TA KIMIKA
Approfondimenti
I refrigeranti
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A partire dagli anni 30 sono stati introdotti i fluidi di sintesi (cioè sostanze prodotte dall'industria chimica sul larghissima scala) che hanno rapidamente soppiantato quelli naturali e che hanno trovato un utilizzo pressoché universale. Si tratta di fluidi derivati da idrocarburi quali il metano CH4 e etano H3C-CH3 (ovvero sono composti derivanti dei primi idrocarburi della serie paraffinica satura) per sostituzione di tutti o di una parte dei loro atomi di idrogeno H con atomi di alogeni cloro Cl e fluoro F. Nei caso di sostituzione completa si parla di clorofluorocarburi (CFC) dato che appunto gli atomi componenti sono solo cloro, fluoro e carbonio. Se invece la sostituzione è incompleta si parla di idrofluoroclorocarburi (HCFC) oppure di idrofluorocarburi (HFC) quando solo il fluoro viene utilizzato per sostituire parte degli atomi di idrogeno. Questi prodotti sono in genere conosciuti col nome di freon, anche se questo è in realtà un marchio commerciale che distingue i prodotti commercializzati dall'Industria DuPont. Le stesse sostanze, commercializzate da altre industrie, hanno nomi diversi quali Frigen (Hoechst), Siofren (I.S.O.), Algofrene (Montedison), ecc.

I refrigeranti di sintesi si sono imposti nelle macchine di produzione del freddo data la netta superiorità delle loro caratteristiche operative e l'apparente assenza di controindicazioni di rilievo. Infatti dagli anni '30 questi composti entrarono rapidamente in uso nell'industria frigorifera, grazie alle loro favorevoli proprietà tra le quali vanno sottolineate la grande stabilità ed inerzia chimica alle condizioni d'uso in questo settore, il livello di tossicità assai ridotto e la non infiammabilità. Ciò spiega perché nelle applicazioni nelle macchine frigorifere l'unico fluido della vecchia generazione che ancora sopravvive all'avvento dei CFC/HCFC è l'ammoniaca, utilizzata in impianti industriali. Successivamente i CFC/HCFC trovarono svariati altri impieghi industriali, ed attualmente i loro campi di utilizzazione possono essere così sintetizzati:
a) Industria frigorifera e del condizionamento dell'aria, quali fluidi di lavoro nelle macchine frigorifere e nelle pompe di calore a compressione meccanica. Nell'utilizzo normale delle macchine il fluido frigorigeno evolve entro un circuito stagno, e non viene pertanto rilasciato all'atmosfera, cosa che può aver luogo invece per difetto di ermeticità, guasti, operazioni di manutenzione straordinaria od alla fine dei ciclo di vita dell'impianto (raramente si procede al recupero del fluido frigorigeno in impianti can carica limitata).
b) Espansi cellulari (isolanti termici o materiali per imbottiture), quali agenti espandenti di schiume plastiche cellulari rigide o morbide, a celle prevalentemente aperte o chiuse. I prodotti rigidi a celle chiuse sono estesamente utilizzati quali isolanti termici di pregio (poliuretano espanso, polistirolo estruso), in quanto i CFC che allo stato aeriforme permangono all'interno delle celle del materiale, per elevato valore della massa molecolare, conferiscono a questi espansi una conduttività termica apparente molto inferiore a quella di altri prodotti strutturalmente analoghi, nei quali per contro le celle (o gli spazi interstiziali negli isolanti fibrosi) sono occupati da aria. Quanto meno nel lungo termine, i CFC utilizzati a questo scopo sono destinati ad essere totalmente rilasciati nell'atmosfera.
c) Prodotti nebulizzati quali fluidi propellenti. Le confezioni di prodotti utilizzati in forma di aerosol nebulizzato (spray), come i cosmetici o gli insetticidi, vengono infatti spesso pressurizzati con CFC. In questo impiego naturalmente il clorofluorocarburo viene direttamente rilasciato all'atmosfera.
d) Elettronica fine, industria spaziale ed ottica, quali fluidi detergenti (solventi) per la rimozione di tracce di contaminanti da schede o circuiti microelettronici, componenti di veicoli spaziali o di apparecchiature ottiche. Pur riciclati, anche in questo caso i CFC utilizzati sono destinati ad essere in gran misura vaporizzati nell'atmosfera.
e) Congelamento di derrate alimentari, quali liquidi di irrorazione, alla temperatura di circa 30ºC, di prodotti alimentari in impianti di surgelazione ad irrorazione di fluido evaporante; questa tipologia d'impianto non è peraltro molto comune. Il CFC utilizzato come liquido di irrorazione è progressivamente disperso nell'atmosfera in forma di vapore nell'uso normale di questi impianti.
f) Sterilizzazione a freddo, come fluidi che, allo stato gassoso, accompagnano in miscela l'agente sterilizzante (ossido di etilene) per esigenza di sicurezza (non infiammabilità) in impianti di sterilizzazione per materiali termolabili. Anche in questo caso il CFC è in ultima istanza scaricato nell'atmosfera.
Accanto agli utilizzi industriali dei clorofluoroderivati CFC/HCFC bisogna anche sottolineare il diffuso impiego tecnico, quali agenti estinguenti d'incendio, di alogenoderivati del metano o dell'etano con atomi di bromo nella molecola (clorofluorobromocarburi), fluidi chiamati comunemente halon, capaci di un'efficace azione di inibizione rispetto alle reazioni a catena delle combustioni; sono usati come carica di estintori ed impianti fissi o mobili di spegnimento incendi. Prodotti alogenoderivati da idrocarburi di esteso impiego sono anche il tetracloruro di carbonio (tetraclorometano CCl4), che viene utilizzato come sgrassante e disinfestante (il suo impiego è peraltro stato abbandonato nei Paesi sviluppati da quando si è stabilito il suo effetto tossico e cancerogeno) ed il metilcloroformio (1,1,1-tricloroetano CH3CCl3), utilizzato quale solvente e sgrassante nell'industria siderurgica. Tuttavia la situazione è completamente cambiata a partire dagli anni 70 quando gli scienziati hanno provato che la riduzione della fascia di ozono presente nella stratosfera, drammaticamente evidenziata dal buco creatosi in corrispondenza al continente antartico, era dovuto proprio all'azione di questi refrigeranti sintetici.