Il “nerofumo” è formato da polvere finissima di carbone (polvere impalpabile) costituita al 95-99% da carbonio in varie strutture allotropiche (grafite, fullereni) e molecole aromatiche.
La reazione chimica principale è:
CH4 = C (amorfo) + H2
in cui il metano (idrocarburi) si separa in carbonio ed idrogeno
C4 + O2= CO2 + H2O
Viene prodotto con tre processi principali:
1-Processo CHANNEL BLACK: gas purificato contenente metano è fatto bruciare a bassa temperatura (500°C) ed in bassa presenza di aria, insufflandolo a pressioni di centesimi di atmosfera (0,5-4 cm acqua) da ugelli di ceramica. Il gas combusto lambisce il fondo esterno canaline di ferro in cui scorre acqua depositando polvere finissima. Le canaline vengono fatte vibrare in modo da fare staccare il nerofumo prodotto. Il processo ha una efficienza del 3-5% in nerofumo e le particelle hanno una taglia compresa tra 5 e 35 nanometri (1 nm =10 -9 metri).
Dopo queste operazioni occorre una purificazione del nerofumo con altri metodi per separare ghiaietta, particelle grossolane, squame, attraverso setacciatura. La polvere viene trasporatat dopo agglomerazione in sferette e granulazione e seccatura a 65°C.
2-Processo a forno con parziale combustione: il metano ed idrocarburi più pesanti viene fatto bruciare con quantità dosate d’aria in forni verticali/orizzontali. Il nerofumo prodotto viene fattomprecipitare con cicloni di abbattimento polveri. Le particelle hanno una taglia di circa 50 -80 nm e la resa si aggira attorno al 60% rispetto al carbonio bruciando il gas a temperature di 1200°C ed utilizzando olio combustibile come fonte del nerofumo.
Questo processo è più efficiente del precedente nell’abbattere il nerofumo, ma richiede tecnolgia più costosa.
3-Processo a decomposizione termica: le reazioni chimiche sono sempre quelle illustrate in precedenza tranne quella di produzine di CO2. Il gas immesso viene separato in due flussi, uno che viene bruciato per produrre calore e l’altro che viene riscaldato da questo calore a 900°C decomponendosi secondo la reazione di produzione di Carbonio. Il gas residuo è praticamente idrogeno puro che trascina il nerofumo, che viene separato con umidificazione e filtri in tessuto. La resa in questo caso è circa 30% e le particelle hanno diametri tra 100 nm e 300 nm.
Per produrre nerofumo basta una candela che simula il processo, facendo lambire alla fiamma una superfice fredda come il fondo di un catino di metallo pieno di acqua fredda. Quella patina nera che si deposita è nerofumo.
E’ possibile recuperare nerofumo nei negozi di colori e colorifici e vernici.
Una curiosità: nei fumi della candela è stato scoperto il Buckminsterfullerene, C 60, capostipite della famiglia dei fullereni, terza e recente forma allotropica del carbonio.
Un sito di colori a pigmenti al nerofumo è il seguente
http://www.sebino.it/pigmenti/108.htm