CFC

Los clorofluorocarbonos o clorofluorocarbonados (denominados también ClFC) es cada uno de los derivados de los hidrocarburos saturados obtenidos mediante la sustitución de átomos de hidrógeno por átomos de flúor y/o cloro principalmente.

Los CFC son una familia de gases que se emplean en múltiples aplicaciones, siendo las principales la industria de la refrigeración y de propelentes de aerosoles. Están también presentes en aislantes térmicos. Los CFC poseen una capacidad de supervivencia en la atmósfera, de 50 a 100 años. Con el correr de los años alcanzan la estratosfera donde son disociados por la radiación ultravioleta, liberando el cloro de su composición y dando comienzo al proceso de destrucción del ozono.

Moléculas de CFCs obtenidas por la sustitución de átomos de hidrógeno por átomos de flúor y/o cloro

Hoy se ha demostrado que la aparición del agujero de ozono, a comienzos de la primavera austral, sobre la Antártida está relacionado con la fotoquímica de los Clorofluorocarbonos(CFCs), componentes químicos presentes en diversos productos comerciales como el freón, aerosoles, pinturas, etc.

Usos y propiedades

Debido a su alta estabilidad fisicoquímica y su nula toxicidad, han sido utilizados en una gran variedad de procesos de manufactura y en forma de productos muy diversos: como refrigerante, disolvente en la industria electrónica, en procesos de fundición y formación de espumas, aerosol , extintor de incendios, agente desecante, desengrasante, como compuesto clave para la fabricación de espuma rígida aislante de casas u otras aplicaciones dentro de los hogares y como material de empaquetado aislante. La sencilla razón por la que los usamos es porque no afectan a la salud humana, ya que los gases son totalmente inertes. No reaccionan con ningún compuesto natural ni en nuestro cuerpo ni en la troposfera. Por ello tienen una larga vida y se acumulan en el aire. La propiedad fundamental de estos compuestos que no se tuvo en cuenta en un principio es que son fotolizados por la radiación UV que emite el sol.​

Fueron introducidos a principios de la década de los años 1930 por ingenieros de General Motors, para sustituir materiales peligrosos como el dióxido de azufre y el amoníaco. Hay muchos CFCs de importancia comercial; se hace referencia a ellos por sus códigos numéricos comerciales 11, 12 y así sucesivamente.

Tipos de CFCs según su comercialización

• El CFC-12 es un gas a temperatura ambiente. Hasta hace poco, ha sido utilizado extensamente en acondicionadores de aire de automóviles, de donde eran liberados a la atmósfera durante su uso y servicio. Actualmente se utiliza un equipo especial para capturar los CFCs (y sus modernos sustitutos) cuando los acondicionadores de aire de los coches han finalizado su servicio.

Después de la [II Guerra Mundial] se decubrió que vaporizando el CFC-12 en estado líquido, éste podía utilizarse para crear burbujas en plásticos de espuma rígidos. Las diminutas burbujas embebidas de CF₂Cl₂ hacen que estos productos sean buenos aislantes térmicos, ya que este gas es un pobre condutor de calor. Sin embargo, el CFC-12 se libera inmediatamente durante la formación de las láminas de espuma, como las bandejas blancas utilizadas para envasar productos de carne fresca, y anteriormente para contener hamburguesas en restaurantes de comida rápida.

• El compuesto CFCl3, llamado CFC-11, es un líquido que hierve a temperatura cercana a la ambiental. El CFC-11 se utilizó pra formar agujeros en productos de espuma blanda, como almohadas, alfombras acolchadas, cojines y asientos y rellenos en coches. Este compuesto también ha sido aplicado para hacer productos de espumas de uretano rígido usados como aislantes en neveras, congeladores y en algunos edificios. La utilización de productos de espumas aislantes aumentó en el último cuarto de siglo debido al interés con respecto a la conservación de energía.

• El otro CFC que merece gran preocupación ambiental es el CF₂Cl--CFCl₂, llamado CFC-113. Este compuesto ha sido utilizado ampliamente para limpiar la grasa, el pegamento y los residuos de soldadura en paneles de circuito electrónicos después de su fabricación, cosumiendose cerca de 2 kilogramos por metro cuadrado. Muchos fabricantes han cambiado sus procesos de fabricación con el fin de no utilizar ningún tipo de líquido de limpieza. Los CFCs no poseen ningún sumidero troposférico de tal manera que todas sus moléculas ascienden a la estratosfera. Este proceso de transporte vertical en la atmósfera no está afectado por el hecho de que la masa de éstas moléculas sean mayor que la masa promedio del Nitrógeno y del Oxígeno en le aire, ya que la fuerza diferencial de gravedad es mucho menor que la devida a la de las constantes colisiones de otars moléculas que aleatorizan las direcciones de moléculas, incluso las pasadas. Mediante este transporte, las moléculas de CFC, finalmente, migran a las partes medias y altas de la estratosfera donde hay suficiente UV-C de la luz solar aún no filtrada para descomponer fotoquímicamente dichas moléculas, liberando de este modo átomos de cloro.

• El tetracloruro de carbono, CCl₄, es una sustancia disminuidora de ozono (SDO). Comercialmente, se ha utilizado como disolvente y como intermedio en la fabricación de CFC-11 Y CFC-12, perdiéndose cierta cantidad hacia la atmósfera durante su producción. Su aplicación como disolvente en la limpieza en seco ha sido interrumpido en la mayor parte de los países desarrollados, aunque hasta muy recientemente su práctica aún continuaba en muchos otros países.

• El metilcloroformo, CH₃--CCL₃, o 1,1,1- tricloroetano, fue producido en grandes cantidades y utilizado en la limpieza de metales, de tal manera que una gran parte se liberó a la atmósfera. Aunque, cerca de la mitad de esta cantidad ha sido eliminada de la troposfera por reacción con el radical hidroxilo, el resto sobrevive suficiente tiempo como para migrar hacia la estratosfera. En la actualidad el metilcloroformo y el tetracloruro de carbono contribuyen, conjuntamente, en cerca de la mitad de la contribución de os CFCs al cloro de la estratosfera.

Degradación del Ozono

El mecanismo a través del cual los CFC atacan la capa de ozono es una reacción fotoquímica: al incidir la luz sobre la molécula de CFC, se libera un átomo de cloro con un electrón libre, denominado radical cloro, muy reactivo y con gran afinidad por el ozono, que rompe la molécula de este último. La reacción es catalítica; se estima que un solo átomo de cloro destruye hasta 30.000 moléculas de ozono. El CFC permanece durante más de cien años en las capas altas de la atmósfera, donde se encuentra el ozono.^{[cita requerida]}

La fabricación y el empleo de CFCs fueron prohibidos por el protocolo de Montreal, debido a que los CFCs destruyen la capa de ozono. Sin embargo, la producción reciente de CFC tendrá efectos negativos sobre el medio ambiente por las próximas décadas.

Por añadidura, la eficacia de la destrucción del ozono aumenta si están presentes nubes estratosféricas. Esto sucede sólo en el frío de la noche polar, cuando las temperaturas descienden a menos de 200 K y, en el Antártico, a 180 K o menos. En la primavera antártica, fundamentalmente en octubre y noviembre, se han registrado cantidades de ozono notablemente reducidas y menguantes desde 1975. Este fenómeno se conoce el agujero de ozono. Cuando el sol regresa, la pérdida se recupera rápidamente.​

Alternativas a los CFCs

En los últimos años se ha realizado un gran esfuerzo para encontrar aternativas a los CFCs. Dentro de ellas, las más estudiadas han sido los hidroclorofluorcarbonos (HCFC) e hidrofluorcabonos (HFC). Estas moléculas contienen, unidos a los átomos de carbono, átomos de hidrógeno, cloro y/o flúor. Los radicales hidroxilo, presentes enla troposfera, degradan con facilidad los enlaces C--H de estos compuestos. Al mismo tiempo, la presencia de estos compuestos de sustituyentes de Cl y Br les confiere algunas de las ventajosas propiedades de los CFCs: baja reactividad y supresión de fuego, buenos aislantes y disolventes y puntos de ebullición adecuados para su empleo en ciclos de refigeración. Algunos de los CFCs han sido ya sustituidos por estos compuestos. El CHF₂Cl (HCFC-22) es un refigerante que puede sustituir al CCl₂F₂ (CFC-12) en los compresores de sistemas de aire acondicionados y frigoríficos domésticos. Para la fabricación de aislantes de espumas de poliuretano se pueden emplear CH₃CFCl₂ (HCFC-141b) o CF₃CHCl₂ (HCFC-123) en vez de CCl₃F (CFC-11).

Las nuevas tecnologías consideran como sustitutos de los CFCs a compuestos distintos a los HCFC ni de los HFC. Como propelentes de aerosoles se pueden emplear tanto isobutano como dimetil eter (mezclados con agua para disminuir su inflamabilidad). Análogamente, los hidrocarburos han sustituido a los CFCs como agentes para formar burbujas en la fabricación de espumas. Las espumas rígidas, empleadas en el aislamiento de las paredes de los refrigeradores, constituídas en un inicio por CFC-11 y en la actualidad por HCFC-141b, serán reemplazadas en un futuro con paneles rellenos de un material sólido y sellados al vacío. La industria eletrónica está sustituyendo a los CFCs, empleados como disolventes para limpieza de los circuitos, por limpiadores detergentes acuosos, o está desarrollando nuevos sistemas de impresión que reduzca el número de etapas de limpieza necesarias.

La sustitución de los fluídos empleados en sistemas de aire acondicionadoy frigoríficos es más difícil. Existen muchas alternativas en perspectiva. Una de ellas es la aplicación de sustancias ya utilizadas en el pasado para estos fines, como el amoniaco y los hidrocarburos. Sin embargo, su desarrollo se ha visto frenado por los problemas de corrosión del amoniaco y de inflamabilidad de los hidrocarburos.

Existen en la actualidad sistemas de aire acondicionado que no requieren compresor. Estos se basan en la combinación de un sistema de refrigeración por evaporación y un desecante para secar el aire frío.

Actualemente, no se ha encontrado una alternativa adecuada a los halones, sustancias empleadas para la extición de incendios en espacios cerrados como oficinas, aviones y tanques militares. Desde que su producción cesó en el año 1994, han estado sometidos a una cuidadosa comercialización, dependiendo del desarrollo de las alternativas. Los halones exhiben una atractiva combinación difícil de igualar de baja reactividad y eficaz supresión de incendios. El CF₃I es en la actualidad el candidato más prometedor, ya que al igual que el CF₃Br (halon-1301) es lo suficientemente pesado para extinguir fuegos. El enlace C--I se rompe fácilmente por acción de los fotones UV, incluso a nivel del suelo, por tanto el tiempo de vida de la molécula es muy corto.

En conclusión, el cambio, desde una máxima producción de CFCs a una sustitución de loos mismos, está ocurriendo a mayor velocidad de la q cabría prever hace unos años. Como siempre ocurre, la necesidad es el motor de toda invención.

Reseña Histórica

Los CFC surgieron de la necesidad de buscar sustancias no tóxicas que sirvieran como refrigerante para aplicaciones industriales, siendo Thomas Midgley quien descubriera que estos gases eran inocuos para los seres humanos, evitando así miles de intoxicaciones accidentales. Dado que en la época en la que se descubrió el uso de los CFCs no existía mucha información sobre el ozono y se desconocían los efectos dañinos de los CFCs, el propio Thomas Midgley murió pensando que había hecho un gran servicio a la humanidad.

Los CFCs, también conocidos comercialmente como freones, sustituyeron al amoníaco y su uso se propagó principalmente en los aires acondicionados de automóviles, neveras e industrias. A partir de 1950 se empezaron a utilizar como agentes impulsores para atomizadores, en la fabricación de plásticos y para limpiar componentes electrónicos.

El descubridor de la amenaza que suponía el uso de los CFCs fue el científico mexicano Mario J. Molina (1943), quien el 11 de octubre de 1995 recibió el Premio Nobel de Química en reconocimiento por sus investigaciones en este campo. El galardón fue concedido también a su amigo y colaborador el químico Sherwood Rowland, de la Universidad de California, artífice con él de estos descubrimientos, y al danés Paul Crutzen, del Instituto Max-Planck de Química de Mainz, Alemania.

Un claro ejemplo del problema de los CFC, de cómo se desarrolló y se resolvió el conflicto, se encuentra en el libro Miles de millones de Carl Sagan (capítulo 10: "Falta un pedazo de cielo").

Referencias

• Consecuencias del agujero en la capa de ozono - Los gases CFC y otras emanaciones
• ¿solución o problema?
• Química ambiental; Colin Baird; University of Western Ontario; EDITORIAL REVERTÉ, S.A.; Barcelona - Bogotá - Buenos Aires - Caracs - México
• averigue sobre la capa de ozono
• ozono
• Química Medioambiental; Segunda Edición; Thomas G. Spiro y William M. Stigliani; PEARSON Prentice Hall; Madrid - México - Santafé de Bogotá - Buenos Aires - Caracas - Lima - Montevideo - San Juan - San José - Santiago - Sao Paulo - White Plains
• medio ambiente

Enlaces externos

• CFC (Refrigerantes)

Véase también

• Efecto invernadero
• Capa de ozono
• Mario J. Molina
• Carl Sagan