Freonii si efectul lor asupra stratului de ozon
FREONII Freonii sunt compuşi chimici utilizaţi în instalaţii frigorifice sau pompe de căldură, ce suferă reversibil schimbări de fază de la gaz la lichid, transportând astfel căldură de la un mediu la altul. Transferul de căldură se face prin vaporizare (trecerea din stare lichidă în stare gazoasă preluând temperatura înaltă) şi cedarea acesteia prin condensar e (trecerea din stare gazoasă în stare lichidă prin scăderea temperaturii, cedarea acesteia în alt mediu) la temperaturi scăzute sau ale mediului ambiant. Freonul este numele comercial pentru fluidul inodor, incolor, neinflamabil, şi necorosiv chlorofluorocarbon şi hydrochlorofluorocarbon agenţi frigorifici, care sunt utilizaţi în aer condiţionat, instalaţii frigotehnici, şi unele sisteme de stingere a incendiilor. Freonii reprezintă derivaţi dublu halogenaţi ai hidrocarburilor saturate (CH ), obţinuţi prin înlocuireaparţială sau completă a atomilor de hidrogen prin atomi de fluor sau brom. Formula generală a freonilor este C H F Cl Br , unde x+y+z+u = 2n+2. Pentru a permite funcţionarea ciclică a instalaţiilor frigorifice şi a pompelor de căldură, agenţii termodinamici de lucru din acestea, preiau căldură prin vaporizare şi cedează căldură prin condensare, la temperaturi scăzute sau apropiate de ale mediului ambiant, deci trebuie să fie caracterizate de unele proprietăţi particulare, care îi deosebesc de agenţii termodinamici din alte tipuri de instalaţii. Acesta este motivul pentru care agenţii de lucru din instalaţiile frigorifice şi pompele de căldură, poartă denumirea de agenţi frigorifici. Proprietăţi ale agenţilor frigorifici: Proprietăţile agenţilor frigorifici sunt impuse de schema şi tipul instalaţiei, precum şi de nivelurilede temperatură alecelor două sursede căldură. Câteva dintre aceste proprietăţisunt următoarele:
- presiunea de vaporizare trebuie să fie apropiată de presiunea atmosferică şi uşor superioară acesteia, pentru a nu apare vidul în instalaţie; - presiunea de condensare trebuie să fie cât mai redusă, pentru a nu apare pierderi de agent frigorific şi pentru a se realiza consumuri energetice mici în procesele de comprimare impuse de funcţionarea acestor instalaţii; - căldura preluată de un kilogram de agent, prin vaporizare, trebuie să fie câtmaimare, pentru a se asigura debite masice reduse; - căldura specifică în stare lichidă trebuie să fie cât mai mică, pentru a nu apare pierderi mari prin ireversibilităţi interne, în procesele de laminare adiabatică; - volumul specific al vaporilor trebuie să fie cât mai redus, pentru a se obţine dimensiuni de gabarit reduse, ale compresoarelor; - să nu prezinte pericol de inflamabilitate, explozie şi toxicitate; - să nu fie poluanţi (este cunoscut faptul că unii agenţi frigorifici clasici şi anume câteva tipuri de freoni, contribuie la distrugerea stratului de ozon al stratosferei terestre); - să prezinte o contribuţie cât mai scăzută la încălzirea globală (este conoscut că o serie de substanţe utilizate în tehnică odată ajunse în atmosferă, contribuie la încălzirea globală aplanetei, fenomen denumit şi efect de seră). Pentru a nu se utiliza denumirile chimice complicate ale acestor substanţe, agenţii frigorifici au fost denumiţi freoni, sunt simbolizaţi pr in majuscula R, (de la denumireaînlimbaengleză - Refrigerant) şi li s-a asociat un număr determinat în funcţie de compoziţia chimică. Proprietăţi ce trebuie să le prezinte un agent frigorific : să nu fie coroziv, să nu fie poluant, să nu prezinte pericol de inflamabilitate, explozie şi toxicitate, să aibă o contribuţie nulă la încălzirea globală . OZONUL Dispus la altitudini cuprinse intre 19 si 30 km, stratul de ozon nu este nici pe departe o patura groasa. Concentratia acestuia, la altitudinile respective nu depaseste 10 parti la un milion, ceea ce, trebuie sa remarcam, inseamna foarte putin. Inseamna foarte putin din punct de vedere cantitativ, dar foarte mult din punct de vedere al efectelor sale benefice pentru viata de pe Terra. Dar cum apare acest ozon? De ce apare el numai la altitudini mari? In primul rand, trebuie sa spunem ca ozonul este o molecula speciala de oxigen, care contine 3 atomi (O3), spre deosebire de molecula de oxigen obisnuita, care are numai 2 (O2). Inainte de a trece mai departe, va trebui sa facem cateva mici precizari, referitoare la radiatiile ultraviolete.
Acestea sunt impartite in trei game, UV-A, cu lungimi de unda cuprinse intre 315 si 400 nm, UV-B, cu lungimi de unda cuprinse intre 280 si 315 nm si UV-C, cu lungimi de unda mai mici de 280 nm. Pentru formarea ozonului sunt importante radiatiile UV-C, care au suficient de multa energie pentru a rupe molecula de oxigen in doi atomi. Acesti atomi liberi se deplaseaza nestanjeniti prin stratosfera, pana in clipa in care au norocul sa intalneasca o molecula de oxigen, de care se ataseaza, formand molecula de ozon, O3. Procesul descris de noi poarta numele de fotoliza. Degradarea stratului de ozon se datoreaza emisiei în atmosfera a unor gaze nocive, provenite din activitatea umana. Aceste gaze au în continutul lor carbon (CO2, CO, CH4, hidrocarburi); azot (NOX, în principal NO2), clor (freonii), brom (halonii), hidrogen (H2O si H2). Aceste elemente intervin în reactiile chimice care se produc în troposfera si stratosfera. b) Difuzia spre straturile superioare ale stratosferei ale unor combinatii ale carbonului cu fluorul: diclordiflormetanul CF 2C12 (freon 12) sau triclormono-fluormetanul CFCb (freon 11) contribuie, de asemenea, la degradarea stratului de ozon. Freonii sunt folositi ca agenti frigorifici în agregatele frigorifice si ca propulsanti pentru producerea aerosolilor de produse cosmetice sau medicamentoase. Gazele din spray-uri sunt împrastiate direct în atmosfera, cele din conductele frigiderelor ajung si ele în atmosfera. Fiind destul de stabili din punct de vedere chimic, ele au o viata lunga în atmosfera (probabil între 40 si 150 de ani) si astfel au destul timp pentru a difuza spre stratosfera. Freonii nu sunt distrusi în troposfera, dar în stratosfera sunt descompusi de razele ultraviolete, iar rezultatul este ca apar atomi liberi de clor, care ataca ozonul. Reactiile care au loc sunt: CF2C12 ---- ----- ^ CF 2C1 . + CI . + hv -------------
>
CIO + O»-----------
>
CFC13
CFC12 . + CI .
CI + 0 2
Productia freonului a crescut foarte mult în u ltimele decenii, ceea ce a facut ca tone de astfel de substa nte sa ajunga anual în atmosfera, ceea ce determina o descrestere pronuntata a concentratiei ozonului.
