Ritardanti di fiamma bromurati: classificazione, usi

I ritardanti di fiamma bromurati (BFR) sono sostanze sintetiche ampiamente utilizzate per ridurre l’infiammabilità di numerosi prodotti di largo consumo e di applicazioni industriali, come materiali plastici, tessuti, mobili imbottiti, dispositivi elettronici e componenti automobilistici. La loro diffusione è strettamente legata all’uso crescente delle sostanze polimeriche, le quali, pur essendo versatili e resistenti, presentano una marcata tendenza a bruciare con facilità.

L’aggiunta dei ritardanti di fiamma bromurati consente di aumentare la sicurezza, rallentando la propagazione delle fiamme e riducendo il rischio di incendi. Tuttavia, diversi studi hanno evidenziato che questi composti non sono del tutto innocui: a causa della loro persistenza ambientale e della capacità di bioaccumularsi negli organismi viventi, possono rappresentare una minaccia per l’ecosistema e la salute umana.

Una delle criticità maggiori è legata alla loro azione come interferenti endocrini, ovvero sostanze in grado di alterare il normale funzionamento del sistema ormonale, con possibili effetti negativi sullo sviluppo, sulla fertilità e sul metabolismo. Inoltre, è stato osservato che alcuni ritardanti di fiamma bromurati possono essere rilasciati lentamente dai materiali che li contengono, disperdendosi nell’ambiente domestico e lavorativo attraverso la polvere o l’aria, aumentando così l’esposizione della popolazione.

Usi

Sono comunemente usati come additivi nelle sostanze plastiche, tessuti, apparecchiature elettriche o elettroniche.
Tali additivi riducono l’infiammabilità dei materiali e sono attivi durante le fasi iniziali dell’incendio, prevenendo, ritardando o inibendo lo spargersi delle fiamme.

I ritardanti di fiamma bromurati esplicano il loro effetto quando il materiale a cui sono stati aggiunti si riscalda e possono agire fisicamente o chimicamente.

L’effetto fisico può consistere nella formazione di uno strato protettivo sul supporto che impedisce all’ossigeno di entrare in contatto con il materiale infiammabile.

L’effetto chimico può avvenire in fase solida con la promozione di decomposizioni termiche con lo scopo di allontanare gas infiammabili o in fase gassosa prevenendo la formazione di radicali liberi che, rilasciati durante la combustione provvedono calore addizionale.

Classificazione

I ritardanti di fiamma bromurati possono essere classificati in cinque categorie:

• Eteri bifenilici polibromurati (PBDE)
• Esabromociclododecano (HBCDD)
• Tetrabromobisfenolo A (TBBPA)
• Bifenili polibromurati (PBB)
• Altri tipi di sostanze bromurate

Gli eteri bifenilici polibromurati di cui un esempio è riportato in figura

sono ottenuti per bromurazione catalitica di eteri bifenilici. Hanno una bassa tensione di vapore, sono poco solubili in acqua e tendono ad accumularsi in sedimenti.

Sono principalmente utilizzati in schiume poliuretaniche ma possono essere aggiunti a resine epossidiche , resine fenoliche e in poliesteri.

L’esabromociclododecano prodotto per bromurazione di ciclododecano in un processo batch, è costituito da dodici atomi di carbonio, diciotto atomi di idrogeno e sei atomi di bromo.

È usato principalmente in schiume e polistirene espanso che trovano largo utilizzo come isolamento termico nel campo dell’edilizia.

Il tetrabromobisfenolo A

è ottenuto dalla reazione del bisfenolo A con il bromo.

È principalmente usato in resine epossidiche per circuiti stampati elettronici, in policarbonati, resine fenoliche, resine poliestere insature e come additivo per altri polimeri come l’acrilonitrile-butadiene-stirene, polibutilentereftalato e polietilentereftalato.

I bifenili polibromurati di cui un esempio è riportato in figura

sono un gruppo di sostanze costituite da bifenile sostituito. Hanno bassa tensione di vapore, poco solubili in acqua ma solubili in benzene e toluene. Sono utilizzati in una varietà di prodotti di consumo come monitor di computer, televisori, tessuti e schiume plastiche.

I ritardanti di fiamma bromurati tendono a diffondersi nell’ambiente dando fenomeni di accumulo e possono comportare rischi per la salute umana oltre che danni ambientali pertanto specie per alcune categorie il loro uso è sottoposto a stringenti restrizioni.

Negli ultimi decenni, la crescente preoccupazione per i potenziali effetti nocivi dei ritardanti di fiamma bromurati ha portato alla definizione di normative sempre più restrittive a livello internazionale. In Europa, diverse categorie di BFR, tra cui i polibromodifenileteri (PBDE) e l’esabromociclododecano (HBCD), sono state progressivamente limitate o vietate nell’ambito del regolamento REACH e incluse nella lista delle sostanze estremamente preoccupanti (SVHC) dell’Agenzia europea per le sostanze chimiche (ECHA).

L’Unione Europea ha inoltre stabilito limiti specifici alla loro presenza nei rifiuti elettrici ed elettronici tramite la direttiva RoHS (Restriction of Hazardous Substances). Anche a livello internazionale, diverse sostanze appartenenti ai BFR sono state inserite nella Convenzione di Stoccolma sugli inquinanti organici persistenti (POP), che ne regola la produzione e l’uso in molti Paesi. Parallelamente, molte aziende hanno avviato programmi di sostituzione con alternative più sicure, come ritardanti di fiamma a base di fosforo o composti inorganici, sebbene la sfida principale rimanga quella di garantire un buon compromesso tra sicurezza antincendio e minore impatto ambientale e sanitario.

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