Top Banner
I gas fluorurati ad effetto serra Nuove disposizioni e loro applicazione 2 ottobre 2012 Centro Congressi Torino Incontra OLTRE I GAS FLUORURATI QUALE EVOLUZIONE SI PROSPETTA PER IL FUTURO? Giovanni Camino Politecnico di Torino Dipartimento Scienza Applicata e Tecnologia [email protected]
35

OLTRE I GAS FLUORURATI QUALE EVOLUZIONE SI … · I gas fluorurati ad effetto serra Nuove disposizioni e loro applicazione 2 ottobre 2012 Centro Congressi Torino Incontra OLTRE I

Dec 13, 2018

Download

Documents

LyDuong
Welcome message from author
This document is posted to help you gain knowledge. Please leave a comment to let me know what you think about it! Share it to your friends and learn new things together.
Transcript
Page 1: OLTRE I GAS FLUORURATI QUALE EVOLUZIONE SI … · I gas fluorurati ad effetto serra Nuove disposizioni e loro applicazione 2 ottobre 2012 Centro Congressi Torino Incontra OLTRE I

I gas fluorurati ad effetto serraNuove disposizioni e loro applicazione

2 ottobre 2012Centro Congressi Torino Incontra

OLTRE I GAS FLUORURATI QUALE EVOLUZIONE SI PROSPETTA PER IL FUTURO?

Giovanni Camino

Politecnico di Torino Dipartimento Scienza Applicata e Tecnologia

[email protected]

Page 2: OLTRE I GAS FLUORURATI QUALE EVOLUZIONE SI … · I gas fluorurati ad effetto serra Nuove disposizioni e loro applicazione 2 ottobre 2012 Centro Congressi Torino Incontra OLTRE I

I gas fluorurati ad effetto serraNuove disposizioni e loro applicazione

2 ottobre 2012Centro Congressi Torino Incontra

COSA SONO I «GAS FLUORURATI»

Composti gassosi con:Carbonio (C), Fluoro (F)

(Idrogeno (H), Cloro Cl), 

Bromo (Br)…)•CFC: Contengono C, F, Cl(Br)•HCFC: Contengono: C, F, Cl(Br), H

Page 3: OLTRE I GAS FLUORURATI QUALE EVOLUZIONE SI … · I gas fluorurati ad effetto serra Nuove disposizioni e loro applicazione 2 ottobre 2012 Centro Congressi Torino Incontra OLTRE I

I gas fluorurati ad effetto serraNuove disposizioni e loro applicazione

2 ottobre 2012Centro Congressi Torino Incontra

Prefisso: Freon (Du Pont), R‐(Refrigerante), CFC‐, HCFC‐

Numerazione: XYZ(Br)w              Struttura chimicaX=n°

C‐1, Y=n°

H+1, Z=n°

F, Cl per differenza, 

w = posizione sostituzioneEs.: Freon 112, R‐112, CFC‐112   =    CCl2

FCCl2

F 134a = C2

H2

F4

or CF3

‐CH2

F

NOMENCLATURA DIN 8960 [DIN 1998]

Page 4: OLTRE I GAS FLUORURATI QUALE EVOLUZIONE SI … · I gas fluorurati ad effetto serra Nuove disposizioni e loro applicazione 2 ottobre 2012 Centro Congressi Torino Incontra OLTRE I

I gas fluorurati ad effetto serraNuove disposizioni e loro applicazione

2 ottobre 2012Centro Congressi Torino Incontra

PERCHE’ I GAS FLUORURATI ?

Inventati nel 1928•Stabilità

chimica e termica del legame C‐F

•Non infiammabili•Non tossici per l’uomo

Page 5: OLTRE I GAS FLUORURATI QUALE EVOLUZIONE SI … · I gas fluorurati ad effetto serra Nuove disposizioni e loro applicazione 2 ottobre 2012 Centro Congressi Torino Incontra OLTRE I

I gas fluorurati ad effetto serraNuove disposizioni e loro applicazione

2 ottobre 2012Centro Congressi Torino Incontra

APPLICAZIONI• Sviluppati per sistemi refrigeranti, condizionatori 

fissi e auto• Pulizia superficie (semiconduttori, parti di 

precisione)• Agenti schiumogeni per materiali polimerici 

cellulari• Propellenti per aerosol spray

Page 6: OLTRE I GAS FLUORURATI QUALE EVOLUZIONE SI … · I gas fluorurati ad effetto serra Nuove disposizioni e loro applicazione 2 ottobre 2012 Centro Congressi Torino Incontra OLTRE I

I gas fluorurati ad effetto serraNuove disposizioni e loro applicazione

2 ottobre 2012Centro Congressi Torino Incontra

BUCO DELL’OZONO

• 1974 Identificazione del meccanismo di distruzione  dell’ozono da parte dei CFC (Premio Nobel per la 

Chimica 1995)• Equilibrio dell’ozono nella stratosfera:

O2

+ uv ‐> O + O           (160‐240 nm)

O + O2

+ Catalizzatore ‐> O3

+ OZOGENESI 

O3

+ uv ‐> O2

+ O                      OZONOLISI EQUILIBRIO

Bassa concentrazione di Ozono per la protezione degli organismi viventi

Page 7: OLTRE I GAS FLUORURATI QUALE EVOLUZIONE SI … · I gas fluorurati ad effetto serra Nuove disposizioni e loro applicazione 2 ottobre 2012 Centro Congressi Torino Incontra OLTRE I

I gas fluorurati ad effetto serraNuove disposizioni e loro applicazione

2 ottobre 2012Centro Congressi Torino Incontra

CFC Ozone Depleting  Substances(ODS)

Page 8: OLTRE I GAS FLUORURATI QUALE EVOLUZIONE SI … · I gas fluorurati ad effetto serra Nuove disposizioni e loro applicazione 2 ottobre 2012 Centro Congressi Torino Incontra OLTRE I

I gas fluorurati ad effetto serraNuove disposizioni e loro applicazione

2 ottobre 2012Centro Congressi Torino Incontra

Meccanismo a catena di  distruzione dell’ozono

CFCl3 + UV Light ==> CFCl2 + Cl

Cl + O3 ==> ClO + O2

ClO + O ==> Cl + O2

Page 9: OLTRE I GAS FLUORURATI QUALE EVOLUZIONE SI … · I gas fluorurati ad effetto serra Nuove disposizioni e loro applicazione 2 ottobre 2012 Centro Congressi Torino Incontra OLTRE I

I gas fluorurati ad effetto serraNuove disposizioni e loro applicazione

2 ottobre 2012Centro Congressi Torino Incontra

Ciclo della distruzione dell’ozono

Page 10: OLTRE I GAS FLUORURATI QUALE EVOLUZIONE SI … · I gas fluorurati ad effetto serra Nuove disposizioni e loro applicazione 2 ottobre 2012 Centro Congressi Torino Incontra OLTRE I

I gas fluorurati ad effetto serraNuove disposizioni e loro applicazione

2 ottobre 2012Centro Congressi Torino Incontra

Conseguenze

Page 11: OLTRE I GAS FLUORURATI QUALE EVOLUZIONE SI … · I gas fluorurati ad effetto serra Nuove disposizioni e loro applicazione 2 ottobre 2012 Centro Congressi Torino Incontra OLTRE I

I gas fluorurati ad effetto serraNuove disposizioni e loro applicazione

2 ottobre 2012Centro Congressi Torino Incontra

Alternative ai CFC

• 1987 Protocollo di Montreal

sulle sostanze  che riducono la concentrazione dell’ozono  nella stratosfera

• Sviluppo di composti alternativi• Tre composti alternativi risultarono 

«gas ad effetto serra»

Page 12: OLTRE I GAS FLUORURATI QUALE EVOLUZIONE SI … · I gas fluorurati ad effetto serra Nuove disposizioni e loro applicazione 2 ottobre 2012 Centro Congressi Torino Incontra OLTRE I

I gas fluorurati ad effetto serraNuove disposizioni e loro applicazione

2 ottobre 2012Centro Congressi Torino Incontra

EFFETTO SERRA GLOBAL WARMING POTENTIAL (GWP)

1997 Protocollo di Kyoto per controllare l’emissione di  gas serra F‐Gases:

•Fluoroidrocarburi: contenenti C, H, F (HFC)•Idrocarburi perfluorurati. Contenenti C, F (PFC)•Esafluoruro di zolfo: SF6

Page 13: OLTRE I GAS FLUORURATI QUALE EVOLUZIONE SI … · I gas fluorurati ad effetto serra Nuove disposizioni e loro applicazione 2 ottobre 2012 Centro Congressi Torino Incontra OLTRE I

I gas fluorurati ad effetto serraNuove disposizioni e loro applicazione

2 ottobre 2012Centro Congressi Torino Incontra

Surriscaldamento climatico «Global Warming Potential»

Global mean land‐ocean temperature change from 1880–2011, relative to the 1951–1980 

mean. The black line is the annual mean and the red line is the 5‐year running mean. The 

green bars show uncertainty estimates. 

Page 14: OLTRE I GAS FLUORURATI QUALE EVOLUZIONE SI … · I gas fluorurati ad effetto serra Nuove disposizioni e loro applicazione 2 ottobre 2012 Centro Congressi Torino Incontra OLTRE I

I gas fluorurati ad effetto serraNuove disposizioni e loro applicazione

2 ottobre 2012Centro Congressi Torino Incontra

Global Warming Potential‐ Effetto  serraEffetto serra

Assorbimento e riemissione di radiazioni IR da parte di  gas nell’atmosfera che scalda 

la parte bassa dell’atmosfera e la superficie della Terra 

proposta da J. Fourier, 1828 studiata quantitativamente da S. Arrhenius, 1896

Page 15: OLTRE I GAS FLUORURATI QUALE EVOLUZIONE SI … · I gas fluorurati ad effetto serra Nuove disposizioni e loro applicazione 2 ottobre 2012 Centro Congressi Torino Incontra OLTRE I

I gas fluorurati ad effetto serraNuove disposizioni e loro applicazione

2 ottobre 2012Centro Congressi Torino Incontra

Gas serra

• Gas serra principali, contributo all’effetto serra:• H2

O vapore (36‐70%)• CO2

(9‐26%)• Ozono (3‐7%)

Page 16: OLTRE I GAS FLUORURATI QUALE EVOLUZIONE SI … · I gas fluorurati ad effetto serra Nuove disposizioni e loro applicazione 2 ottobre 2012 Centro Congressi Torino Incontra OLTRE I

I gas fluorurati ad effetto serraNuove disposizioni e loro applicazione

2 ottobre 2012Centro Congressi Torino Incontra

Page 17: OLTRE I GAS FLUORURATI QUALE EVOLUZIONE SI … · I gas fluorurati ad effetto serra Nuove disposizioni e loro applicazione 2 ottobre 2012 Centro Congressi Torino Incontra OLTRE I

I gas fluorurati ad effetto serraNuove disposizioni e loro applicazione

2 ottobre 2012Centro Congressi Torino Incontra

«Global Warming Potential» da F‐gases 

Page 18: OLTRE I GAS FLUORURATI QUALE EVOLUZIONE SI … · I gas fluorurati ad effetto serra Nuove disposizioni e loro applicazione 2 ottobre 2012 Centro Congressi Torino Incontra OLTRE I

I gas fluorurati ad effetto serraNuove disposizioni e loro applicazione

2 ottobre 2012Centro Congressi Torino Incontra

Page 19: OLTRE I GAS FLUORURATI QUALE EVOLUZIONE SI … · I gas fluorurati ad effetto serra Nuove disposizioni e loro applicazione 2 ottobre 2012 Centro Congressi Torino Incontra OLTRE I

I gas fluorurati ad effetto serraNuove disposizioni e loro applicazione

2 ottobre 2012Centro Congressi Torino Incontra

Page 20: OLTRE I GAS FLUORURATI QUALE EVOLUZIONE SI … · I gas fluorurati ad effetto serra Nuove disposizioni e loro applicazione 2 ottobre 2012 Centro Congressi Torino Incontra OLTRE I

I gas fluorurati ad effetto serraNuove disposizioni e loro applicazione

2 ottobre 2012Centro Congressi Torino Incontra

Page 21: OLTRE I GAS FLUORURATI QUALE EVOLUZIONE SI … · I gas fluorurati ad effetto serra Nuove disposizioni e loro applicazione 2 ottobre 2012 Centro Congressi Torino Incontra OLTRE I

I gas fluorurati ad effetto serraNuove disposizioni e loro applicazione

2 ottobre 2012Centro Congressi Torino Incontra

Page 22: OLTRE I GAS FLUORURATI QUALE EVOLUZIONE SI … · I gas fluorurati ad effetto serra Nuove disposizioni e loro applicazione 2 ottobre 2012 Centro Congressi Torino Incontra OLTRE I

I gas fluorurati ad effetto serraNuove disposizioni e loro applicazione

2 ottobre 2012Centro Congressi Torino Incontra

Page 23: OLTRE I GAS FLUORURATI QUALE EVOLUZIONE SI … · I gas fluorurati ad effetto serra Nuove disposizioni e loro applicazione 2 ottobre 2012 Centro Congressi Torino Incontra OLTRE I

I gas fluorurati ad effetto serraNuove disposizioni e loro applicazione

2 ottobre 2012Centro Congressi Torino Incontra

• 50% della luce solare  raggiunge il suolo• Riemissione parziale in IR (1‐100 µ)          CALORE• Gas serra:                                                      

Assorbono ed emettono in IR        GWP      StrutturaStabilità

chimica (luce e calore)                    Chimica

Struttura chimica ‐ Effetto serra

Page 24: OLTRE I GAS FLUORURATI QUALE EVOLUZIONE SI … · I gas fluorurati ad effetto serra Nuove disposizioni e loro applicazione 2 ottobre 2012 Centro Congressi Torino Incontra OLTRE I

I gas fluorurati ad effetto serraNuove disposizioni e loro applicazione

2 ottobre 2012Centro Congressi Torino Incontra

Effetto serra dei F‐Gases• Molti dei Composti Fluorurati hanno:

– Forti assorbimenti nell’IR dove altri componenti  dell’atmosfera non mostrano alcun 

assorbimento («finestra atmosferica»)– Vita atmosferica lunga (es. 1.4 anni per HFC‐

152a) o molto lunga (es. 50,000 anni per CF4)

FORTE EFFETTO SERRA

ELEVATO GWP

Page 25: OLTRE I GAS FLUORURATI QUALE EVOLUZIONE SI … · I gas fluorurati ad effetto serra Nuove disposizioni e loro applicazione 2 ottobre 2012 Centro Congressi Torino Incontra OLTRE I

I gas fluorurati ad effetto serraNuove disposizioni e loro applicazione

2 ottobre 2012Centro Congressi Torino Incontra

GWP dei F‐Gases• Riferimento: CO2

: GWP = 1• Periodo: 20, 100,  500 anni• GWP elevato:

HFC 140 a 7,000 

PFC 6,000 a 9,000 

SF6

23,900• Contributo al cambiamento climatico anche perchè

la produzione richiede più

energia rispetto alle  alternative 

Page 26: OLTRE I GAS FLUORURATI QUALE EVOLUZIONE SI … · I gas fluorurati ad effetto serra Nuove disposizioni e loro applicazione 2 ottobre 2012 Centro Congressi Torino Incontra OLTRE I

I gas fluorurati ad effetto serraNuove disposizioni e loro applicazione

2 ottobre 2012Centro Congressi Torino Incontra

APPLICAZIONI F‐Gases

Page 27: OLTRE I GAS FLUORURATI QUALE EVOLUZIONE SI … · I gas fluorurati ad effetto serra Nuove disposizioni e loro applicazione 2 ottobre 2012 Centro Congressi Torino Incontra OLTRE I

I gas fluorurati ad effetto serraNuove disposizioni e loro applicazione

2 ottobre 2012Centro Congressi Torino Incontra

Alternative ai F‐Gases

PARAMETRI da valutare•ODP•GWP del prodotto•GWP del processo (Consumo di energia)•Tossicita’•LCA•Sicurezza 

Page 28: OLTRE I GAS FLUORURATI QUALE EVOLUZIONE SI … · I gas fluorurati ad effetto serra Nuove disposizioni e loro applicazione 2 ottobre 2012 Centro Congressi Torino Incontra OLTRE I

I gas fluorurati ad effetto serraNuove disposizioni e loro applicazione

2 ottobre 2012Centro Congressi Torino Incontra

Gas Fluorurati di IV generazione

Page 29: OLTRE I GAS FLUORURATI QUALE EVOLUZIONE SI … · I gas fluorurati ad effetto serra Nuove disposizioni e loro applicazione 2 ottobre 2012 Centro Congressi Torino Incontra OLTRE I

I gas fluorurati ad effetto serraNuove disposizioni e loro applicazione

2 ottobre 2012Centro Congressi Torino Incontra

HFO• HFO 1234yf : CF3

CF=CH2

• HFO 1234ze (E): CF3

CH=CHFMolto reattivi con radicali  •OH dell’atmosfera: Vita breve

GWP a 100 anni

Page 30: OLTRE I GAS FLUORURATI QUALE EVOLUZIONE SI … · I gas fluorurati ad effetto serra Nuove disposizioni e loro applicazione 2 ottobre 2012 Centro Congressi Torino Incontra OLTRE I

I gas fluorurati ad effetto serraNuove disposizioni e loro applicazione

2 ottobre 2012Centro Congressi Torino Incontra

Caratteristiche delle HFO• HFO 1234yf sviluppato come alternativa a HFC 134a 

per i condizionatori d’aria nelle auto• HFO 1234yf  e HFO 1234ze (E) vasto potenziale 

applicativo• Tossicità: Profili tossicologico secondo OECP 

dichiarato sicuro nelle applicazioni previste• Infiammabilità

moderata

Page 31: OLTRE I GAS FLUORURATI QUALE EVOLUZIONE SI … · I gas fluorurati ad effetto serra Nuove disposizioni e loro applicazione 2 ottobre 2012 Centro Congressi Torino Incontra OLTRE I

I gas fluorurati ad effetto serraNuove disposizioni e loro applicazione

2 ottobre 2012Centro Congressi Torino Incontra

APPLICAZIONI DELLE HFO• Condizionamento d’aria automobilisticoValutazione positiva da  consorzio di produttori di automobili con 

patrocinio SAE ( Society of Automobile Engineers) e in Giappone dal  consorzio JAMA‐JAPIA per la sostituzione del 134a (proibito nelle 

auto in Europa dal 2011) con dell’HFO 1234yf • Refrigerazioni vetrine e espositoriMiglioramenti di rese ed efficienza con leggere modifiche dell’impianto• Frigoriferi domesticiTemperature di scarico inferiori, maggiore durata del compressore• Chiller centrifughiUguaglia il 134a con modifiche dell’impianto• Espansi e aerosol Sostituisce il 134a, proibito dal 2008 

Page 32: OLTRE I GAS FLUORURATI QUALE EVOLUZIONE SI … · I gas fluorurati ad effetto serra Nuove disposizioni e loro applicazione 2 ottobre 2012 Centro Congressi Torino Incontra OLTRE I

I gas fluorurati ad effetto serraNuove disposizioni e loro applicazione

2 ottobre 2012Centro Congressi Torino Incontra

NON ALOGENATI• CO2Refrigerazione o gas espandente Non combustibile, non tossico, inodore, stabile• PROPANO/ISOBUTANO/BUTANOIn miscela: propellenti per spraySingoli: refrigerazioneAltamente infiammabili, non tossici, inodori• PENTANOAgente rigonfianteAltamente infiammabile, miscele esplosive con aria, 

effetto narcotico, liquido irritante occhi e pelle

Page 33: OLTRE I GAS FLUORURATI QUALE EVOLUZIONE SI … · I gas fluorurati ad effetto serra Nuove disposizioni e loro applicazione 2 ottobre 2012 Centro Congressi Torino Incontra OLTRE I

I gas fluorurati ad effetto serraNuove disposizioni e loro applicazione

2 ottobre 2012Centro Congressi Torino Incontra

NON ALOGENATI• AMMONIACASistemi refrigerantiOdore pungente (5 ppm), irritante, tossica, poco 

infiammabile• DIMETIL ETEREPropellente per sprayAltamente infiammabile, non tossico• AZOTOCompresso in spray, estintoriNon combustibile, non tossico

Page 34: OLTRE I GAS FLUORURATI QUALE EVOLUZIONE SI … · I gas fluorurati ad effetto serra Nuove disposizioni e loro applicazione 2 ottobre 2012 Centro Congressi Torino Incontra OLTRE I

I gas fluorurati ad effetto serraNuove disposizioni e loro applicazione

2 ottobre 2012Centro Congressi Torino Incontra

Page 35: OLTRE I GAS FLUORURATI QUALE EVOLUZIONE SI … · I gas fluorurati ad effetto serra Nuove disposizioni e loro applicazione 2 ottobre 2012 Centro Congressi Torino Incontra OLTRE I

I gas fluorurati ad effetto serraNuove disposizioni e loro applicazione

2 ottobre 2012Centro Congressi Torino Incontra

RIFERIMENTI 1. German

Federal

Environment

Agency, «Avoiding 

Fluorinated  Greenhouse Gases. Prospects for Phasing Out,  ISSN 1862‐4359

2. Technology Strategy Map 2009: “Measures to Promote the Use of Non‐fluorinated Gases”

2010 International Symposium on Next‐generation Air  Conditioning and Refrigeration Technology,

17 – 19 February 2010, Tokyo, Japan

RINGRAZIAMENTI Dott. Mario Visca, Esperto

prodotti

fluorurati, Alessandria