COV – Composti organici volatili: cosa sono, perché sono pericolosi e come eliminarli

Approfondimento sulla natura e sugli effetti dei Composti Organici Volatili

Composti Organici Volatili, cosa sono? Definizione

Da una semplice analisi della parola “Composti Organici Volatili”  si nota come siano presenti le parole «Organici» e «Volatili». Cosa si intende con questi termini?

COV Frazione molare in fase gassosa

Organici: i COV sono basati sulla chimica del carbonio, ovvero la chimica organica. Le specie chimiche che analizzeremo sono caratterizzate da insiemi di atomi che ne determinano il comportamento chimico-fisico e la reattività;
Volatili: i COV hanno una marcata tendenza a transire in fase vapore, ovvero a cambiare di stadio ed a passare dalla fase liquida alla fase aeriforme, anche a temperature più basse.

I Composti Organici Volatili (COV) sono molecole organiche caratterizzate da un’elevata volatilità, cioè dalla tendenza a passare allo stato gassoso anche a temperatura ambiente.

Questa caratteristica li rende facilmente dispersibili nell’aria, contribuendo all’inquinamento atmosferico.
Vediamo insieme quali sono le principali categorie di molecole che rispettano la definizione data.

Classi di composti organici volatili

Prima di distinguere le varie categorie di molecole che fanno parte dei COV, è utile notare che possono avere diversa origine:

  • biogenica = molecole che derivano da fonti naturali quali i vegetali. Tra di esse troviamo il metano (CH4), gli idrocarburi insaturi denominati terpeni e altre categorie di composti organici (esteri, aldeidi, chetoni e perossidi);
  • antropogenica = composti che derivano principalmente da processi industriali di trasformazione e produzione

I composti di origine antropogenica rappresentano la categoria di maggior interesse per noi, esaminiamola insieme!

Metano: composto di origine naturale

Composti Organici Volatili derivanti da processi industriali

Idrocarburi alifatici: COV nei carburanti e combustibili

Specie chimiche contenenti carbonio e idrogeno, legate tra di loro da soli legami singoli. Costituiscono un’importante frazione del petrolio e vengono utilizzati massicciamente nel campo dei combustibili.

Alcheni e COV dell’industria petrolchimica

Specie idrocarburiche contenenti doppi legami. Derivano da processi produttivi dell’industria petrolchimica e sono degli intermedi importanti per la sintesi di molti composti.

Composti Organici Volatili aromatici: benzene, toluene, xilene

Molecole molto stabili utilizzate in molti prodotti come: vernici, pitture, colle, smalti e lacche.

Aldeidi e chetoni nei COV industriali

Molecole parzialmente ossidate, caratterizzate dal legame carbonile. Sono molto utilizzate nell’industria chimica, agraria, cosmetica e farmaceutica. Sono presenti anche naturalmente nei profumi e nella frutta durante la fase di maturazione.

Aldeide - Chetone

Acidi

Molecole caratterizzate dal gruppo carbossilico e utilizzate principalmente nell’industria alimentare come intermedi di reazione di sintesi per molecole più complesse.

Alcoli, esteri ed eteri: COV nei solventi

Vediamoli insieme:

  • alcoli = molecole caratterizzate dal legame idrossile. Vengono ampiamente utilizzati come solventi nella maggior parte dei settori o come intermedi in processi chimici di elevata importanza;
  • eteri = caratterizzati dal legame R-O-R’. Queste sostanze sono presenti in specifici contesti: il THF (tetraidrofurano) viene ad esempio utilizzato come solvente industriale, mentre il MTBE (metil-tertbutil-etere) è ampiamente utilizzato come antidetonante nelle benzine verdi;
  • esteri = molecole caratterizzate da un legame carbossilico. Diffusi nell’industria alimentare, soprattutto quella degli aromi, sono alla base del profumo della frutta in maturazione.

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.

Composti organici alogenati

Composti in genere volatili, idrofobici e tossici. Vengono utilizzati come pesticidi, fluidi refrigeranti e solventi.

Composti organici solforati

Chiamati anche mercaptani, sono caratterizzati da un limite di percezione all’olfatto molto basso. Sono infatti aggiunti al gas metano per donargli il suo caratteristico odore. Sono emessi anche durante il trattamento delle acque di scarico, dei rifiuti animali e nei processi di raffinazione del petrolio. Su larga scala non costituiscono un grave problema per l’ambiente ma, a livello locale, possono risultare dannosi.

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.

Tabella caratteristiche fisico-chimiche di alcuni Composti Organici Volatili (COV)

COMPOSTO FORMULA MASSA MOLECOLARE (g/mol) PUNTO DI EBOLLIZIONE (°C) Kcal/Kg SOLUBILITÀ H2O CATEGORIA
ACIDO ACETICO C2H4O2 60,052 118,1 3.128 1000 g/l (25 °C) Acidi alifatici
ACETONE C3H6O 58,079 56 6.822 solubile Chetone
BENZENE C6H6 78,112 80,1 9.588 1,770 g/l a 293 K Idrocarburo aromatico
BUTANO C4H10 58,122 -1 10.919 insolubile Idrocarburo alifatico
ETANOLO C2H5OH 46,068 78,37 6.403 solubile Alcoli
METILETILCHETONE C4H8O 72,106 79,64 7.512 292 g/l (20 °C) Chetone
ALCOOL ISOPROPILICO C3H8O 60,095 82,5 7.289 solubile (20 °C) Alcoli
STIRENE C8H8 104,149 145 9.675 0,24 g/l a 293 K Idrocarburo aromatico
TOLUENE C7H8 92,138 110,6 9.679 0,52 g/l a 293 K Idrocarburo aromatico
XILENE C8H10 106,165 139 9.745 insolubile Idrocarburo aromatico

Che effetto hanno i COV sull’ambiente?

Comprendere l’impatto ambientale dei Composti Organici Volatili (COV) è fondamentale per adottare soluzioni efficaci contro questo tipo di inquinanti atmosferici.
A livello generale è possibile affermare che ciascun inquinante dell’aria 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. Alcuni COV influenzano l’equilibrio del metano (CH4) nell’atmosfera, contribuendo indirettamente all’effetto serra e al cambiamento climatico.

È inoltre importante notare come molti COV siano pericolosi per gli uomini e gli animali. A titolo di esempio, non certo esaustivo:

  • il benzene è un composto cancerogeno caratterizzato da un’elevata volatilità;
  • la formaldeide è un composto tossico prodotto in elevate quantità e comunemente impiegato in moltissimi processi produttivi;
  • i composti alogenati hanno elevate caratteristiche di volatilità e tossicità. Essendo tendenzialmente idrofobici, possono accumularsi nell’organismo.
Simbolo tossicità

Come ridurre le emissioni di Composti Organici Volatili (COV)?

Dopo aver analizzato gli effetti dei COV una domanda sorge spontanea: com’è possibile intervenire nei processi industriali per minimizzare l’emissione in atmosfera dei Composti Organici Volatili?
Le tecnologie disponibili per il trattamento dei COV sono molteplici e la scelta viene effettuata sulla base delle specifiche caratteristiche dei composti da trattare e del processo produttivo. Abbiamo realizzato un articolo di blog che approfondisce queste tematiche: COV – Composti Organici Volatili – Come intervenire
Le principali tecnologie per il trattamento dei Composti Organici Volatili includono:

Esempi reali di abbattimento dei Composti Organici Volatili (COV)?

Di seguito puoi trovare anche alcune Case History relative all’abbattimento dei COV:

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