I CFC sono una famiglia di sostanze chimiche di facile produzione che sono state utilizzate principalmente nell'industria frigorifera
I frigoriferi sono costituiti da un ambiente chiuso da raffreddare e da un tubicino all'interno del quale circola vapore. Tale tubicino è collegato a un compressore (esterno alla macchina) che comprime il vapore fino a farlo liquefare nel condensatore, processo che tende ad aumentare la temperatura del fluido.
Una serpentina esterna consente il passaggio di calore dal fluido all'ambiente ( se ci troviamo vicino a un frigorifero avvertiamo calore). Quando il liquido passa attraverso la valvola di espansione ed entra all'interno del frigorifero, esso, non è più compresso. Ritorna allo stato di vapore assorbendo energia dall'interno del frigorifero che così si raffredda. Il vapore torna poi all'esterno ed è compresso e il ciclo si ripete.
Il fluido usato nel frigorifero deve avere la proprietà di condensare, anche a temperatura ambiente, a pressioni relativamente basse.
Freon
Tra le sostanze più usate nell'industria del freddo è stato, per molti anni il freon nome con il quale si identifica una famiglia di composti chimici derivanti dal metano e dall'etano per sostituzione degli atomi di idrogeno con atomi di alogeno quali fluoro, cloro e bromo.
Tali composti sono degli alogenuri alchilici: in particolare, per il loro largo utilizzo nell'industria frigorifera sono indicati con la sigla CFC acronimo di fluoroclorocarburi.
Nel 1930 l'americano Thomas Midgley sintetizzò tali composti che ebbero un vero successo industriale per le loro caratteristiche e utilizzati nei cicli frigoriferi a compressione.
Dopo la seconda guerra mondiale, il capostipite della famiglia, il CFC-12, la cui formula è CCl2F2 ( diclorodifluorometano) trovò utilizzo in modo massiccio per le sue caratteristiche.
Il freon è un composto che ha un solo atomo di carbonio ed è ottenuto tramite alogenazione del metano.
La sostituzione di un atomo di idrogeno con il fluoro porta ad un aumento di densità, mentre la sostituzione di un atomo di idrogeno con un atomo di cloro porta ad un aumento del calore latente di evaporazione e una riduzione della temperatura di ebollizione del fluido.
Fluidi refrigeranti
I vari tipi di freon costituiscono i fluidi refrigeranti ideali per i cicli frigoriferi a compressione anche grazie alla sicurezza nel loro utilizzo. Mostrano inoltre stabilità nei confronti di molti agenti chimici.
I CFC sono quindi utilizzati come:
- liquidi refrigeranti
- solventi nell'industria elettronica
- propellenti negli aerosol
- espandenti negli imballaggi di polistirolo.
L'utilizzo di tale classe di composti, tuttavia si è drasticamente ridotta a causa della loro implicazione nell'assottigliamento dello strato di ozono che si trova nell'ozonosfera.
I CFC sono tra le sostanze definite ODS (acronimo di Ozone Depleting Substances).
Gli ODS sono generalmente molto stabili nella troposfera e si degradano per l'intensa azione della luce ultravioletta nella stratosfera. In essa rilasciano atomi di cloro che danneggiano l'ozono che si trasforma in ossigeno secondo la reazione:
2 O3 → 3 O2
L'ozono è un gas che funge da filtro per le radiazioni ultraviolette. Per il suo assottigliamento le radiazioni ultraviolette, non più schermate, raggiungono la Terra risultando dannose per la pelle. Si possono verificare casi di melanoma e di altri tumori e danni agli occhi. Si verifica inoltre l'inibizione parziale della fotosintesi clorofilliana. Pertanto si ha un conseguente rischio di diminuzione dei raccolti e la distruzione di frazioni importanti del fitoplancton che è alla base della catena alimentare marina.
Trattato di Montreal
Il trattato di Montreal risalente al 1987 aveva l'intento di ridurre la produzione di quelle sostanze che costituiscono una minaccia per lo strato di ozono e l'Unione Europea lo ha reso operativo nel 1994. I HCFC, di cui il più importante è HCClF2, hanno sostituito i CFC per il loro minore impatto sullo strato di ozono, ma stante il loro contributo all'effetto serra sono stati anch'essi messi al bando dal 31 dicembre 2009. Il mercato ha cominciato così a muoversi seguendo due strade diverse: la ricerca di un refrigerante sintetico con minor impatto ambientale e la riscoperta dei refrigeranti “naturali”.
Il più importante refrigerante sintetico è senza ombra di dubbio il 2,3,3,3 tetrafluoropropene.
Esso è quasi privo di emissioni, ha una elevata efficienza energetica e bassa tossicità. Tuttavia attualmente sono adoperati refrigeranti quali ammoniaca, propano e anidride carbonica.
