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Progettare per la degradazione

Progettare per la degradazione


Il meccanismo principale per l’eliminazione dei prodotti di sintesi che finiscono nell’ambiente sono dei cammini biodegradativi simili a quelli che hanno luogo negli impianti di biotrattamento.
Il modo in cui si arriva a degradare le sostanze deve essere analogo a quello subito dalle sostanze naturali che si degradano e c’è una relazione indiretta con gli impianti di biotrattamento visti nel trattamento degli scarti (lezione precedente). Può capitare che molto spesso le biodegradazioni fisica, chimica e fotodegradazione possano essere usate prima della degradazione vera e propria in modo da trasformare il substrato in pezzi più piccoli che poi saranno più facilmente attaccabili dai microorganismi ossia biodegradabili.

Quindi se l’obiettivo del principio 10 della GC è quello di progettare per la degradazione, dobbiamo sapere quali sono gli ingredienti necessari per rendere le sostanze biodegradabili, quindi capire come progettare prodotti degradabili.
Esistono delle relazioni tra la struttura e le proprietà, in particolare per la degradazione, quindi è necessaria una conoscenza approssimativa di quali tipi di gruppi strutturali e di proprietà molecolari probabilmente portano a prodotti con un elevato grado di degradabilità.

Quando si progetta un nuovo prodotto è necessario tenere in considerazione alcune “regole per la degradazione”, determinate sperimentalmente.
- Se le sostanze naturali sono tutte biodegradabili vuol dire che le sostanze sintetizzate con struttura simile a quella delle natura saranno più degradabile rispetto a quelle con struttura totalmente diversa, che quindi non hanno una analoga natura.
- La degradazione degli aromatici passa sempre attraverso la formazione del catecolo, quindi se vogliamo produrre una sostanza aromatica dobbiamo prevedere se si può ottenere in modo semplice un catecolo: se abbiamo due C adiacenti che non sono sostituiti, o sostituiti con due ossidrili, la sostanza si degraderà più facilmente; se invece ho un composto aromatico tutto sostituito oppure sostituito in posizioni 1,3,5 non abbiamo la possibilità di formare il catecolo e quindi la sostanza si degraderà molto difficilmente e lentamente.
- Anche i sostituenti sono molto importanti: se abbiamo dei gruppi fortemente elettronattrattori (es.: nitro gruppo) allora la capacità di degradazione di un composto aromatico è molto lenta.
- Molte specie eterocicliche degradano lentamente. Le specie eteroatomiche sono molto lente già in natura a degradarsi, perché se ci sono degli eteroatomi l’enzima adatto è più raro e difficile da trovare
- Anche per i composti alifatici abbiamo delle osservazioni importanti da fare, ad esempio le catene lineari sono molto più facilmente degradabili delle catene ramificate. Se abbiamo legami forti con Cl e F abbiamo una degradazione molto lenta. Le molecole alifatiche contenenti gruppi eterei degradano lentamente.
- I materiali molto insolubili in acqua sono molto probabilmente difficilmente biodegradabili
- La velocità di biodegradazione si solito diminuisce con l’aumentare del peso molecolare.

Queste regole non riguardano solo ed esclusivamente i materiali polimerici, ma anche altre sostanze.

Tratto da PROCESSI INDUSTRIALI ECOSOSTENIBILI di Laura Marongiu
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