I composti organici azotati
L’industria dei composti azotati produce, oltre alle materie già menzionate, altre sostanze chimiche di fondamentale importanza, che comunque se gestite in maniera imprudente posso diventare inquinanti ambientali di rilievo.
Fra le varie tipologie di prodotti chimici d’interesse le principali macroclassi sono i nitrili, gli isocianati, le ammine e le aniline, nonché tutti i loro derivati.
L’industria dell’azoto sintetizza dunque l’acido cianidrico (cianuro di idrogeno o acido prussico,HCN); acetonitrile (cianuro di metile,C2H3N); urea (carbammide o diaminometanone, CH4N2O) ; acrilonitrile (2-propenenitrile o acronitrile, C3H3N); isocianato di metile (MIC, C2H3NO); nitrobenzene (nitrobenzolo, C6H5NO2); anilina (fenilammina o amminobenzene, C6H7N ); fenilendiammina (C6H8N2).
I nitrili
I nitrili sono composti organici formati da una parte idrocarburica (carbonio e idrogeno) unita ad gruppo funzionale del tipo −C≡N, ed hanno svariati usi nell’industria come solventi, fumiganti, reagenti per sintetizzare altre sostanze e per produrre farmaci e colle. Pertanto sono essenziali anche nella fabbricazione dei polimeri e delle gomme sintetiche.
I maggiori rappresentanti della categoria sono i già nominati acrilonitrile e acetonitrile, insieme ad altri composti fra cui il benzonitrile (cianuro di fenile, C7H5N), il butirronitrile (cianuro di propile, C4H7N), l’ acido cianacetico (C3H3NO2), l’azobisisobutirronitrile (AIBN o 2-2′-azobisisobutirronitrile, C8H12N4), il lactonitrile (2-idrossipropanonitrile, C3H5NO) ed il propionitrile (cianuro di etile, C3H5N).
Innanzitutto fra i maggiori pericoli dei nitrili ritroviamo la reattività. Infatti essi sono suscettibili a polimerizzarsi con i metalli ed i loro composti, e la miscelazioni con acidi forti produce come conseguenza reazioni molto violente. Sono incompatibili anche con sostanze del tipo perossidi e epossidi.
La tossicità, più o meno accentuata a seconda della sostanza è un altro fattore di rischio da prendere in considerazione, poiché i nitrili sono facilmente assorbiti per inalazione, ingestione e per contatto con la cute, generando effetti irritanti.
Tanti composti nitrili sono altamente infiammabili e combustibili, e pertanto quando raggiungo la temperatura di decomposizione producono gas molto tossici. Solitamente i nitrili possiedono un basso punto di infiammabilità, correlato ad un campo di infiammabilità con limiti di concentrazione inferiore e superiore molto estesi.
Gli isocianati
Gli isocianati sono sempre dei composti organici aventi una base idrocarburica, a cui viene associata uno o più gruppi funzionali –N=C=O, come ad esempio il menzionato sopra metilisocianato. Hanno un larghissimo utilizzo nel campo delle schiume, delle resine e dei rivestimenti; nella fabbricazione di vernici, pitture, isolanti, sigillanti ed adesivi, ed anche nella produzione di elastomeri.
Fra i più importanti rappresentanti di questa categoria, ritroviamo poi i ben conosciuti diisocianati, ovvero sostanze formate da due gruppi isocianato, ed i poliisocianati, che di solito derivano da diisocianati e possono avere perciò diversi gruppi funzionali della stessa specie.
Questo tipo di gruppo funzionale, da non confondere con il quasi simile gruppo cianato –O–C≡N, dà origine per mezzo di reazioni chimiche con i polialcoli (polioli) ad una classe di polimeri di estrema importanza commerciale, il poliuretano (PU).
I diisocianati più comunemente usati in ambito industriale sono il difenilmetano diisocianato (MDI o 1-isocianato-4-[(4-fenilisocianato)metil]benzene, C15H10N2O2), il toluendiisocianato (TDI o Diisocianato di toluene, C9H6N2O2) e l’esametilendiisocianato (esametilene-1,6-diisocianato o HDI, C8H12N2O2).
Altro diisocianati di comune impiego includono l’ 1,5 – naftalenediisocianato (NDI, C12H6N2O2), il 4,4’-metilenbis(cicloesil isocianato) (HMDI o MDI idrogenato) e isoforone diisocianato (3-isocianatometil – 3,5,5-trimetilcicloesil isocianato, IPDI). Esempi di poliisocianati ampiamente utilizzati includono il biureto HDI (esametilenendiisocianato burieto o HDIB, C23H38N6O5), l’isocianurato HDI ed il toluenediisocianato-uredione TDI-U.
In linea generale, gli isocianati sono composti che in virtù della loro peculiare composizione chimica sviluppano reazioni chimiche molto reattive, le quali emettono nell’aria gas e vapori tossici.
Sono noti anche i pericoli di infiammabilità e di creazione di miscele esplosive, nonché di irritazione delle vie respiratorie, degli occhi e della pelle, così come effetti sensibilizzanti ed aumento del rischio d’asma. In aggiunta, l’esposizione a lungo termine comporta effetti citotossici e dunque correlati alla cancerogenicità.
Questa pericolosità associabile agli isocianati ha portato il legislatore europeo a definire alcune norme per la tutela dei lavoratori (e la qualità dell’ambiente in cui operano) e dei consumatori, la cui summa si ritrova nel Regolamento (UE) n. 2020/1149.
Quest’ultimo ha introdotto delle modifiche restrittive nel Regolamento (CE) n. 1907/2006 (REACH), intervenendo precisamente sull’allegato XVII. In dettaglio stabilisce nuove regole di utilizzo ed immissione sul mercato, come pure specifici obblighi di formazione per gli utilizzatori:
- Gli isocianati non possono essere utilizzati in quanto tali, come costituenti di altre sostanze o in miscele per usi industriali e professionali dopo il 24 agosto 2023, a meno che:
- la concentrazione di diisocianati, considerati singolarmente e in combinazione, sia inferiore allo 0,1 % in peso; oppure
- il datore di lavoro o il lavoratore autonomo garantisca che gli utilizzatori industriali o professionali abbiano completato con esito positivo una formazione sull’uso sicuro dei diisocianati prima di utilizzare le sostanze o le miscele.
- Gli isocianati non possono essere immessi sul mercato in quanto tali, come costituenti di altre sostanze o in miscele per usi industriali e professionali dopo il 24 febbraio 2022, a meno che:
- la concentrazione di diisocianati, considerati singolarmente e in una combinazione, sia inferiore allo 0,1 % in peso; oppure
- il fornitore garantisca che il destinatario delle sostanze o delle miscele disponga di informazioni sui requisiti relativi alla formazione, e che sull’imballaggio figuri la seguente dicitura, visibilmente separata dalle altre informazioni riportate sull’etichetta: «A partire dal 24 agosto 2023 l’uso industriale o professionale è consentito solo dopo aver ricevuto una formazione adeguata».
I diisocianati sono inoltre classificati, come accennato, come sensibilizzanti delle vie respiratorie e della pelle (in entrambi i casi nella categoria 1) ai sensi del Regolamento (CE) n.1272/2008 (CLP) costituendo un’importante fonte di rischio per la salute dei lavoratori.
Non a caso, l’Unione Europea ha stimato ben 5000 nuovi casi all’anno di malattie professionali dovute all’azione dei diisocianati: un numero elevato inaccettabile, tanto da correre ai ripari.
Le ammine
Altre sostanze derivate dall’azoto – e più precisamente dall’ammoniaca – che assumono un ruolo considerevole ai fini dell’inquinamento ambientale sono le ammine. Vengono formate da dei gruppi funzionali idrocarburici, uniti alle molecole di ammoniaca alla quale sono sostituiti a seconda dei casi o uno, o due, o tre atomi di idrogeno. In sostanza, insieme al carbonio ed all’idrogeno abbiamo la presenza del gruppo funzionale amminico di tipo – NH2.
In base a questa definizione avremo rispettivamente:
- ammina primaria se è presente un solo gruppo funzionale idrocarburico (C-H);
- ammina secondaria se sono presenti due gruppi funzionali idrocarburici (C-H);
- ammina terziaria se sono presenti tre gruppi funzionali idrocarburici (C-H).
Fra le più importanti ammine ricordiamo in questa sede la propilammina (1-amminopropano, C3H9N),la metilammina (metanammina, CH5N) l’etilammina (amminoetano, C2H7N), la dietilammina (DEA, C4H11N), la trietilammina (TEA, C6H15N).
La specie aromatica delle ammine, cioè costruite su un anello di benzene, sono generalmente fatte derivare dall’anilina. Citiamo dunque in dettaglio la 4-bromoanilina (4-bromobenzeneanilina o p-bromoanilina, C6H6BrN) e la N,N-dimetilfenilamina (N,N dimetilanilina, C8H11N).
Inoltre abbiamo la benzidina (4,4′-diammino-bifenile, C12H12N2), il 4-aminobifenile (C12H11N), la 2-naftilammina (β-naftilammina, C10H9N), l’ortotoluidina (2-metilbenzenammina o 2-amminotoluene, CH3C6H4NH2) ed il 4-nitrobifenile (1-nitro-4-fenilbenzene, C12H9NO2)
Le applicazioni più importanti si hanno nella produzione di insetticidi, di disinfettanti, di erbicidi, ma anche di coloranti, di farmaci, di fungicidi, di cosmetici ed in generale nella fabbricazione delle materie plastiche e della gomma. Notevoli poi sono anche gli usi come antiossidante e come reagenti per la sintesi di altre sostanze organiche; nell’industria del sapone e nella stampa fotografica.
Di converso, le ammine sono sostanze tossiche e infiammabili, aventi inoltre accertati o sospettati rischi di cancerogenicità, provocando al contempo irritazioni per la cute e per le mucose.
In ultima battuta è possibile menzionare ai precedenti elenchi le cloro ammine.
Le prime sono composti in cui gli atomi di idrogeno dell’ammoniaca sono sostituiti con atomi di cloro, producendo sostanze come la monoclorammina (NH2Cl), la diclorammina (NHCl2) e la tricloroammina (tricloruro di azoto, NCl3).
Queste sostanze sono utilizzate principalmente nei processi di potabilizzazione delle acque e come disinfettanti, ma possono avere effetti indesiderati se usate ad elevate concentrazioni. Infatti a tale punto sono tossiche e irritanti, inducendo anche problemi respiratori nell’uomo.
