Un po’ di scienza – quali sono le sostanze ozono lesive, perchè sono dannose e come reagiscono

 

Indice

 

Perchè è un problema se si "buca" l’ozono?

 

Le Sostanze Ozono Lesive (Ozone Depleting Substaces = ODS) portano questo nome perchè sono in grado di distruggere le molecole di ozono trasformandole in semplice ossigeno, assottigliando così lo strato di ozono stratosferico. Quando lo strato di ozono si assottiglia, i pericolosi raggi ultravioletti riescono ad attraversarlo e raggiungono la superficie terrestre causando danni agli umani, agli animali e alle piante. I raggi ultravioletti infatti sono in grado di provocare il cancro alla pelle, malattie agli occhi (es.: cataratte), mutazioni genetiche e, di conseguenza, anche squilibri negli ecosistemi.

 

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Quali sono le sostanze ozono lesive?

Le ODS sono accomunate dall’avere sempre almeno un atomo di cloro o di bromo all’interno della loro molecola e sono divise in nove gruppi:
1. Clorofluorocarburi (CFC)
2. Altri clorofluorocarburi
3. Halon
4. Tetracloruro di carbonio (CTC)
5. Tricloroetano (TCA)
6. Bromuro di metile (MB)
7. Idrobromofluorocarburi (HBFC)
8. Idroclorofluorocarburi (HCFC)
9. Bromoclorometano (BCM)

 

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Dove si trovano e per cosa si usano?

Le sostanze ozono lesive sono state per lungo tempo impiegate per gli usi più disparati.
I CFC sono utilizzati solo per particolari usi critici (es.: campo medico o industria aerospaziale) solo previa approvazione e decisione del Protocollo di Montreal. Fino alla prima metà degli anni ’90 sono stati massicciamente impiegati nel settore della refrigerazione (frigoriferi, condizionatori d’aria sia degli edifici che delle vetture, etc.), in quello delle schiume poliuretaniche come agenti espandenti (pannelli isolanti, schiume spray, etc.) e come propellenti per qualsiasi prodotto spray (bombolette, inalatori per asmatici, etc.) finanche come agenti pulenti (settore aeronautico, spaziale, informatico, etc.).
Sebbene siano oramai banditi a livello mondiale, la maggior parte dei CFC messi allora in circolazione sono ancora adesso intrappolati in apparecchi e impianti isolanti di vecchia generazione il cui deterioramento comporta un lento rilascio di CFC.
Gli Halon si usavano come agenti estinguenti nei sistemi antincendio, ma oggi il loro impiego è ridotto a particolari usi critici nel settore dell’aviazione e in quello militare.
Gli HCFC si usano in tutti campi descritti sia per i CFC che per gli Halon.
Il bromuro di metile si impiega in agricoltura e per la sterilizzazione delle derrate alimentari o del legname.
Tutte le altre sostanze erano o sono utilizzate come materia prima da parte delle industrie chimiche.

 

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Come fanno a distruggere l’ozono?

Per capire come queste sostanze reagiscano con l’ozono è importante avere ben chiari alcuni concetti di chimica elementare:
• la maggior parte delle sostanze (solide, liquide o gassose) presenti in natura o create artificialmente in laboratorio sono formate da molecole o tutte uguali, o da molecole diverse in proporzioni diverse;
• le molecole a loro volta possono essere formate da atomi uguali o da atomi diversi;
• ma la cosa più importante è che, a parte alcuni gas chiamati gas nobili, tutti gli atomi non stanno mai da soli per molto tempo e reagiscono il prima possibile con gli atomi che hanno intorno per formare nuove molecole.

 

Ma ora vediamo come sono fatti l’ossigeno e l’ozono e come si comportano quando incontrano il cloro.

 

Come sono fatti:

  • La molecola di ossigeno (O2) è composta da 2 atomi di ossigeno;
  • La molecola di ozono (O3) è composta da 3 atomi di ossigeno;

Come si comportano:

  • Quando una molecola che contiene cloro viene colpita dai raggi ultravioletti l’atomo di cloro (Cl) si stacca dalla molecola;
  • Un singolo atomo di ossigeno (O) non sta mai da solo e reagisce subito con gli atomi o le molecole che incontra;
  • Un atomo di cloro (Cl) non sta mai da solo e reagisce subito con gli atomi o le molecole che incontra;
  • Quando una molecola di ozono assorbe i raggi ultravioletti si scompone in un atomo di ossigeno (O) e in una molecola di ossigeno (O2);
  • Quando un atomo di cloro (Cl) incontra un atomo di ossigeno (O) si forma subito una molecola di monossido di cloro (ClO);
  • Quando un atomo di cloro (Cl) incontra una molecola di ozono (O3) si formano una molecola di monossido di cloro (ClO) e una molecola di ossigeno (O2).

Tenendo a mente queste proprietà appena descritte, molto semplificate, dell’ozono, dell’ossigeno e del cloro allora non dovrebbe essere difficile capire il risultato dell’immissione di cloro in atmosfera.
Infatti, per ogni atomo di cloro che gira libero nella stratosfera due molecole di ozono vengono trasformate in 3 atomi di ossigeno:

Immagina di avere 2 distinte molecole di ozono, O3 e O3, e di farle reagire con il Cl

leggi il “+” come “e”
leggi “?” come “diventano”

Cl + O3 ? ClO + O2
O3 + energia dei raggi solari ? O + O2
ClO + O ? Cl + O2

Quindi, semplificando ancora tutti i passaggi questo è quello che si ottiene:

Cl + 2 molecole di O3 ? Cl + 3 molecole di O2

In poche parole, un atomo di Cloro riesce a distruggere due molecole di Ozono trasformandole in 3 molecole di Ossigeno.

Il problema più rilevate è che alla fine della reazione il cloro residuo è ancora in grado di aggredire un’altra molecola di ozono e continuare questa reazione a catena per migliaia di volte. E’ stato stimato che un solo atomo di cloro sia capace di distruggere fino a 10.000 molecole di ozono.

Oltre alla reazione appena descritta ne esistono altre, tra le quali anche quelle che coinvolgono il bromo. Anche se diverse conduco tutte allo stesso risultato: la distruzione delle molecole di ozono.

 

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Consigli per saperne di più

Per scoprire e avere in dettaglio molte più informazioni sull’ozono, con l’ausilio di disegni, tabelle e grafici molto semplici, puoi leggere le informazioni di base e gli approfondimenti sull’ozono preparato in italiano da ESPERE (Environmental Science Published for Everybody Round the Earth).

Le informazioni di base

Gli approfondimenti

Dinamiche e aviazione

Ozono

Se vuoi puoi anche consultare il file preparato da D.W. Fahey, e messo a disposizione sul sito dell’UNEP, con 20 domande e risposte sullo strato di ozono (testo solo in inglese).
(di questo file esiste sia il link http://www.unep.org/ozone/pdf/qa.pdf che il file pdf)

 

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Ultimo aggiornamento 07.10.2013