Alla ricerca di nuovi gas refrigeranti

Aver sostituito anni fa, attraverso il Protocollo di Montreal, i Cloro-Fluoro-Carburi (CFC) è stato un respiro di sollievo per lo strato di ozono, messo sotto attacco da questa classe di gas refrigeranti. Ma la classe di composti subentrata ai CFC, gli Idro-Fluoro-Carburi (HFC) si è scoperto essere pericolosa non per l'ozono, ma per l'effetto generale come gas serra. Nuove ricerche sono partite per scovare nuovi composti più sicuri sotto ogni punto di vista.

La maggior parte dei gas refrigeranti oggi utilizzati appartengono alla classe degli idrofluorocarburi (HydroFluoroCarbons, HFC). Questi gas hanno "salvato" il nostro strato di ozono poiché, in seguito alla sottoscrizione del protocollo di Montreal, sono andati a sostituire i clorofluorocarburi, molecole devastanti per l’ozono.

Il rovescio della medaglia solo ora è divenuto chiaro: gli HFC sono sì innocui per l’ozono, ma sono anche potentissimi gas serra. Senza nulla togliere al merito del protocollo di Montreal, che è stato uno dei più importanti successi nella cooperazione internazionale a tutela dell’ambiente, è venuto il momento di trovare delle alternative praticabili per mandare in soffitta anche gli HFC.

I candidati, oltre ad avere un basso GWP (Global Warming Potential), cioè basso potenziale di influire sul riscaldamento globale), devono essere ovviamente sicuri (poco infiammabili e tossici) e avere una temperatura critica compatibile con le proprietà refrigeranti.

Trovare molecole con queste caratteristiche non è facile, poiché tra tutti i possibili fluidi, già conosciuti o di facile creazione, non è possibile dedurre a priori (dalla sola formula) tutte le proprietà, né c’è il tempo materiale per eseguire su ognuno i test necessari.

A meno che non si ricorra all’informatica. La tecnica che hanno usato i ricercatori del NIST (National Insitute for Standars and Technology) è simile a quella già utilizzata in campo farmaceutico per trovare nuovi principi attivi: circa 56.000 composti sono stati testati in silico per discriminare velocemente quelli più promettenti da quelli da scartare. Alla fine del procedimento solo 1234 composti sono stati selezionati per uno studio più approfondito. E fra questi solo una sessantina hanno una temperatura critica abbastanza bassa (sotto i 400 Kelvin) da poter essere usati nelle apparecchiature attualmente esistenti. Questi composti sono prevalentemente aloalcheni, ma sono stati selezionati anche eteri alogenati e composti ciclici.

Uno schema della selezione effettuata dai ricercatori del NIST per trovare delle sostanze candidate a sostituire gli HFC (Crediti immagine: Kasakov/NIST)

Dice Michael Frenkel, chimico del NIST e coautore della ricerca, pubblicata su Industrial and Engineering Chemistry Research: «L’industria sta cercando di prepararsi, perché passare da GWP di migliaia o centinaia di migliaia a GWP di 150 è una sfida enorme, sia tecnologicamente che economicamente. Abbiamo deciso di sfruttare gli strumenti sviluppati al NIST negli ultimi 15 anni per cercare fra l’enorme mole di composti disponibil».

Il prossimo obiettivo sarà ridurre ulteriormente la rosa di candidati a poche decine, e di sottoporli a veri test di laboratorio: senza il preliminare screening dei calcolatori questa impresa verso (si spera) l'adozione di nuovi refrigeranti ecocompatibili sarebbe stata impossibile.

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