I bitumi sono impermeabili all’acqua, parzialmente solubili in molti solventi organici apolari, quali il benzene, il tetracloruro di carbonio ed il cloroformio e sono completamente solubili in solfuro di carbonio.
All’analisi chimica i bitumi presentano una percentuale in peso di carbonio e di idrogeno intorno rispettivamente all’80% e al 10%. Generalmente si ritiene che non possano esistere due bitumi chimicamente identici, dato che la composizione chimica effettiva dipende dalla composizione del petrolio grezzo da cui deriva (variabile anche nel tempo per un medesimo giacimento), dei processi di raffinazione (e altri) impiegati per produrlo, dalle reazioni che subisce durante il suo utilizzo[1].
Tramite solubilizzazione frazionata, precipitazione e tecniche cromatografiche è possibile separare un bitume in frazioni più omogenee. La più classica di tali separazioni prevede di comporre il bitume in quattro classi di composti, distinte dalla loro separabilità: saturi, aromatici, resine e asfalteni[1].
Da un punto di vista strutturale, il bitume può essere visto come una emulsione in cui micelle di asfalteni circondati da resine e aromatici sono disperse in una fase fluida di idrocarburi saturi[2].
La percentuale di contenuto di zolfo, ossigeno e azoto è assai variabile: lo zolfo, ad esempio, a seconda della provenienza, può variare dall’1% al 10%.
Per ossidazione all’aria e prolungata esposizione agli agenti atmosferici (sbalzi termici, ecc.) il bitume subisce un invecchiamento con decadimento delle sue proprietà. Questo processo consiste essenzialmente in una ossidazione dei componenti oleosi e delle resine asfaltiche; si ha così un aumento del tenore di asfalteni ed il bitume indurisce, perdendo elasticità.
Per le sue proprietà (legante a caldo, impermeabile, isolante), il bitume è largamente usato per pavimentazioni stradali, manti impermeabili, isolamenti elettrici.
A dispetto del nome, il bitume ossidato è il principale componente della catramina, una vernice economica impermeabilizzante e protettiva, utilizzata per proteggere strutture metalliche esposte all’umidità e quindi alla corrosione, e per creare guaine impermeabili su tetti e coperture.
Si parla di bitume come legante dei mattoni nelle costruzioni edilizie babilonesi (la Bibbia, Genesi 11:3). Così era tradizionalmente stata costruita la incompiuta e famosa torre di Babele. Dal bitume si ricava la pece, indispensabile nell’industria navale fin dai suoi albori.
Depositi catramosi infiammabili e combusti
Incombusto catramoso incendiatosi prodotto da una termostufa che riscalda l’acqua, abbinata ad un impianto termico a gas metano:
Incendi di edifici a seguito della combustione della caliggine
Intervento dello spazzacamino e dei vigili del fuoco su un camino incendiatosi
Canne fumarie fratturatesi a seguito dell’incendio della fuliggine
Comignoli con retine antivolatili intasate di catrame al punto che il camino non tirava più:
La norma UNI EN 10683 nuova versione del 2022 (relativa ai soli combustibili solidi)
prevede questi scarichi delle condense acquose per gli impianti fumari funzionanti a umido che hanno senso unicamente per i generatori a condensazione.
Questi scarichi condensa sono uno spreco inutile negli impianti normali funzionanti a secco, quello che caso mai servirebbe alla base del camino sarebbe una camera di raccolta, nel caso in cui vi fosse una cattiva combustione che producesse condense catramose che potrebbero scivolare sino ad essa riempiendola; camera di raccolta depositi che dovrebbe essere fatta con un elemento rimovibile e se necessario sostituibile, così come per i canali da fumo nel caso malaugurato che dovessero impeciarsi; qualora il deposito catramoso non fosse facilmente rimovibile, asportabile, pulibile.
In questi casi lo scarico della condensa (che non è acquosa ma catramosa) non servirebbe a nulla e sarebbe un inutile spreco:
Il caso del camino senza copertura del comignolo da cui possono entrare l’acqua piovana o la neve, non trasforma un impianto termico che non produce condense con uno scarico fumi funzionante a secco in uno che funziona a umido, poiché l’acqua piovana non va considerata come una condensa e l’umidità del camino non si trova anche nel generatore e nel canale da fumo.
L’acqua piovana non è una condensa ma raffreddando il camino e i fumi protebbe provocarla abassando il punto di rugiada dei fumi.
Anche in questo caso si avrebbe come risultato alla base del camino la formazione di una poltiiglia che difficilmente potrebbe essere scaricata con una normale tubatura usata per lo scarico delle condense acquose laddove gli impianti termici e di scarico funzionano a umido.