I pneumatici furono inventati (e poi prontamente dimenticati) nel 1846. In seguito, sono diventati forse la tecnologia di trasporto per eccellenza del ventesimo secolo.
L'invenzione della ruota viene spesso presentata come l'apice dell'ingegno umano, ma mi colpisce il fatto che la caratteristica distintiva dei moderni sistemi di trasporto non sia la ruota ma il pneumatico. Negli Stati Uniti, i veicoli dotati di pneumatici trasportano il doppio delle merci rispetto ai veicoli senza pneumatici. I pneumatici hanno un ruolo enorme nel trasporto individuale: la stragrande maggioranza degli americani si sposta con i pneumatici, superando tutti gli altri modi di circa quattordici a uno. I pneumatici sono sui nostri tosaerba, simboli iconici dell’indipendenza della classe media del ventesimo secolo, e sono sui nostri scooter elettrici, forse l’apice della globalizzazione e del consumismo del ventunesimo secolo.
L'ascesa fulminea del pneumatico potrebbe aver sorpreso gli osservatori della ruota del diciannovesimo secolo, che impiegarono millenni per penetrare (e modellare) la cultura umana. Le ruote apparvero in varie forme tra il 3000 e il 4000 a.C. Eppure, nonostante la sua evidente utilità, il trasporto su ruote rimase costoso, scomodo e relativamente raro fino alla prima età moderna. Richard Bulliet scrive che ancora nel 1570 il numero delle carrozze a quattro ruote in Gran Bretagna “si contava sulle dita di una mano”, e anche nel 1814 c’era solo una carrozza ogni 145 abitanti britannici. In confronto, oggi la Gran Bretagna ha circa un’auto ogni 1,6 persone – e circa la metà degli inglesi possiede o ha accesso ad una bicicletta.
Avvolto in pelle e rivettato su un "pneumatico" di ferro, il primo pneumatico arrivò circa quindici anni prima del velocipede, la prima bicicletta di grande successo. Il pneumatico venne brevettato, valutato positivamente dagli ingegneri, e poi prontamente dimenticato. Immagine tratta da Pneumatici in gomma e tutto su di loro di Henry C. Pearson, 1906.
La popolarità di biciclette, automobili e mezzi di trasporto su ruote ha generalmente molto a che fare con gli pneumatici – e la popolarità degli pneumatici deve molto a biciclette e automobili. Nel suo brevetto del 1846, Robert Thomson descrisse la sua “ruota aerea” – il primo pneumatico – come un “cuscinetto elastico” montato su una ruota, “rendendone il movimento più facile e diminuendone il rumore”. Lo scrisse appena due anni dopo che Charles Goodyear aveva ricevuto il brevetto per il suo processo di vulcanizzazione della gomma; la gomma era, finalmente, finalmente adatta alla produzione di oggetti e Thomson aveva una visione preveggente di come la gomma vulcanizzata potesse rendere il trasporto su ruote più efficiente e confortevole. Di gran lunga il mezzo di trasporto su ruote dominante dell'epoca erano le carrozze trainate da cavalli e Thomson eseguì una serie di test per capire come se la sarebbe cavata una carrozza con pneumatici. Ha descritto in dettaglio come i pneumatici abbiano reso il viaggio notevolmente più confortevole per i passeggeri e abbiano ridotto la resistenza aerodinamica totale sul veicolo fino al 68%. Col tempo i benefici attribuiti agli pneumatici si moltiplicherebbero: consentono velocità di viaggio molto più elevate; migliorano notevolmente la trazione; consentono al veicolo di mantenere la trazione anche quando il fondo stradale è irregolare; possono ridurre notevolmente il rumore della ruota che rotola sul terreno.
Ma Thomson era troppo presto e i suoi pneumatici da carrozza non hanno avuto praticamente alcun impatto sul corso della storia: come notò Henry C. Pearson nel 1905, “non sembrano essere entrati in uso se non come curiosità”. Anche lo stesso Thomson sembra aver rivolto la sua attenzione ad altre cose; in seguito si trasferì a Giava e inventò una penna stilografica migliorata. Si era verificata un'incredibile svolta tecnologica, ma nessuno voleva mettere i pneumatici sulle carrozze.
Passarono quarant'anni, senza pneumatici da nessuna parte. I pneumatici in gomma piena hanno guadagnato una certa popolarità per i veicoli agricoli; Lo stesso Thomson brevettò uno pneumatico in gomma piena nel 1867, sei anni prima di morire. Ma la cosa più importante che cambiò in quel periodo fu il fatto che gli esseri umani iniziarono a spingersi su ruote, invece di essere trascinati in carrozze da cavalli.
I velocipedi – conosciuti come “boneshakers” negli Stati Uniti – furono un passo significativo verso la bicicletta moderna, incorporando non solo due ruote ma anche una guarnitura e pedali, che consentivano al ciclista di applicare la forza direttamente alla ruota anteriore invece di spingerla da terra. come uno scooter. Un solo produttore francese produsse duecento velocipedi al giorno nel 1869: un tasso di produzione più elevato di quello che qualsiasi casa automobilistica avrebbe raggiunto nei successivi quarant'anni. Pesanti, rozzi e molto popolari, i velocipedi servirono da impulso per una serie di progressi tecnologici, dai cuscinetti radiali a sfere al miglioramento delle superfici stradali fino, nel 1888, alla reinvenzione del pneumatico da parte di John Boyd Dunlop.
Uno dei primi pneumatici Dunlop ha più o meno lo stesso aspetto di un moderno copertoncino. Immagine tratta da Pneumatici in gomma e tutto su di loro di Henry C. Pearson, 1906.
Dunlop, un veterinario che ha tentato con grande successo di migliorare il triciclo di suo figlio di dieci anni, ha visto ciò che Thomson aveva davanti a sé: i veicoli a ruote rallentano quando superano i dossi e più la loro guida è fluida, più sono efficienti. . Quando le ruote risalgono la parte anteriore di un dosso, trasferiscono una piccola energia cinetica in energia potenziale gravitazionale; quando rotolano lungo il lato posteriore del dosso, parte del trasferimento, ma non tutto, viene invertito. I veicoli su ruote più efficienti viaggiano sulle superfici più lisce possibili (binari ferroviari) su ruote più rotonde possibili (sale ferroviarie); il loro movimento può essere descritto quasi come una linea retta e perdono pochissima energia se vengono spinti. Ma le biciclette, le auto e gli scooter elettrici devono affrontare superfici molto più diverse e ogni volta che rimbalzano su e giù, una piccola parte della loro energia cinetica viene dissipata sotto forma di calore. Una superficie stradale accidentata fa vibrare la bici e il suo ciclista, e quella vibrazione fa sì che tutto – le gomme, la struttura della bici, i muscoli e lo scheletro del suo ciclista – si riscaldi letteralmente.
Mi scalda il cuore pensare a Dunlop – quarantotto anni, con un'azienda di ferri di cavallo che impiegava una dozzina di persone – che si mette in azione per aiutare il trike di suo figlio ad andare più veloce. Come riassume un libro sponsorizzato da Dunlop del 1981, "il rapporto del ragazzo sulle prestazioni della nuova macchina con i suoi nuovi pneumatici è stato molto incoraggiante". A questo punto la vulcanizzazione era una tecnologia matura e l'industria della bicicletta era abbastanza grande da consentire a Dunlop di immaginare un mercato considerevole per la sua invenzione. Ha prontamente depositato un brevetto (successivamente invalidato) e nel giro di un anno ha fornito pneumatici grezzi ai ciclisti di Belfast.
Pneumatici per biciclette prodotti a Taiwan nel 2014. L'autore indossa una polo a strisce e può essere visto osservare l'assemblaggio di una carcassa di pneumatico. Credito video: Jacob Krupnick per Brilliant Bikes.
Nel 2014 ho visitato una fabbrica di pneumatici taiwanese come parte di un viaggio di approvvigionamento di biciclette. All'epoca avevo una conoscenza abbastanza buona dei processi di produzione necessari per costruire i telai delle biciclette, ma i suoni, gli odori e la struttura complessiva della produzione di pneumatici mi sembravano tutti estranei. Gli pneumatici, siano essi per biciclette, automobili o qualsiasi altro scopo, sono realizzati sostanzialmente con gli stessi metodi utilizzati da Dunlop nel 1888, costruendo gomma grezza su un involucro di tessuto e una coppia di cordoni di filo metallico e quindi vulcanizzando l'intero assemblaggio. L’industria degli pneumatici ha dominato la produzione globale di gomma praticamente sin dal suo inizio; oggi consuma circa tre quarti della produzione globale di gomma naturale e porzioni altrettanto grandi di gomma sintetica. I pneumatici sono l' applicazione killer per la gomma vulcanizzata. Ci consentono la flessibilità di viaggiare su tutti i tipi di superfici, dall'asfalto e cemento fino alla ghiaia, terra e sabbia. I pneumatici consentono alla nostra infrastruttura di trasporto di essere flessibile, affidabile e confortevole e ci consentono di viaggiare verso luoghi che non possiamo o non vogliamo raggiungere tramite treno, nave o aereo.
È difficile per me concepire un mondo senza pneumatici. Permettono molte delle cose che mi piacciono nella vita. D'altronde i pneumatici fanno parte di uno specifico ecosistema tecnologico; proprio come erano impraticabili prima dell’avvento della bicicletta, è ovvio che potrebbero esserlo in futuro.
Il pneumatico... resta un prodotto le cui caratteristiche non sono facilmente prevedibili o comprensibili mediante le tecniche ingegneristiche convenzionali. - Da Mechanics of Pneumatic Tires, pubblicato dal Dipartimento dei trasporti degli Stati Uniti, 1981. Editore: Samuel K. Clark.
