28-08-2025-Materials Technologies - Solid and Liquid Fuels [EN]-[IT]

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ENGLISH

28-08-2025-Materials Technologies - Solid and Liquid Fuels [EN]-[IT]
With this post, I would like to provide a brief introduction to the topic in question.
(lesson/article code: LE_C-83-82)

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Introduction
Solid and liquid fuels are quite important when it comes to materials technology. These are materials with specific energetic and physicochemical properties, allowing us to design and optimize energy sources.

Fuels can exist in solid, liquid, and gaseous states.

Fuels can be natural or artificial. For example, a natural solid fuel is wood, while an artificial solid fuel is charcoal.

Below is a table summarizing some natural and artificial fuels.

Solid Fuels
Fuels can be classified based on their state of aggregation and whether they are preformed in nature or obtained through a series of physical-chemical transformations from natural products.

Coal

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Among solid fuels, we find coal. In many countries, a significant fraction of the energy used for industrial or domestic purposes is obtained from solid fuels, particularly coal. This share is expected to increase in many cases due to the difficulty in obtaining liquid and gaseous fuels.
Advantages
Coal is stable, so its transportation, storage, and use do not pose significant risks.
Disadvantages

• Mining remains dangerous even today: gases produced by coal can ignite with a small spark, even through friction.
• Gases produced by coal mines have a greenhouse effect 23 times greater than CO2.

Wood
Wood is now rarely used as a fuel, both due to the slow regeneration and growth of plants, the convenience of reducing the world's forests, and its use in other sectors.

Lignite
Lignite is derived from a more thorough carbonization of peat and tall trees and is one of the natural solid fuels.

Liquid Fuels

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The use of liquid fuels derived from petroleum as an energy source remains one of the most important in the world today.
We can say that the production of liquid fuels occurs primarily through petroleum refining. While still a niche production, the production of biofuels, i.e., fuels derived from agricultural and forestry products, is becoming increasingly important. This is due not only to economic considerations, but also to the contribution it makes to environmental protection, as it would help slow CO2 pollution. The CO2 emitted as a result of energy use would in fact be the same CO2 absorbed by the agro-forestry raw material following chlorophyll synthesis.

Natural Liquid Fuels
Oil is considered the natural liquid fuel par excellence, but as such, it is not a technologically exploitable fuel.
Why is oil important?
Understanding its main characteristics is essential because virtually all artificial liquid fuels are derived from it, including many of the main fuels and fuels for industrial and civil use.
Oil has several characteristics that make it the most important liquid fuel, but certainly the most important is its high flammability.

Petroleum Refining

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Petroleum refining transforms crude oil (crude petroleum) into useful and economically valuable products.

The processes involved in petroleum refining and related plants are:
-Decantation
-Desalting
-Topping
-Reduced-pressure distillation
-Desulfurization
-Conversion
-Cracking
-Reforming and isomerization
-Alkylation
-Other refining processes

Notes on Fuels

Coking Power
Coking power is the ability of coal to expand in volume, giving rise to a porous structure when heated in the absence of air.

Free Swelling Index
The free swelling index is the number assigned when one gram of coal is heated to 820°C.

Volatile Content
Volatile content is the total amount of gases and vapors that develop from dry, ash-free coal when heated to 950±20°C in the absence of air.

Binding Power
Binding power is the tendency of coal to bond with inert materials.

Anthracite
Anthracite is the extreme end of wood carbogenesis.

Conclusions
Solid and liquid fuels play an important role in materials technology. Solid fuels provide energy efficiently, while liquid fuels are distinguished by their density and ease of use in high-intensity processes. Therefore, in materials technology, solid and liquid fuels are sources of energy, but also transformable raw materials, material design tools, and are useful for chemical-physical processes.

Question
Did you know that in the early 1900s, the British Navy switched from coal to oil? This occurred because oil allowed for greater range, less smoke (which meant less visibility to the enemy), and higher speeds.
Did you know that it was Winston Churchill himself who forced the British fleet to convert to oil in 1911, revolutionizing energy geopolitics?

ITALIAN

28-08-2025-Tecnologie dei materiali - Combustibili solidi e liquidi [EN]-[IT]
Con questo post vorrei dare una breve istruzione a riguardo dell’argomento citato in oggetto
(codice lezione/articolo: LE_C-83-82)

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Introduzione
I combustibili solidi e liquidi sono piuttosto importanti quando parliamo di tecnologia dei materiali. Questi sono materiali con determinate proprietà energetiche e fisico-chimiche e con i quali si possono progettare e ottimizzare sostanze energetiche.

I combustibili possono essere allo stato solido, liquido e gassoso.
Poi, come accennato prima in maniera tecnica, i combustibili possono essere naturali o artificiali. Ad esempio un combustibile solido naturale è il legno, mentre un combustibile solido artificiale è il carbone di legna.
Qui di seguito una tabella che riassume un po' di combustibili naturali e artificiali.

I combustibili solidi
I combustibili possono essere classificati in base al loro stato di aggregazione e in base al fatto di trovarsi già preformati in natura o essere ottenuti attraverso una serie di trasformazioni di natura fisica chimica da prodotti naturali.

Il carbone

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Tra i combustibili solidi abbiamo il carbone. In molti paesi una notevole frazione di energia utilizzata per uso industriale o domestico è ottenuta dai combustibili solidi, ed in particolare dal carbone, frazione in molti casi destinata ad aumentare a causa delle difficoltà di reperimento dei combustibili liquidi e gassosi.
Vantaggi
Il carbone è stabile, pertanto trasporto, stoccaggio e uso non implicano grossi rischi.
Svantaggi
-il lavoro in miniera resta pericoloso ancora oggi: i gas prodotti dal carbone possono prendere fuoco con una piccola scintilla anche per attrito
-i gas prodotti dalle miniere di carbone hanno un effetto serra 23 volte maggiore della CO2

Il Legno
L’impiego del legno come combustibile è ormai molto scarso sia per il lento rinnovarsi e crescere delle piante, sia per la convenienza di ridurre il patrimonio forestale terrestre, sia per l’uso che se ne fa in altri settori.

Lignite
La lignite deriva da una carbonizzazione più spinta della torba e da piante ad alto fusto e fa parte dei combustibili solidi naturali.

I combustibili liquidi

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L’uso dei combustibili liquidi derivati dal petrolio come fonte di energia rimane attualmente uno dei più importanti del mondo.
Possiamo dire che la produzione di combustibili liquidi avviene principalmente dalla raffinazione del petrolio. Pur risultando ancora una produzione di nicchia, sta comunque assumendo sempre più importanza quella dei biocombustibili, combustibili cioè derivati da prodotti agricolo‐forestali. Ciò dipende non solo da un aspetto economico, ma anche da un contributo alla salvaguardia dell'ambiente in quanto servirebbe a rallentare l'inquinamento ambientale da CO2. La CO2 emessa a seguito dell'utilizzazione energetica sarebbe infatti la stessa CO2 assorbita dalla materia prima agro‐forestale a seguito della sintesi clorofilliana.

Combustibili liquidi naturali
Il petrolio è considerato il combustibile liquido naturale per antonomasia, ma come tale non è un combustibile tecnologicamente sfruttabile.
Perché è importante il petrolio?
La conoscenza delle sue principali caratteristiche è fondamentale perché da esso derivano praticamente tutti i combustibili liquidi artificiali tra i quali molti dei principali combustibili e carburanti di uso industriale e civile.
Il petrolio ha diverse caratteristiche che lo ritraggono come il più importante combustibile liquido, ma certamente la più importante è elevata infiammabilità.

La raffinazione del petrolio

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La raffinazione del petrolio serve a trasformare il greggio (il petrolio grezzo) in prodotti utili ed economicamente valorizzabili.

I processi di lavorazione previsti nella raffinazione del petrolio, e relativi impianti sono:
-Decantazione
-Dessalaggio
-Topping
-Distillazione a pressione ridotta
-Desolforazione
-Conversione
-Cracking
-Reforming e isomerizzazione
-Alchilazione
-Altri processi di raffinazione

Note sui combustibili

potere cokificante
Il potere cokificante è l'attitudine di un carbone ad aumentare di volume dando origine ad una struttura porosa se riscaldato in assenza di aria.

L'indice di libero rigonfiamento
L'indice di libero rigonfiamento è il numero che viene assegnato quando un grammo di carbone viene scaldato fino a 820°C

Il contenuto di sostanze volatili
Il contenuto di sostanze volatili è l'insieme di gas e vapori che si sviluppano da un carbone secco e privo di ceneri quando viene riscaldato a 950± 20°C in assenza di aria.

Il potere agglutinante
Il potere agglutinante è la tendenza del carbone a cementarsi con materiali inerti

L'antracite
L'antracite è il termine estremo della carbogenesi del legno.

Conclusioni
I combustibili solidi e liquidi occupano un ruolo importante nella tecnologia dei materiali. I combustibili solidi forniscono energia in modo efficace, mentre quelli liquidi si distinguono per densità e facilità d’uso nei processi ad alta intensità. Quindi nella tecnologia dei materiali, i combustibili solidi e liquidi sono fonti di energia, ma anche materie prime trasformabili, strumenti di progettazione materiale e sono utili per processi chimico-fisici.

Domanda
Sapevate che all’inizio del ’900 la marina militare inglese passò dal carbone al petrolio? Questo avvenne perché il petrolio permetteva maggiore autonomia, meno fumo che equivaleva a minore visibilità al nemico e velocità superiori.
Sapevate che fu proprio Winston Churchill nel 1911 a imporre la conversione della flotta britannica al petrolio, rivoluzionando la geopolitica energetica?

THE END