Nebbie Oleose: Cosa sono?

Esaminiamo i fenomeni fisici e chimici che caratterizzano uno specifico inquinante: le nebbie oleose.

La nebbia è un fenomeno molto affascinante (tranne quando si guida). Alla base della sua formazione si celano una serie di fenomeni fisici e chimici di grande interesse; li esamineremo nel corso di questo articolo per spiegare la genesi di uno specifico inquinante: le nebbie oleose.

In particolar modo, nel corso di questo articolo analizzeremo:

  • Cosa sono le nebbie oleose? Esamineremo cosa sono gli aerosol e il concetto di «colloide». A partire da queste idee sarà possibile comprendere le proprietà delle nebbie oleose.
  • Come si formano? Quali sono quei meccanismi che possono condurre alla formazione di nebbie oleose in contesti industriali?

Cosa sono le nebbie oleose?

Miscele omogenee ed eterogenee

Per spiegare che cosa sono le nebbie oleose risulta essere necessario introdurre alcuni concetti propedeutici. Li esamineremo gradualmente, partendo da un esperimento. Immagina di prendere quattro diversi contenitori. Due di essi contengono dell’acqua distillata, mentre gli altri due contengono rispettivamente etanolo e olio.

Se misceli tra di loro acqua ed etanolo, ottieni una miscela che mostra delle caratteristiche uniformi. In altri termini, le molecole di acqua e le molecole di etanolo diffondono e si mescolano tra di loro.

Se esistesse una lente di ingrandimento in grado di vedere le singole molecole, noteremmo come la composizione all’interno del sistema risulti la medesima in tutti i punti della soluzione. Si è creata in questo modo una miscela omogenea, che è caratterizzata da  una singola fase composta dalle due molecole.

Se misceli tra di loro acqua e olio accade invece qualcosa di diverso.

Infatti, mentre le molecola di acqua e di etanolo vanno “d’amore e d’accordo”, le molecole di acqua e di olio non si stanno molto simpatiche. Questo, chimicamente, è legato al fatto che acqua ed etanolo hanno entrambe carattere polare, mentre l’olio ha carattere apolare. L’unione di acqua ed olio non conduce quindi ad una miscela omogenea, ma mantiene piuttosto separate le due fasi. Immaginando che l’acqua sia in abbondanza rispetto all’olio, e immaginando di mischiare le due sostanze con una frusta meccanica, si crea un insieme di goccioline di olio immerse nella soluzione acquosa; si tratta di una miscela eterogenea, caratterizzata da due fasi distinte.

Infografica fasi continue e fasi disperse in miscele solido, liquido , gassose

Focalizziamo la nostra attenzione sulla miscela eterogenea. Nello specifico caso dell’esperimento analizzato sono state miscelate due fasi liquide; l’acqua, essendo presente in quantità maggiore, si comporta come fase continua, all’interno della quale sono disperse le gocce d’olio (fase dispersa). La domanda che ci poniamo è: si può ottenere un effetto analogo considerando non solo fasi liquide, ma anche fasi solide e/o gassose? La risposta è sì, e i composti che si ottengono vengono denominati colloidi. Un colloide è una tipologia di miscela in cui una fase si trova finemente dispersa in un’altra. 

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Tipicamente le dimensioni caratteristiche che contraddistinguono la fase dispersa sono comprese tra il nanometro e il micron. In base allo stato di aggregazione della fase dispersa e a quello della fase continua, è possibile classificare diverse tipologie di sistemi colloidali, riassunti nell'immagine.

La tipologia di colloidi che sono di nostro interesse in questo articolo sono gli aerosol e le nebbie, ossia delle fini dispersioni di particelle liquide all’interno di una fase gassosa.

Le nebbie oleose, nello specifico, corrispondono a delle fini gocce oleose disperse all’interno di aria. Ora che abbiamo compreso cosa sono le nebbie oleose, possiamo esaminare i meccanismi che ne governano la formazione.

Come si formano le nebbie oleose?

Tipicamente le nebbie oleose si formano in processi che utilizzano olii combustibili, olii lubrificanti, olii idraulici o prodotti polimerici ad alta temperatura. La questione è comprendere come queste tipologie di sostanze possano, dalla fase liquida, formare delle fini dispersioni in aria.

Il primo meccanismo che vale la pena considerare è quello della nebulizzazione. Se un fluido, tenuto ad alta pressione, passa attraverso una sottile fessura o delle apposite configurazioni geometriche, tende a nebulizzare e a formare delle gocce fini. Questo fenomeno può essere utilizzato volontariamente (ad esempio nei processi di combustione) oppure può accadere in modo indesiderato (si pensi alla fessurazione di un serbatoio ad alta pressione).

Un secondo fenomeno, frequente in ambito impiantistico, è la vaporizzazione e nucleazione in conseguenza ad incrementi termici.

Gli incrementi termici di una determinata sostanza sono correlati ad un incremento dell’energia cinetica media delle molecole, con conseguente maggiore tendenza a transire in fase vapore. Se le tipologie di olio prima descritte incrementano la loro temperatura, in conseguenza a contatto con superfici calde o in conseguenza a spiccate fenomenologie di attrito, tendono a transire in fase vapore. 

Infografica: condensazione fase liquida dispersa in fase gassosa

Se l’olio presente in fase vapore incontra poi delle zone più fredde, il valore della tensione di vapore dell’olio diminuisce notevolmente, con conseguente tendenza alla condensazione. Si formeranno dunque in fase gassosa dei nuclei di condensazione, che danno origine alle sopracitate nebbie. 

Abbiamo analizzato cosa sono le nebbie oleose e come si formano. Per scoprire come rimuoverle da correnti gassose  leggi il nostro articolo dedicato!

A presto, con nuove interessanti informazioni!

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