Tetracloroetilene

Il tetracloroetilene o percloroetilene è ampiamente utilizzato come sgrassante per metalli e per la pulizia a secco dei tessuti, refrigerante e materiale di partenza per la produzione di fluorocarburi, oltre che nell’industria chimica e farmaceutica. Il tetracloroetilene, unitamente a tetracloruro di carbonio, tricloroetilene e 1,1,1-tricloroetano è stato uno dei solventi maggiormente utilizzato.

Esso è un derivato clorurato dell’etene che ha formula H₂C=CH₂, in cui ciascuno dei quattro atomi di idrogeno è sostituito da cloro, Cl₂C=CCl₂. La storia della produzione e dell’uso di questi quattro composti è legata allo sviluppo e alla crescita dell’industria chimica organica sintetica e agli eventi storici che hanno influenzato lo sviluppo e l’uso dei solventi clorurati in generale.

L’International Agency for Research on Cancer (IARC) ha classificato il tetracloroetilene nel gruppo 2A ovvero come probabile cancerogeno per l’uomo e l’Organizzazione Mondiale della Sanità ne ha fissato un valore guida di 40µ/L . Il tetracloroetilene è stato rilevato sia nelle acque sotterranee che in quelle superficiali, nell’aria, nel terreno, negli alimenti e nel latte materno.

Il tetracloroetilene è stato rilevato anche in diverse altre fonti come acque superficiali e sotterranee, acqua deionizzata commerciale filtrata con carbone attivo e alcuni alimenti ad esempio, pane fresco, grassi, oli, frutta e verdura

Proprietà del tetracloroetilene

È un liquido incolore non infiammabile a temperatura ambiente, evapora facilmente nell’aria e ha un forte odore dolciastro. Il tetracloroetilene è miscibile con etanolo, etere etilico, cloroformio, esano e benzene. Inoltre, come molti altri solventi organici, è volatile e scarsamente solubile in acqua. I suoi vapori sono più pesanti dell’aria.

Il tetracloroetilene è un irritante respiratorio e cutaneo, neurotossico, tossico per fegato e reni e tossico per l’apparato riproduttivo e lo sviluppo ed è un inquinante persistente che può contaminare aria, suolo, falde acquifere, acqua potabile e potenzialmente tossico per la fauna selvatica

Dopo l’inalazione è assorbito attraverso la pelle, per contatto diretto, e attraverso i polmoni. L’esposizione cronica o subcronica a questo composto organico volatile (VOC) negli esseri umani è stata associata a deficit nella visione dei colori e nella funzione neuropsicologica.

Sintesi

Fu sintetizzato per la prima volta nel 1839 dal chimico francese Henri Victor Regnault tramite una reazione di decomposizione termica del esacloroetano:
Cl₃CCl₃ → C₂Cl₄ + Cl₂

Nel 1845 il chimico tedesco Hermann Kolbe ottenne il tetracloroetilene dalla reazione tra solfuro di carbonio e cloro:

A livello industriale è stato prodotto per la prima volta negli Stati Uniti come sottoprodotto della produzione di tetracloruro di carbonio nei primi anni del 1900.

Può essere ottenuto dalla reazione tra cloro e 1,2-dicloroetano alla temperatura di 400°C catalizzata da una miscela di cloruro di potassio e cloruro di alluminio o da carbone attivo:
ClCH₂CH₂Cl +  3 Cl₂ → C₂Cl₄ + 4 HCl

Viene ottenuto tramite clorurazione diretta di alcuni idrocarburi come metano, etano, propano o propene o un derivato clorurato di un idrocarburo ad alte temperature, con o senza catalizzatore.

Reazioni

Il tetracloroetilene si dissolve in acqua e forma diclorometano e ossigeno secondo la reazione:
C₂Cl₄ + 2 H₂O → 2 CH₂Cl ₂ + O₂

Reagisce con le basi come l’idrossido di sodio, formando acido formico e cloruro di sodio:
4 NaOH + C₂Cl₄ → 2 HCOOH + 4 NaCl

Reagisce con l’ossigeno in presenza di luce ultravioletta dando una reazione di fotoossidazione per dare cloruro di tricloroacetile oltre a fosgene, monossido di carbonio e cloro. Sebbene queste sostanze siano altamente dannose per l’ambiente costituiscono la materia prima per molte sintesi organiche

Reagisce con il cloro a 50–80 °C in presenza di cloruro di ferro (III) come catalizzatore per dare esacloroetano:
C₂Cl₄ + Cl₂→ CH₃CH₃

Lavaggio a secco

Già nel XVIII secolo si diffuse l’uso di utilizzare la trementina, resina vegetale oleosa, ottenuta dall’incisione incisione di alberi appartenenti alla divisione delle pinophyta, contenente α-pinene, sesquiterpeni e DL-bornilacetato per la rimozione di macchie di grasso e olio dagli abiti.

Nel XIX secolo si rivalutò l’igiene e la pulizia della persona e aumentò la domanda di pulitura dei tessuti e, in particolare, delle stoffe pregiate che richiedevano trattamenti a secco con l’utilizzo di solventi come olio di canfora, benzene, nafta, cherosene e petrolio oltre che della trementina.

Nel XX secolo si diffuse negli Stati Uniti l’utilizzo di macchinari specializzati per il processo di pulizia a secco. Tuttavia, l’uso di solventi derivanti dal petrolio altamente infiammabili causò molti incendi ed esplosioni, e si rese necessario trovare un’alternativa più sicura.

Solventi

Si utilizzarono così solventi alogenati non infiammabili, come tetracloruro di carbonio, tricloroetilene e  triclorotrifluoroetano e, a partire dagli anni ’40, il tetracloroetilene che è in grado di sciogliere grassi, untuosità, cere e oli senza danneggiare le fibre naturali o artificiali divenne il solvente per il lavaggio a secco più utilizzato.

Dopo aver raggiunto il picco negli anni ’70, la produzione e l’uso di tetracloroetilene sono diminuiti, a causa della sua classificazione come rifiuto pericoloso da parte dell’Agenzia per la protezione dell’ambiente degli Stati Uniti. Per rispettare le normative ambientali, le macchine per la pulizia a secco si sono evolute attraverso diverse generazioni per ridurre al minimo il rilascio di tetracloroetilene.

Le macchine di prima generazione erano macchine di trasferimento, in cui i tessuti puliti erano trasferiti manualmente dalla lavatrice a un’asciugatrice. Da allora, si sono implementati vari controlli di prevenzione dell’inquinamento attraverso le generazioni successive, culminando nelle ultime macchine di ultima generazione, che sono a circuito chiuso e dotate di condensatori refrigerati, assorbitori di carbonio, ventole induttive e dispositivi di blocco azionati da sensori.

Smaltimento

L’industria chimica ha risposto alle crescenti preoccupazioni ambientali ed ecologiche con sforzi per migliorare il recupero e il riciclaggio del tetracloroetilene per proteggere la salute pubblica e l’ambiente.

Gli impianti di lavaggio a secco che utilizzano tetracloroetilene producono un rifiuto solido costituito da polveri filtranti esauste con un elevato contenuto di tetracloroetilene residuo, insieme a coloranti e residui non volatili. Le polveri esauste non trattate, classificate come rifiuti pericolosi, non possono essere smaltite in discarica e l’incenerimento rappresentavano l’unica alternativa praticabile. Metodi innovativi di smaltimento prevedono il suo assorbimento in vermiculite, sabbia asciutta, terra o un materiale simile e quindi l’interramento in una discarica protetta.

Un altro metodo prevede l’incenerimento dopo la sua miscelazione con un altro combustibile. È tuttavia necessario che la combustione sia completa per impedire la formazione di fosgene e inoltre deve essere utilizzato uno scrubber acido per rimuovere gli alogenuri prodotti.

Chimicamo la chimica online perché tutto è chimica