Carbone di legna

Il carbone di legna è legno riscaldato con così poca aria da carbonizzarsi invece di bruciare, e lascia un combustibile nero e leggero fatto soprattutto di carbonio. Usato dai metallurghi almeno dal V millennio a.C., e poi prodotto in carbonaie coperte di terra e in fosse, ha dato ai metallurghi il calore e il gas riducente che servivano per ricavare il rame e poi il ferro dai loro minerali.

Che cos’è

Lo stesso legno prima e dopo: il carbone si restringe e si screpola, ma conserva la venatura dell’albero.

Il carbone di legna è ciò che resta del legno riscaldato con troppa poca aria per bruciare. L’acqua e gran parte delle sostanze volatili se ne vanno col fumo, e rimane un solido nero, fragile e leggero, composto in gran parte di carbonio.

A parità di peso, rende circa il doppio del calore della legna secca all’aria. Brucia quasi senza fiamma né fumo e, con un mantice, raggiunge temperature che un fuoco di legna fatica a mantenere. Nel forno forma anche monossido di carbonio, il gas che sottrae l’ossigeno ai minerali. Per circa seimila anni è stato il combustibile del rame, del bronzo e del ferro.

La tavola mostra la carbonaia coperta di terra che i carbonai costruivano nei boschi d’Europa fino al Novecento: una cupola di legna disposta intorno a un camino centrale, avvolta in foglie e terra e lasciata covare per giorni.

Come funziona

Scaldato, il legno prima si asciuga a 100 °C o poco meno, poi sale fino a circa 280 °C. Entrambe le fasi richiedono energia, fornita dalla combustione di una piccola parte del carico. Oltre i 280 °C circa, il legno si decompone da solo e libera calore. Escono acqua, acidi, catrami e gas combustibili, e resta il carbone.

La fossa funziona allo stesso modo: la legna si carbonizza in una buca nel terreno, sotto foglie e terra.

Senza calore esterno la reazione si ferma intorno ai 400 °C e il carbone trattiene circa il 30% di sostanze catramose. Portato a 500 °C, arriva a circa l’86% di carbonio fisso, ma il calore si paga in resa: rispetto al legno anidro si ottiene circa il 42% di carbone a 300 °C e il 33% a 500 °C, senza contare la legna bruciata per scaldare.

La copertura di terra fa da parete del forno. Lascia entrare solo l’aria che il carbonaio ammette dagli sfiatatoi alla base. Un po’ di legna brucia, consuma quell’ossigeno e il suo calore cuoce il resto. Il fuoco si accende nel camino centrale e avanza lentamente nella catasta verso l’esterno, fino alla base. Il fumo rivela il procedere: denso e bianco finché la legna si asciuga, poi azzurrognolo, quasi trasparente quando una zona è cotta. Carbonizzandosi la legna cala, la carbonaia si abbassa e la copertura si crepa. Ogni crepa va chiusa subito, altrimenti il carbone brucia fino a diventare cenere.

Come si costruisce

Ecco lo schema di una piccola carbonaia. Servono alcuni metri cubi di legna di latifoglie ben stagionata, come quercia, faggio o nocciolo, spaccata in modo che nessun pezzo superi circa 20 cm di spessore, poi paglia o foglie, terra sabbiosa o di medio impasto, una pala, un rastrello e un centinaio di litri d’acqua.

Preparare l’aia. Ripulite fino alla terra nuda un cerchio piano e ben drenato di circa 6 m di diametro, lontano da rami bassi ed edifici.

Rizzare la legna intorno al camino. Piantate al centro tre o quattro pali che formino un condotto. Stendete a terra una griglia di tronchetti sottili perché i gas circolino sotto la catasta. Disponete i pezzi in piedi contro il condotto, leggermente inclinati verso di esso e ben stretti, e riempite i vuoti con legna minuta. Una carbonaia di paese misura di solito circa 4 m di diametro e da 1 a 1,5 m di altezza.

Coprire. Stendete foglie, paglia o zolle erbose sulla legna, poi da 10 a 20 cm di terra, mescolata a polvere di carbone se ne avete. Evitate l’argilla appiccicosa, che si crepa asciugando. Lasciate da sei a dieci sfiatatoi tutto intorno alla base.

Accendere e sorvegliare. Versate nel camino una palata di braci e alimentatele con legnetti secchi finché il cuore della catasta non prende fuoco. Quando sale con regolarità un fumo bianco e denso, chiudete in parte la bocca superiore. Da quel momento qualcuno sorveglia la carbonaia giorno e notte: chiude le crepe con terra umida, tappa ogni sfiatatoio che arrossa e ne apre di nuovi sul lato che resta indietro. Una piccola carbonaia può finire in uno o due giorni; quelle tradizionali di media grandezza richiedevano da dodici a quattordici giorni.

Soffocare, raffreddare, sfornare. Quando il fumo diventa sottile e azzurro, chiudete tutti i fori e aggiungete terra. Aspettate che la carbonaia sia fredda fino al cuore, il che per una piccola richiede due o tre giorni, poi apritela un settore alla volta, tirate fuori il carbone col rastrello e spegnete ogni pezzo ancora acceso o fumante con sabbia o poca acqua. Il carbone caldo può riaccendersi all’aria, quindi continuate a sorvegliarlo.

Sicurezza. Una carbonaia può causare un incendio boschivo: informatevi sulle regole locali per i fuochi all’aperto, tenete l’aia sgombra e abbiate a portata di mano acqua, sabbia e una pala. Il fumo è ricco di monossido di carbonio, inodore e mortale. Restate sopravvento, non chinatevi mai su uno sfiatatoio o sul camino e non carbonizzate, raffreddate o conservate mai carbone caldo in un luogo chiuso. Non salite mai sulla carbonaia: quando la legna cala, la copertura può cedere su una cavità incandescente e provocare ustioni gravi. Indossate guanti e scarponi di cuoio e tenete lontani i bambini.

Storia ed evoluzione

Il carbone di legna è antico quanto l’uso del fuoco: ogni focolare preistorico ne lascia, e gli archeologi lo usano per datarlo. Nella grotta Chauvet, in Francia, si disegnarono animali con carbone di pino circa 37.000-34.000 anni fa.

Il metallo ne creò la prima grande domanda, anche se non si sa quando lo si cominciò a produrre apposta. Nel V millennio a.C., nel Levante meridionale e sull’altopiano iranico, si scaldava il minerale di rame con carbone in crogioli e piccoli forni. A Horvat Beter, vicino a Be’er Sheva, il minerale arrivava dal Wadi Faynan, a oltre 100 km. Una stima pubblicata nel 1982, ricavata da documenti più tardi e da esperimenti, calcola da 20 a 40 kg di carbone per chilo di rame. Con 100 kg di carbone per una fusione di 5 kg, e sette parti di legna per una di carbone, sono circa 700 kg di legna. In Cina i forni da carbone più antichi trovati finora, a Xiwubi nello Shanxi, sorgevano accanto a resti della fusione del rame del periodo di Erlitou, intorno al 1900-1600 a.C.

I carbonai vivevano accanto alle carbonaie in capanne di pali e zolle, per sorvegliarle giorno e notte.

Secondo la stessa stima, il ferro non chiedeva più di 10 kg di carbone per chilo, forgiatura compresa, ma se ne produceva molto di più, e la carbonizzazione diventò un mestiere del bosco. Nel Weald inglese come nella valle di Carranza, nei Paesi Baschi, i carbonai rifornirono per secoli ferriere e fucine; lavoravano dalla primavera all’autunno e vivevano con le famiglie in capanne accanto alle carbonaie.

Nel Settecento un altoforno inglese consumava circa otto tonnellate di legna, ridotte a due di carbone, per ogni tonnellata di ghisa. Nel 1709 Abraham Darby fuse il ferro con coke di carbon fossile a Coalbrookdale, e il coke prese piede poco a poco. Il carbone di legna è sopravvissuto altrove: nel 2011 produceva ancora circa il 30% della ghisa brasiliana, contro meno dell’1% nel mondo, con legna di piantagioni di eucalipto ma anche di foresta naturale. Resta poi il combustibile del barbecue, il carboncino di salice dell’artista e, una volta attivato, il carbonio dei filtri.