Il bitume
Il bitume consiste in un insieme di idrocarburi derivanti da un processo di distillazione del greggio. Esistono oggi bitumi artificiali e bitumi naturali: in alcuni casi sono contenuti all'interno di rocce: in queste situazioni si hanno i cosiddetti asfalti naturali, che altro non sono che pietre imbevute di bitumi. Talvolta, invece, i bitumi sono contenuti in giacimenti presenti nel sottosuolo, giacimenti che possono avere varie dimensioni; in altri casi ancora, possono esistere veri e propri bacini superficiali di bitumi. I maggiori punti di estrazione dei bitumi naturali si trovano in Sudamerica, tra Venezuela e Messico. L'isola di Trinidad è oggi uno dei luoghi più famosi per l’estrazione di bitume. In Europa i bitumi si possono trovare in Italia, più precisamente in Sicilia, nella zona di Ragusa. Si tratta comunque di punti di estrazione minori.
Caratteristiche del bitume: composizione chimica
A livello chimico è impossibile l'esistenza di bitumi identici: questo perchè la composizione chimica reale dipende da una serie di fattori: innanzitutto dalla composizione del petrolio grezzo da cui deriva, composizione che può variare nel tempo; in secondo luogo, la composizione dipende dai processi di raffinazione impiegati; in ultima istanza, importanti ai fini della composizione chimica sono anche le reazioni che i bitumi subiscono durante il loro utilizzo. Chimicamente il bitume è una combinazione di composti organici con peso molecolare molto alto. Il bitume contiene modeste quantità di azoto e ossigeno, oltre a metalli come il ferro; altamente variabile è la percentuale di zolfo: a seconda della provenienza, si possono avere percentuali tra l'1% e il 10%. Il bitume può subire l'alterazione o il decadimento delle proprie proprietà, soprattutto se esposto all'azione di agenti atmosferici o a forti sbalzi di temperatura.
Altre caratteristiche del bitume
Nel linguaggio comune si tende a confondere i termini bitume, catrame e asfalto utilizzando indistintamente queste tre parole, senza distinzioni di significato. Tuttavia si tratta di tre differenti materiali: il catrame, ad esempio, rispetto al bitume, ha una composizione diversa oltre a una qualità molto inferiore. Il bitume è una sostanza nera, con consistenza semisolida e natura viscoelastica. Si tratta di un materiale che gode di un’elevatissima sensibilità termica, assumendo un comportamento viscoelastico fino a temperature di 75 gradi; oltre questa temperatura si verifica il passaggio fisico da liquido viscoelastico a fluido. I bitumi artificiali sono in grado di sostituirsi a quelli naturali, ma spesso questa sostituzione non è perfetta in quanto questi ultimi sono meno stabili a causa di una minor presenza di una classe di composti chiamati "asfalteni".
Utilizzi del bitume
I bitumi presentano caratteristiche specifiche che li rendono materiali ideali per la pavimentazione di superfici stradali e per la realizzazione di isolamenti di cavi elettrici e di tubazioni metalliche. Queste caratteristiche sono, nello specifico, l’impermeabilità all’acqua e le capacità come isolanti termici. Proprio l’impermeabilità impedisce all’umidità di penetrare nel manto stradale. L’asfalto con cui vengono pavimentate le strade è il risultato di una miscela tra bitume e una serie di materiali tra cui sabbia e pietrisco. L’utilizzo di catrame e bitume per la copertura del manto stradale è una pratica abbastanza recente mentre molto più datato è l'utilizzo del bitume come materiale da costruzione. Dal bitume si ottiene anche la pece, utilizzata soprattutto per le carene delle navi: con il termine pece ci si riferisce ad un residuo derivante dal processo di distillazione del catrame.
Domande frequenti
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Qual è la differenza principale tra bitume, catrame e asfalto?Spesso usati come sinonimi, questi tre materiali sono chimicamente distinti. Il bitume è un prodotto derivato dalla distillazione del petrolio greggio, caratterizzato da una struttura complessa di idrocarburi ad alto peso molecolare. Il catrame, invece, ha una composizione completamente diversa e generalmente una qualità inferiore rispetto al bitume. L'asfalto, infine, non è un materiale puro, ma una miscela composta da bitume (che funge da legante) e aggregati minerali come sabbia e pietrisco. Questa distinzione è cruciale per comprendere le diverse applicazioni tecniche e le prestazioni specifiche di ciascun materiale nelle costruzioni.
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Come reagisce il bitume alle variazioni di temperatura?Il bitume presenta un'elevata sensibilità termica e un comportamento viscoelastico. Fino a circa 75 gradi Celsius, mantiene una consistenza semisolida che gli permette di assorbire sollecitazioni meccaniche senza rompersi. Oltre questa soglia critica, subisce un cambiamento di fase fisico, trasformandosi da fluido viscoelastico a liquido più scorrevole. Questa caratteristica richiede attenzione durante l'applicazione e l'uso: l'esposizione prolungata ad agenti atmosferici estremi o forti sbalzi termici può alterarne le proprietà, accelerando il decadimento e riducendo l'efficacia protettiva del materiale nel tempo.
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Da dove si estrae il bitume naturale?Il bitume naturale si trova in diverse forme: contenuto in rocce (asfalti naturali), in giacimenti sotterranei o in bacini superficiali. Le principali aree di estrazione mondiale si concentrano in Sud America, in particolare tra Venezuela e Messico, mentre l'isola di Trinidad è famosa per la sua produzione storica. In Europa, esistono giacimenti significativi solo in Sicilia, nella zona di Ragusa, sebbene si trattino di punti di estrazione minori rispetto alle fonti sudamericane. È importante notare che la composizione chimica varia notevolmente a seconda della provenienza geografica e del processo di raffinazione applicato.
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Quali sono le proprietà chimiche fondamentali del bitume?Chimicamente, il bitume è una miscela eterogenea di composti organici ad alto peso molecolare. La sua composizione non è mai identica tra due campioni diversi, poiché dipende dal petrolio grezzo di origine e dai processi di raffinazione. Contiene tracce di azoto e ossigeno, nonché metalli come il ferro. La percentuale di zolfo è altamente variabile, oscillando tipicamente tra l'1% e il 10% a seconda della fonte. Inoltre, la stabilità del materiale è influenzata dalla concentrazione di 'asfalteni': i bitumi naturali ne contengono di più, risultando generalmente più stabili rispetto a quelli artificiali, che possono mostrare una minore resistenza nel tempo.
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In quali settori industriali viene utilizzato il bitume?Le principali applicazioni del bitume sfruttano la sua impermeabilità e le sue doti isolanti. Nell'edilizia civile, è essenziale per la pavimentazione stradale, dove viene mescolato con sabbia e pietrisco per creare l'asfalto, impedendo all'umidità di penetrare negli strati inferiori. Viene inoltre impiegato per l'isolamento elettrico di cavi e per proteggere tubazioni metalliche dalla corrosione. Storicamente, il bitume e i suoi derivati, come la pece ottenuta dalla distillazione del catrame, sono stati usati per l'impermeabilizzazione delle carene navali. Oggi rimane un materiale chiave per garantire durabilità e protezione contro gli agenti atmosferici.
