La chimica-fisica dell’esplosione di Beirut che rende plausibile l’ipotesi del nitrato di ammonio

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Il 4 agosto il mondo si è fermato davanti al disastro di Beirut: due terribili esplosioni hanno raso al suolo il porto e altre zone della città, la capitale del Libano, causando centinaia di morti e migliaia di feriti. Tra le ipotesi più o meno attendibili (tra cui quella che si sia trattata di un’esplosione nucleare), le autorità riferiscono lo scoppio di un enorme deposito di nitrato di ammonio.

Ma è possibile che questo composto chimico, pur in massicce quantità (si parla di 2750 tonnellate) abbia provocato, da solo, una simile tragedia? Pellegrino Conte, Professore Ordinario di Chimica Agraria presso l’Università degli Studi di Palermo, spiega la chimica-fisica che si “nasconde” dietro questa esplosione.

Molte sono infatti le domande, prima tra tutte perché questo deposito fosse in una zona così centrale e popolata (stando a quanto riferito da 6 anni), ma anche cosa abbia innescato la detonazione. Al di là di temibili e potenzialmente pericolose tensioni politiche con Paesi notoriamente non “amici” del Libano (soprattutto Israele), la scienza dice ora la sua.

Sì, 2750 tonnellate di ammonio spiegano il disastro

Il nitrato di ammonio (formula chimica: NH4NO3) è un potente ed efficiente fertilizzante, che tende e decomporsi ad alte temperature (circa 250°C), rilasciando e acqua e protossido di azoto (N2O), gas, quest’ultimo, molto tossico.

Se invece la temperatura è ancora più alta avviene una seconda reazione che sviluppa ossigeno e azoto (oltre ad ulteriore acqua, ovviamente sotto forma di vapore). Ed è inoltre possibile che si produca, con un altro percorso chimico, anche ammoniaca (NH3), monossido di azoto (NO) e biossido di azoto (NO2), questi ultimi tossici a loro volta.

Tutti gas, che, se liberati all’improvviso, provocano esplosioni con spostamenti massicci di aria in grado di scatenare eventi disastrosi. Sì, anche come quello che il mondo ha guardato attonito e che migliaia di persone innocenti hanno dovuto subire.

Come spiega il professore, infatti, una quantità stimata di quasi 3000 tonnellate di nitrato di ammonio, se reagisce ad alta temperatura, produce migliaia di tonnellate di gas (numeri che si ottengono applicando comuni leggi di stechiometria).

Queste, liberate all’improvviso, sono in grado di devastare tutto quello che si trovano intorno fino decine e decine di chilometri di distanza, tenendo conto che altre reazioni potrebbero aver avuto luogo in contemporanea di cui forse non sapremo mai nulla.

“Provate a comprimere in uno spazio ristretto come quello di un capannone o di un deposito, dove sono già presenti altri gas, ovvero quelli atmosferici, le tre tonnellate complessive di gas ad alta temperatura ed in espansione e vi renderete conto del perché si è avuto l’effetto devastante osservato“ scrive Conte.

Perché avvengano distruzioni come quella non è infatti solo la quantità di gas liberata in gioco, ma anche la pressione da loro esercitata su quanto si trovano di fronte alla loro corsa (alcuni agghiaccianti racconti di chi era in casa anche a decine di chilometri dall’esplosione riportano di aver visto le prese elettriche divelte dai muri).

Beh, anche qui la chimica-fisica dice (tristemente) sì: applicando infatti le leggi dei gas, si ottiene una pressione di circa 11.000 atmosfere (dove 1 atmosfera è quella che sperimentiamo quotidianamente sopra la nostra testa), quella che si avrebbe se si scendesse ad una profondità oceanica pari a circa 10 volte quella della Fossa delle Marianne.

“Per darvi solo un’idea di cosa significhi una pressione del genere, immaginate di scendere sott’acqua – spiega a questo proposito il professore – Ogni 10 m, la pressione esercitata dalla massa di acqua che circonda il vostro corpo aumenta di una atmosfera. Per arrivare a circa 11.000 atmosfere dovete scendere a una profondità approssimativa di circa 110 km. Il punto più profondo che si conosca è la Fossa delle Marianne a circa 11 km dalla superficie dell’oceano Pacifico”.

Perché si è visto un enorme fungo in cielo

Allarme rosso: alla vista di un enorme fungo nei cieli, qualcuno ha paragonato lo scoppio a quello provocato dalle bombe atomiche di Hiroshima e Nagasaki, tra cui lo stesso governatore Marwan Abboud in lacrime. Per quanto lo scenario fosse simile dall’esterno, in realtà anche l’esplosione di quelle quantità di nitrato di ammonio possono provocare quell’effetto.

Il tutto proprio a causa della pressione esercita da una così gigantesca produzione di gas.

“La forza esercitata dalle molecole dei vari gas prodotti durante le reazioni di decomposizione termica del nitrato di ammonio ha generato un’onda che si è propagata molto velocemente – scrive ancora Conte – L’elevata velocità dell’onda ha compresso molto rapidamente tutte le molecole di gas presenti in atmosfera, incluse quelle dell’acqua sotto forma vapore. Come conseguenza, molto verosimilmente, si è avuta una rapida condensazione di queste ultime con formazione della nuvola bianca osservata”.

Dai calcoli effettuati dal professore, inoltre, si evince una potenza liberata da questa esplosione pari a 1.26 kT, contro una di 15 provocata dalla bomba di Hiroshima (dove kT sta per kilotoni, ovvero mille tonnellate del noto esplosivo tritolo). Siamo quindi ad una potenza, seppure devastante, pari a “solo” l’8% circa di quella liberata dall’ordigno gettato sulla città giapponese quel terribile 6 agosto 1945.

Non sarebbe la prima volta

Purtroppo non sarebbe questo il primo caso di disastro provocato dall’esplosione di una grossa quantità di nitrato di ammonio. Infatti il 16 aprile 1947, nel porto di Texas City, avvenne un simile disastro.

In quel caso l’esplosione fu provocata dall’incendio dell’imbarcazione francese SS Grandcamp carica proprio di questo composto chimico. Lo scoppio che ne seguì fu udito nel raggio di 240 chilometri e causò almeno 581 morti, di cui 178 non vennero mai identificati.

In quel tragico evento la potenza liberata fu in realtà di 3,8 kT, ovvero circa il triplo di quella stimata per Beirut, a dimostrazione che sì, anche in composto chimico usato “innocentemente” come fertilizzante può esser terribilmente pericoloso.

Tutto questo, naturalmente, non spiega cosa abbia provocato il disastro, perché è chiaro che un deposito di nitrato di ammonio, per esplodere, deve essere in qualche modo innescato. E non è nemmeno possibile affermare con certezza che sia stato proprio quel deposito a causare la tragedia. Queste sono domande a cui dovranno rispondere gli inquirenti.

Ma intanto, forse, questo approfondimento aiuta a non chiudere le porte ad un’ipotesi che poteva sembrare impossibile.

Fonti di riferimento: Pellegrino Conte / Beirut Today / New York Times

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Roberta De Carolis ha una laurea e un dottorato in Chimica, e ha conseguito un Master in comunicazione scientifica. Giornalista pubblicista, scrive per GreenMe dal 2010.
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