La combustione e i suoi effetti

La combustione è una reazione chimica che consiste nell’ossidazione di una sostanza combustibile da parte di una sostanza comburente. Le sostanze combustibili sono svariate e si possono trovare allo stato solido, legno, carbone, carta, allo stato liquido, petrolio, benzine, solventi, e allo stato gassoso, propano, butano ecc.. La sostanza comburente per eccellenza è l’ossigeno, presente nell’atmosfera con una concentrazione del 21%. L’enorme diffusione dei materiali combustibili e la presenza, praticamente costante, del comburente fanno si che qualsiasi luogo possa essere considerato a rischio d’incendio. Fortunatamente, la sola presenza del combustibile e del comburente non è sufficiente ad innescare la reazione di combustione, infatti per dare inizio a tale fenomeno devono necessariamente verificarsi una serie di circostanze. La prima condizione da soddisfare è quella legata al campo di infiammabilità tipico di ogni sostanza combustibile; in pratica per ogni materiale combustibile esiste una tabella dove vengono riportati i valori percentuali limite, inferiore e superiore, entro i quali la miscela combustibile/comburente può dar luogo ad una combustione, al di sotto o al di sopra di tali valori la combustione non avviene. L’altra condizione fondamentale è la temperatura; per avviare una combustione bisogna che il materiale combustibile raggiunga una certa temperatura, l’aumento della temperatura può essere generato da una scintilla, da una fiamma, per sfregamento o da una reazione chimica, una volta avviata la combustione sarà essa stessa a generare il calore necessario al proprio sostentamento. Combustibile, comburente e temperatura, sono gli elementi che costituiscono il cosiddetto “triangolo del fuoco“, in assenza di uno di questi tre elementi la combustione non può aver luogo, si tenga presente, infatti, che la maggior parte delle tecniche di estinzione degli incendi consistono proprio nel sottrarre al fuoco uno di questi tre elementi.

Due modi particolari attraverso cui è possibile innescare una combustione sono: l’autocombustione e l’autoaccensione;

• L’autocombustione si ha quando la temperatura di un materiale combustibile, miscelato con un’adeguata percentuale di ossigeno, viene innalzata fino al punto di farlo bruciare spontaneamente, cioè senza che l’innesco sia stato causato da una fiamma o da una scintilla.
• L’autoaccensione si ha quando una sostanza brucia senza l’apporto di energia dall’esterno, in questo caso infatti, magari a seguito di una forte reazione chimica, la temperatura del combustibile si innalza spontaneamente fino al punto di avviare una combustione.

Prodotti della combustione

Durante il processo di combustione parte del materiale combustibile si trasforma in gas e vapori, la natura e la quantità di questi gas dipendono dal tipo di combustibile e dalle condizioni in cui la reazione avviene. Ad esempio, la combustione del carbone genererà vapore acqueo e anidride carbonica, in ambienti caratterizzati da un’elevata presenza di ossigeno, oppure fumo e monossido di carbonio in ambienti scarsamente ossigenati. I fenomeni a cui generalmente si assiste durante una combustione sono l’emissione di fiamme, di gas, di fumo e, naturalmente, di calore. La presenza di questi fenomeni influenza l’ambiente circostante e può essere rilevata da dei sensori specializzati collegati ad un sistema di rivelazione incendi.

Fiamme

L’energia generata dal processo di combustione viene dissipata mediante la produzione di calore e di onde elettromagnetiche. Parte delle onde elettromagnetiche prodotte sono nello spettro del visibile e danno vita alle fiamme che oltre ad essere l’indice più evidente della presenza di una combustione in atto, sono anche il maggior veicolo attraverso il quale si propaga l’incendio. In qualche caso si può avere una combustione senza la presenza di fiamme visibili, questo avviene perché le onde elettromagnetiche prodotte non rientrano nell’intervallo dello spettro della luce visibile, ma ricadono in quello dell’infrarosso o in quello dell’ultravioletto.

Gas e Vapori

Durante il fenomeno della combustione vengono prodotti dei gas la cui nocività dipende dal tipo di materiale combustibile e dalla quantità di ossigeno presente nell’aria. I gas comunemente prodotti sono il vapore acqueo, l’anidride carbonica e il monossido di carbonio, altri gas altamente nocivi sono l’idrogeno solforato, l’acido cianidrico, l’ossido di azoto, l’ammoniaca, l’anidride solforosa, ecc.. Tra questi, il gas che miete più vittime è senza dubbio il monossido di carbonio, il monossido non è presente in natura e nasce a seguito di una combustione con scarsa presenza di ossigeno, è un gas molto insidioso in quanto è inodore, incolore e si lega benissimo con l’emoglobina del sangue impedendogli di rilasciare ossigeno ai tessuti, lo scarso apporto di ossigeno crea degli stati di incoscienza e porta, in breve tempo, alla morte per asfissia.

Fumo

I gas e i vapori prodotti dalla combustione hanno una temperatura molto elevata e per questo motivo tendono a risalire molto rapidamente verso l’alto, durante questo moto di risalita trascinano anche delle finissime particelle di materiale incombusto dando vita al fenomeno meglio conosciuto sotto il nome di fumo. Un esempio di fumo è quello formato da particelle di carbonio o da composti organici non bruciati completamente. Quando i componenti di fumi caldi condensano su oggetti più freddi, come le pareti dei comignoli o delle ciminiere, il risultato, se formato principalmente da carbonio, è chiamato “fuliggine” o “nero fumo”. In base al tipo di combustibile il fumo può assumere diverse colorazioni, quindi potremmo avere fumi di colorazione bianca (elevato contenuto di vapore acqueo), neri ( combustione di materiale plastiche), o grigi (mix dei due).

I rischi principali derivanti dalla presenza del fumo sono:

• Ridotta visibilità; la visibilità ridotta rende difficile l’allontanamento dalla zona interessata dall’incendio e rallenta l’intervento del personale di soccorso.
• Panico; la ridotta visibilità e la conseguente difficoltà nel trovare delle vie di fuga favoriscono l’insorgenza del panico, specie tra le persone che non conoscono l’edificio.
• Irritazioni agli occhi e alle vie aeree; il fumo è carico di gas nocivi ad elevate temperature e di particelle finissime incombuste, questi composti irritano gli occhi e le vie respiratorie.
• Gravi danni all’organismo; l’inalazione prolungata dei gas presenti nel fumo può portare ad una rapida perdita di coscienza e alla morte per asfissia.