Il carbone vegetale (o carbone di legna)

Il carbone di legna è un tipo di carbone prodotto a partire da materia vegetale che subisce un lento processo di pirolisi: la legna, sottoposta a temperature di 200-300°C in presenza di scarso o zero ossigeno, perde la sua umidità e si carbonizza, evitando di bruciare completamente e assumendo le proprietà che rendono il carbone così speciale.

Origine del carbone di legna

L’origine del carbone di legna è probabilmente collegata ai primi impieghi complessi del fuoco: sappiamo ad esempio che molti tatuaggi o pitture rupestri utilizzavano il carbone vegetale come pigmento per il colore nero.

La rivoluzione dell’ Età del Ferro non sarebbe stata possibile senza l’utilizzo del carbone di legna, che brucia a temperature più alte del legno.

Il carbone ha anche trovato impiego nella medicina tradizionale come rimedio all’avvelenamento per ingestione, dato che si lega alle tossine impedendo il loro assorbimento da parte del tratto gastrointestinale.

E’ possibile che il carbone di legna sia stato “inventato” dai primi produttori di catrame di betulla: il processo di pirolisi che porta all’estrazione del catrame genera come sottoprodotto un mucchio di legna carbonizzata dalle proprietà molto simili al carbone vegetale prodotto secondo il metodo tradizionale.

La carbonaia

Il metodo tradizionale per produrre carbone di legna è quello della carbonaia, un cumulo di legna e terra che, se correttamente supervisionato e manutenuto, mantiene una combustione controllata per diversi giorni.

Sul terreno viene inizialmente piantato un palo alto circa 3 metri attorno al quale si accatastano pezzi di legna di dimensione crescente man mano che ci si allontana dal palo, inizialmente disposti orizzontalmente e sovrapposti e, in seguito, disposti verticalmente. Lo scopo è quello di ottenere una catasta a forma di cono alta circa due metri e dal diametro di 5-6.

Attorno alla catasta si posiziona quindi una siepe di rami per favorire la circolazione dell’aria all’interno della carbonaia. Il tutto viene poi ricoperto con uno strato di fogliame spesso una decina di centimetri e uno di terra altrettanto profondo, sigillando quasi completamente il mucchio di legna per impedire che entri in contatto con una quantità eccessiva di ossigeno.

Lungo il perimetro inferiore della carbonaia vengono generalmente praticati alcuni fori la cui apertura e chiusura consentirà di controllare il flusso d’aria in ingresso.

Una volta terminata la costruzione della carbonaia, si rimuove il palo centrale creando un camino in cui saranno inserire braci ardenti con un’esca sufficiente ad innescare la combustione della legna; il camino viene quindi chiuso parzialmente inserendo altra legna, foglie e terriccio per far uscire il fumo molto lentamente dalla struttura.

Il processo di carbonizzazione

La produzione di carbone vegetale con le antiche carbonaie era un processo lungo che normalmente richiedeva 6-10 giorni per essere completato (diverse settimane se la carbonaia aveva dimensioni superiori a quelle indicate sopra) e necessitava di un monitoraggio costante dello stato di carbonizzazione del legname.

In condizioni ideali, a partire da 4 tonnellate di legname si potevano ottenere da 600 a 800 kg di carbone di legna, ma il procedimento era suscettibile a numerosi fattori che potevano compromettere la quantità e la qualità di carbone ottenuta.

In molte culture del mondo, questo lavoro delicato era lasciato nelle mani esperte di professionisti del settore, che spesso vivevano isolati dal resto della comunità in apposite capanne (chiamate Köhlerhütte o Köte in Germania, Austria e Svizzera) per controllare costantemente lo stato di lavorazione del carbone che producevano.

Il controllo della carbonizzazione richiedeva l’aggiustamento delle temperature di funzionamento della carbonaia in un periodo in cui i termometri erano del tutto assenti: carbonizzando ad una temperatura di 250-300 °C, infatti, il carbone diventa marrone e prende fuoco facilmente a circa 380 °C; se fatto carbonizzare ad oltre 310 °C, invece, la temperatura di accensione aumenta fino a raggiungere i 700°C.

I carbonai regolavano la temperatura della carbonaia osservando la quantità e la qualità del fumo che fuoriusciva dalla ciminiera: se il fumo era denso e grigio, il legname della carbonaia era ancora troppo umido; un fumo rado e azzurrino, quasi trasparente, indicava invece un ottimo stato di carbonizzazione.

Dopo diversi giorni di carbonizzazione, la carbonaia assumeva un colore molto scuro e il suo volume si riduceva notevolmente a causa della riduzione in volume del legname al suo interno.

Per evitare la formazione di vuoti d’aria capaci di “risucchiare” ossigeno dall’esterno rischiando di incenerire il legname, i carbonai battevano regolarmente con un bastone l’involucro esterno della carbonaia.

Una volta cotto a puntino, il carbone veniva estratto dalla carbonaia (distruggendola a colpi di vanga o bastoni da scavo) e lasciato raffreddare per un paio di giorni sotto uno strato di terra. Il suono che produceva se colpito da una pietra o da un pezzo di metallo indicava al carbonaio la qualità dello stock di carbone prodotto.

Utilizzo del carbone di legna

Oltre al classici utilizzi (calore e cottura di cibo), oggi come in antichità il carbone di legna era il combustibile preferito per la lavorazione tradizionale del ferro, del vetro e dei metalli preziosi.

Il carbone di legna brucia a temperature elevate, raggiungendo i 2700 °C nelle giuste condizioni. Per via della sua porosità è sensibile al flusso d’aria che lo colpisce e il calore generato può essere regolato controllando la quantità d’aria che raggiunge le braci.

Nell’antichità non era raro che intere foreste venissero devastate per produrre carbone da utilizzare per la produzione di ferro e acciaio: nel XVI secolo, in Inghilterra entrò in vigore una legge che limitava l’abbattimento di alberi per la produzione di carbone allo scopo di evitare che l’intera isola fosse denudata dai boschi che la ricoprivano in tempi più remoti.

Il carbone di legna era anche uno dei tre ingredienti di base utilizzati per la produzione di polvere nera, un mix di carbone vegetale, zolfo e nitrato di potassio all’origine di tutte le armi da fuoco antiche e moderne.

Un altro impiego del carbone di legna, osservato anche nel regno animale, è quello di miscela disintossicante: la porosità del carbone di legna intrappola alcune delle tossine presenti nel tratto gastrointestinale (o nell’ acqua) limitando gli effetti nocivi di molti veleni conosciuti.

Questo metodo di disintossicazione è utilizzato anche dai colobi rossi (Piliocolobus badius), piccole scimmie africane la cui dieta è composta principalmente da foglie contenenti cianuro; queste scimmie ingeriscono regolarmente frammenti di carbone di legna naturale o argilla per limitare gli effetti della tossina.

Utilizzando legno particolarmente denso, come quello dei gusci di noce o dei noccioli di pesca, era possibile produrre ciò che oggi viene definito carbone attivo: la struttura vascolare dei legni densi, svuotata dai gas emessi durante la pirolisi, crea una sorta di spugna fornita di un’infinità di minuscoli pori che migliorano l’azione disintossicante del carbone.