OLTRE I GAS FLUORURATI QUALE EVOLUZIONE SI … · I gas fluorurati ad effetto serra Nuove...
Transcript of OLTRE I GAS FLUORURATI QUALE EVOLUZIONE SI … · I gas fluorurati ad effetto serra Nuove...
I gas fluorurati ad effetto serraNuove disposizioni e loro applicazione
2 ottobre 2012Centro Congressi Torino Incontra
OLTRE I GAS FLUORURATI QUALE EVOLUZIONE SI PROSPETTA PER IL FUTURO?
Giovanni Camino
Politecnico di Torino Dipartimento Scienza Applicata e Tecnologia
I gas fluorurati ad effetto serraNuove disposizioni e loro applicazione
2 ottobre 2012Centro Congressi Torino Incontra
COSA SONO I «GAS FLUORURATI»
Composti gassosi con:Carbonio (C), Fluoro (F)
(Idrogeno (H), Cloro Cl),
Bromo (Br)…)•CFC: Contengono C, F, Cl(Br)•HCFC: Contengono: C, F, Cl(Br), H
I gas fluorurati ad effetto serraNuove disposizioni e loro applicazione
2 ottobre 2012Centro Congressi Torino Incontra
Prefisso: Freon (Du Pont), R‐(Refrigerante), CFC‐, HCFC‐
Numerazione: XYZ(Br)w Struttura chimicaX=n°
C‐1, Y=n°
H+1, Z=n°
F, Cl per differenza,
w = posizione sostituzioneEs.: Freon 112, R‐112, CFC‐112 = CCl2
FCCl2
F 134a = C2
H2
F4
or CF3
‐CH2
F
NOMENCLATURA DIN 8960 [DIN 1998]
I gas fluorurati ad effetto serraNuove disposizioni e loro applicazione
2 ottobre 2012Centro Congressi Torino Incontra
PERCHE’ I GAS FLUORURATI ?
Inventati nel 1928•Stabilità
chimica e termica del legame C‐F
•Non infiammabili•Non tossici per l’uomo
I gas fluorurati ad effetto serraNuove disposizioni e loro applicazione
2 ottobre 2012Centro Congressi Torino Incontra
APPLICAZIONI• Sviluppati per sistemi refrigeranti, condizionatori
fissi e auto• Pulizia superficie (semiconduttori, parti di
precisione)• Agenti schiumogeni per materiali polimerici
cellulari• Propellenti per aerosol spray
I gas fluorurati ad effetto serraNuove disposizioni e loro applicazione
2 ottobre 2012Centro Congressi Torino Incontra
BUCO DELL’OZONO
• 1974 Identificazione del meccanismo di distruzione dell’ozono da parte dei CFC (Premio Nobel per la
Chimica 1995)• Equilibrio dell’ozono nella stratosfera:
O2
+ uv ‐> O + O (160‐240 nm)
O + O2
+ Catalizzatore ‐> O3
+ OZOGENESI
O3
+ uv ‐> O2
+ O OZONOLISI EQUILIBRIO
Bassa concentrazione di Ozono per la protezione degli organismi viventi
I gas fluorurati ad effetto serraNuove disposizioni e loro applicazione
2 ottobre 2012Centro Congressi Torino Incontra
CFC Ozone Depleting Substances(ODS)
I gas fluorurati ad effetto serraNuove disposizioni e loro applicazione
2 ottobre 2012Centro Congressi Torino Incontra
Meccanismo a catena di distruzione dell’ozono
CFCl3 + UV Light ==> CFCl2 + Cl
Cl + O3 ==> ClO + O2
ClO + O ==> Cl + O2
I gas fluorurati ad effetto serraNuove disposizioni e loro applicazione
2 ottobre 2012Centro Congressi Torino Incontra
Ciclo della distruzione dell’ozono
I gas fluorurati ad effetto serraNuove disposizioni e loro applicazione
2 ottobre 2012Centro Congressi Torino Incontra
Conseguenze
I gas fluorurati ad effetto serraNuove disposizioni e loro applicazione
2 ottobre 2012Centro Congressi Torino Incontra
Alternative ai CFC
• 1987 Protocollo di Montreal
sulle sostanze che riducono la concentrazione dell’ozono nella stratosfera
• Sviluppo di composti alternativi• Tre composti alternativi risultarono
«gas ad effetto serra»
I gas fluorurati ad effetto serraNuove disposizioni e loro applicazione
2 ottobre 2012Centro Congressi Torino Incontra
EFFETTO SERRA GLOBAL WARMING POTENTIAL (GWP)
1997 Protocollo di Kyoto per controllare l’emissione di gas serra F‐Gases:
•Fluoroidrocarburi: contenenti C, H, F (HFC)•Idrocarburi perfluorurati. Contenenti C, F (PFC)•Esafluoruro di zolfo: SF6
I gas fluorurati ad effetto serraNuove disposizioni e loro applicazione
2 ottobre 2012Centro Congressi Torino Incontra
Surriscaldamento climatico «Global Warming Potential»
Global mean land‐ocean temperature change from 1880–2011, relative to the 1951–1980
mean. The black line is the annual mean and the red line is the 5‐year running mean. The
green bars show uncertainty estimates.
I gas fluorurati ad effetto serraNuove disposizioni e loro applicazione
2 ottobre 2012Centro Congressi Torino Incontra
Global Warming Potential‐ Effetto serraEffetto serra
Assorbimento e riemissione di radiazioni IR da parte di gas nell’atmosfera che scalda
la parte bassa dell’atmosfera e la superficie della Terra
proposta da J. Fourier, 1828 studiata quantitativamente da S. Arrhenius, 1896
I gas fluorurati ad effetto serraNuove disposizioni e loro applicazione
2 ottobre 2012Centro Congressi Torino Incontra
Gas serra
• Gas serra principali, contributo all’effetto serra:• H2
O vapore (36‐70%)• CO2
(9‐26%)• Ozono (3‐7%)
I gas fluorurati ad effetto serraNuove disposizioni e loro applicazione
2 ottobre 2012Centro Congressi Torino Incontra
I gas fluorurati ad effetto serraNuove disposizioni e loro applicazione
2 ottobre 2012Centro Congressi Torino Incontra
«Global Warming Potential» da F‐gases
I gas fluorurati ad effetto serraNuove disposizioni e loro applicazione
2 ottobre 2012Centro Congressi Torino Incontra
I gas fluorurati ad effetto serraNuove disposizioni e loro applicazione
2 ottobre 2012Centro Congressi Torino Incontra
I gas fluorurati ad effetto serraNuove disposizioni e loro applicazione
2 ottobre 2012Centro Congressi Torino Incontra
I gas fluorurati ad effetto serraNuove disposizioni e loro applicazione
2 ottobre 2012Centro Congressi Torino Incontra
I gas fluorurati ad effetto serraNuove disposizioni e loro applicazione
2 ottobre 2012Centro Congressi Torino Incontra
I gas fluorurati ad effetto serraNuove disposizioni e loro applicazione
2 ottobre 2012Centro Congressi Torino Incontra
• 50% della luce solare raggiunge il suolo• Riemissione parziale in IR (1‐100 µ) CALORE• Gas serra:
Assorbono ed emettono in IR GWP StrutturaStabilità
chimica (luce e calore) Chimica
Struttura chimica ‐ Effetto serra
I gas fluorurati ad effetto serraNuove disposizioni e loro applicazione
2 ottobre 2012Centro Congressi Torino Incontra
Effetto serra dei F‐Gases• Molti dei Composti Fluorurati hanno:
– Forti assorbimenti nell’IR dove altri componenti dell’atmosfera non mostrano alcun
assorbimento («finestra atmosferica»)– Vita atmosferica lunga (es. 1.4 anni per HFC‐
152a) o molto lunga (es. 50,000 anni per CF4)
FORTE EFFETTO SERRA
ELEVATO GWP
I gas fluorurati ad effetto serraNuove disposizioni e loro applicazione
2 ottobre 2012Centro Congressi Torino Incontra
GWP dei F‐Gases• Riferimento: CO2
: GWP = 1• Periodo: 20, 100, 500 anni• GWP elevato:
HFC 140 a 7,000
PFC 6,000 a 9,000
SF6
23,900• Contributo al cambiamento climatico anche perchè
la produzione richiede più
energia rispetto alle alternative
I gas fluorurati ad effetto serraNuove disposizioni e loro applicazione
2 ottobre 2012Centro Congressi Torino Incontra
APPLICAZIONI F‐Gases
I gas fluorurati ad effetto serraNuove disposizioni e loro applicazione
2 ottobre 2012Centro Congressi Torino Incontra
Alternative ai F‐Gases
PARAMETRI da valutare•ODP•GWP del prodotto•GWP del processo (Consumo di energia)•Tossicita’•LCA•Sicurezza
I gas fluorurati ad effetto serraNuove disposizioni e loro applicazione
2 ottobre 2012Centro Congressi Torino Incontra
Gas Fluorurati di IV generazione
I gas fluorurati ad effetto serraNuove disposizioni e loro applicazione
2 ottobre 2012Centro Congressi Torino Incontra
HFO• HFO 1234yf : CF3
CF=CH2
• HFO 1234ze (E): CF3
CH=CHFMolto reattivi con radicali •OH dell’atmosfera: Vita breve
GWP a 100 anni
I gas fluorurati ad effetto serraNuove disposizioni e loro applicazione
2 ottobre 2012Centro Congressi Torino Incontra
Caratteristiche delle HFO• HFO 1234yf sviluppato come alternativa a HFC 134a
per i condizionatori d’aria nelle auto• HFO 1234yf e HFO 1234ze (E) vasto potenziale
applicativo• Tossicità: Profili tossicologico secondo OECP
dichiarato sicuro nelle applicazioni previste• Infiammabilità
moderata
I gas fluorurati ad effetto serraNuove disposizioni e loro applicazione
2 ottobre 2012Centro Congressi Torino Incontra
APPLICAZIONI DELLE HFO• Condizionamento d’aria automobilisticoValutazione positiva da consorzio di produttori di automobili con
patrocinio SAE ( Society of Automobile Engineers) e in Giappone dal consorzio JAMA‐JAPIA per la sostituzione del 134a (proibito nelle
auto in Europa dal 2011) con dell’HFO 1234yf • Refrigerazioni vetrine e espositoriMiglioramenti di rese ed efficienza con leggere modifiche dell’impianto• Frigoriferi domesticiTemperature di scarico inferiori, maggiore durata del compressore• Chiller centrifughiUguaglia il 134a con modifiche dell’impianto• Espansi e aerosol Sostituisce il 134a, proibito dal 2008
I gas fluorurati ad effetto serraNuove disposizioni e loro applicazione
2 ottobre 2012Centro Congressi Torino Incontra
NON ALOGENATI• CO2Refrigerazione o gas espandente Non combustibile, non tossico, inodore, stabile• PROPANO/ISOBUTANO/BUTANOIn miscela: propellenti per spraySingoli: refrigerazioneAltamente infiammabili, non tossici, inodori• PENTANOAgente rigonfianteAltamente infiammabile, miscele esplosive con aria,
effetto narcotico, liquido irritante occhi e pelle
I gas fluorurati ad effetto serraNuove disposizioni e loro applicazione
2 ottobre 2012Centro Congressi Torino Incontra
NON ALOGENATI• AMMONIACASistemi refrigerantiOdore pungente (5 ppm), irritante, tossica, poco
infiammabile• DIMETIL ETEREPropellente per sprayAltamente infiammabile, non tossico• AZOTOCompresso in spray, estintoriNon combustibile, non tossico
I gas fluorurati ad effetto serraNuove disposizioni e loro applicazione
2 ottobre 2012Centro Congressi Torino Incontra
I gas fluorurati ad effetto serraNuove disposizioni e loro applicazione
2 ottobre 2012Centro Congressi Torino Incontra
RIFERIMENTI 1. German
Federal
Environment
Agency, «Avoiding
Fluorinated Greenhouse Gases. Prospects for Phasing Out, ISSN 1862‐4359
2. Technology Strategy Map 2009: “Measures to Promote the Use of Non‐fluorinated Gases”
2010 International Symposium on Next‐generation Air Conditioning and Refrigeration Technology,
17 – 19 February 2010, Tokyo, Japan
RINGRAZIAMENTI Dott. Mario Visca, Esperto
prodotti
fluorurati, Alessandria