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COV - Composti organici volatili - Cosa sono?

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L’obiettivo di questo articolo è fornirti informazioni in merito ai Composti Organici Volatili (COV), sotto tre differenti punti di vista:

  1. Che cosa sono? Nel rispondere a questa domanda ti mostreremo il significato della definizione COV.
  2. Da che classi di composti sono caratterizzati? Quali sono le classi di molecole che rientrano in questa categoria e dove vengono utilizzate.
  3. Come si comportano in atmosfera? In altri termini, che effetti hanno queste specie sull’equilibrio chimico dell’atmosfera e che relazione hanno con le problematiche legate alla salute e all’inquinamento.

Cosa sono i COV?

All’interno della definizione sono presenti le parole «Organici» e «Volatili». Cosa si intende con questi termini?

Organici: Questa parola mostra che i COV sono basati sulla chimica del carbonio (la chimica organica). Le specie che analizzeremo sono caratterizzate da gruppi funzionali (insiemi di atomi) che ne governano il comportamento chimico-fisico e la reattività.

Volatili: Questo termine vuole mettere in evidenza il fatto che i COV hanno una marcata tendenza a transire in fase vapore. In particolar modo, la legislazione italiana definisce COV quei composti organici che alla temperatura di 293,15 K si trovano in fase gas o che, se si trovano in fase liquida, hanno una tensione di vapore superiore a 0,01 kPa. 

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In altri termini, lasciando un serbatoio contenente una sostanza organica pura di interesse in contatto con l’atmosfera (a 20°C), la sostanza viene definita COV se si misura in fase gas una concentrazione superiore a circa 100 ppm.

Riassumendo, i COV sono molecole organiche che possono essere facilmente trovate in ambienti gassosi. Vediamo insieme quali sono le principali categorie di molecole che rispettano la definizione data.

Da che classi di composti sono caratterizzati i COV?

Prima di distinguere le varie categorie di molecole che compongono i COV, è utile notare che queste molecole possono provenire da fonti naturali (origine biogenica), da processi umani (origine antropogenica) o da entrambe le fonti.

I composti di origine naturale derivano principalmente dai vegetali. Tra questi troviamo il metano (CH4), derivante da un processo di decomposizione anaerobica di substrati organici, una classe di idrocarburi insaturi denominati terpeni e altre categorie di composti organici, quali esteri, aldeidi, chetoni e perossidi.

I composti di origine antropica derivano invece principalmente da processi e prodotti industriali. Essendo questa la categoria di nostro maggior interesse, esaminiamola maggiormente nel dettaglio. Tra i COV prodotti da processi umani possiamo annoverare:

  • Idrocarburi alifatici: Sono specie chimiche contenenti carbonio e idrogeno, legati tra di loro da soli legami singoli. Costituiscono un’importante frazione del petrolio e vengono utilizzati massicciamente nel campo dei combustibili.
  • Alcheni: Sono delle specie idrocarburiche contenenti doppi legami. Derivano da processi produttivi dell’industria petrolchimica e sono degli intermedi molto importanti per la sintesi di molti composti.
  • Idrocarburi aromatici: Sono delle molecole molto stabili, utilizzate in molti processi e prodotti (vernici, pitture, colle, smalti, lacche…)
  • Aldeidi: Sono delle molecole parzialmente ossidate, molto utilizzate nell’industria chimica e agraria (fungicidi, isolanti, germicidi, resine, disinfettanti…)
  • Alcoli: Gli alcoli vengono utilizzati ampiamente come solventi o come intermedi in processi chimici di elevata importanza. Ultimamente stanno rivestendo un’importanza sempre crescente nell’ambito dei combustibili per autotrazione.
  • Eteri: Trovano impiego in specifici contesti, dove possono essere trovati come contaminanti dell’aria. Ad esempio il THF (tetraidrofurano) viene utilizzato come solvente industriale, mentre il MTBE (metil-tertbutil-etere) è ampiamente utilizzato come antidetonante nelle benzine verdi.
  • Composti organici alogenati: In applicazioni industriali vengono utilizzate delle grandi quantità di alogeno derivati, sia alifatici che aromatici. Sono composti in genere volatili, idrofobici e tossici, e vengono molto utilizzati come pesticidi e fluidi refrigeranti.
  • Composti organici solforati: Su larga scala questi composti non costituiscono un grave problema per l’ambiente, ma a livello locale possono risultare dannosi. L’attività umana li produce attraverso il trattamento dei rifiuti animali e delle acque di scarico e nei processi di raffinazione del petrolio.
  • Composti organici azotati: In questa categoria rientra un ampio numero di specie chimiche (ammine, ammidi, nitrili…) che trovano impiego in un’ampia gamma di settori. Tra questi vi sono la produzione di coloranti, la chimica farmaceutica, la fotografia e la produzione di gomme e di polimeri.

Che effetto hanno i COV sull'ambiente?

Ora che abbiamo sviluppato una maggiore consapevolezza su cosa siano i COV e da che classi di molecole sono caratterizzati, risulta utile analizzare i loro possibili effetti all’interno dell’atmosfera.

A livello generale è possibile affermare che ciascun inquinante ha un tempo caratteristico di permanenza in atmosfera, legato alle sue proprietà chimico-fisiche. Tanto maggiore risulta essere questo tempo, tanto più l’inquinante può disperdersi nell’atmosfera per opera di venti e di correnti, alterando l’equilibrio chimico dell’atmosfera stessa. Molti COV intervengono ad esempio nell’equilibrio del metano (CH4), prolungando la sua permanenza in atmosfera e contribuendo così all’incremento dell’effetto serra.

È inoltre importante notare che molti COV sono pericolosi per gli uomini e gli animali. Il benzene, ad esempio, è un composto cancerogeno caratterizzato da un’elevata volatilità. La formaldeide è un altro composto tossico prodotto in elevate quantità e comunemente impiegato in moltissimi processi produttivi. Anche i composti alogenati hanno elevate caratteristiche di volatilità e tossicità; inoltre, essendo tendenzialmente idrofobici, possono accumularsi nell’organismo. Esaminando invece i composti organici solforati, possiamo notare una loro marcata tendenza ad avere un odore nauseante e sgradevole.

Ciascun composto chimico meriterebbe un’analisi approfondita, che esula però dagli obiettivi di questo articolo. Abbiamo visto cosa sono i COV, da che classi di composti sono caratterizzati e la loro potenziale pericolosità per l’atmosfera e per gli esseri viventi.

Dunque, come possiamo intervenire?

Da qui sorge una domanda spontanea: com’è possibile intervenire nei processi industriali per minimizzare le quantità di COV emesse in atmosfera? Nel rispondere a questa domanda è importante tener conto anche della potenziale infiammabilità di queste sostanze: a volte risulta essere necessario progettare impianti ATEX.

I meccanismi di separazione e le apparecchiature finalizzate a questo obiettivo saranno oggetto di un nuovo articolo. Per soddisfare la tua curiosità, ti invito ad esaminare fin da subito le apparecchiature progettate da Tecnosida® per questa particolare categoria di inquinanti:

Esamina inoltre le nostre Case History, e scopri quali sono le applicazioni che più ti interessano!

A presto, con nuovi interessanti articoli!

Pubblicato il 01/07/2016
Autore Tecnosida S.r.l.

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