Aspecte de Mediu - Metanol [PDF]

Zitiervorschau

Aspecte de mediu- Metanol

H | Metanol CH3OH

H

–-

C

—

OH

| H

Metanolul este un alcool care se sintetizeaza prin substituirea in molecula de etan a unui atom de hidrogen cu o grupare –OH (hidroxil). In natura, metanolul poate fi intalnit in plante ca : bumbacul, branca ursului, ierburi sau seminte care contin uleiuri eterice, dar se intalneste si la oameni si animale. Este un component natural al sangelui, urinei , salivei si al aerului respirat. Metanolul ajunge in organism prin dieta si procesele metabolice, in principal din fructe si legume. Indulcitori artificiali precum aspartamul, odata ajunsi in organism, 10% din cantitatea lor se transforma in metanol. Metanolul pur a fost pt prima data izolat in 1661 de catre Robert Boyle care l-a obtinut prin distilarea boxusului( arbust). Substanta a devenit ulterior cunoscuta sub denumirea de “spirt pirozilic”. In 1834, chimistii francezi Jean Baptiste Dumas si Eugene Peligot iau determinat compozitia elementala. Poate fi obtinut prin fermentarea siropului produs din sfecla de zahar, iar in procesele

de fermentare a fructelor se poate forma prin descompunerea pectinelor. Metanolul este un combustibil sintetic cu puterea caloric 4750kcal/kg care poate substitui usor o parte din benzina folosita de motoarele cu ardere interna (pana la 25%) resultant CO2 si H2O => 2CH3OH + 3O2 => 2CO2 + 4H2O. Metanolul se poate obtine: -la presiune inalta de 150-200 atm si 350-600 C din gazelle de sinteza sau din dioxid de carbon si hidrogen. Un kg de metanol contine 437,5 gr CH2 si 562,5 gr H2O -la presiune medie , unde gazul metan este comprimat la 25 atm,incalzit la 410 C , dupa care sufera o faza de purificare prin desulfurare; urmata adaugarea de abur si CO2 si o incalzire la 850 C intr-un cuptor de reformare. In final, metanolul brut este trecut intr-o sectiune de distilare. -prin gazeificarea catalitica a biomasei la 750C pe catalizatori NiSi-Al. Recent au fost extinse cercetari pentru conversia metanolului in hidrocarburi. In 2008, consumul total de metanol a fost de 45milioane de tone, iar in 2012 s-a ajuns la 85 milioane de tone. In present, China este cel mai mare producator si consummator de metanol si este de asteptat ca in urmatorii ani productia sa depaseasca 60 milioane tone. In prezent, metanolul este cel mai utilizat in sectorul chimic, dar folosirea sa in cel al combustibililor inregistreaza cresteri importante. In trecut, metanolul se obtinea prin distilarea lemnului, de aceea se numea alcool de lemn, dar in prezent este o substanta chimica la indemana oricui: spirtul metilat umit si spirt medicinal este o

forma de etanl devenit necomestibil prin adaugarea de metanol si coloranti de regula albastru de metal, etc. De 4600 milioane de ani, de când s-a format, Pǎmântul a ştiut sǎ se regenereze şi sǎ supravieţuiascǎ urmându-şi ciclurile lui naturale. Prezenţa poluǎrii aratǎ însǎ cǎ legǎtura dintre viaţǎ şi mediul ei a început sǎ se destrame, cǎ între relaţiile de echilibru ale mediului au apǎrut rupturi. În condiţii de echilibru, în naturǎ nu existǎ deşeuri, reziduurile biologice ale unei specii fiind hranǎ pentru altele, stabilind astfel cicluri de-a lungul cǎrora materia se recicleazǎ. În acest lanţ perfect a intervenit însǎ omul care tinde sǎ distrugǎ acest echilibru transformându-l într-un fenomen liniar. 2. POLUAREA AERULUI Termenul de poluare (lat. pollo, polluere - a murdări, a profana) desemnează orice activitate care, prin ea însăşi sau prin consecinţele sale, aduce modificări echilibrelor biologice, influenţând negativ ecosistemele naturale şi / sau artificiale cu urmări nefaste pentru activitatea economică, starea de sănătate şi confortul speciei umane. Prin poluarea aerului se înţelege prezenţa în atmosferă a unor substanţe străine de compoziţia normală a acestuia, care în funcţie de concentraţie şi timpul de acţiune provoacă tulburări în echilibrul natural, afectând sănătatea şi comfortul omului sau mediul de viaţǎ al florei şi faunei. De aici rezultǎ că – pentru a fi considerate poluante – substanţele prezente în atmosferă trebuie să exercite un efect nociv asupra mediului de viaţǎ de pe Pǎmânt. Principalele substanţe ce contribuie la poluarea atmosfericǎ sunt: oxizii de sulf şi azot, clorofluorocarbonii, dioxidul şi monoxidul de carbon; aceştia fiind doar o parte din miliardele de tone de

materiale poluante pe care le genereazǎ în fiecare an dezvoltarea industriei, şi care afecteazǎ ecosistemele acvatice şi terestre în momentul în care poluanţii se dizolvǎ în apǎ sau precipitǎ sub formǎ de poaie acidǎ. Primele mǎsuri legate de poluarea aerului din istorie sunt: 1. În anul 1273, Parlamentul Britanic a adoptat o lege prin care se interzicea arderea cǎrbunilor în Londra. Regele Carol al VI-lea dǎ un edict în anul 1383, în care se interzice emiterea de fumuri rǎu mirositoare, iar în anul 1510, la Rouen în Franţa, sau luat mǎsuri contra fumului provenit de la cǎrbuni. 2. Consiliul European pentru protecţia mediului a dat în raportul din 14 septembrie 1967 urmǎtoarea definiţie poluǎrii aerului: “Se considerǎ poluat aerul când se constatǎ prezenţa unor substanţe strǎine sau variaţii importante ale acestora în proporţia pǎrţilor componente ale aerului care, ţinând seama de cunoştinţele specifice ale momentului pot provoca efecte dǎunǎtoare sau creazǎ acţiuni jenante”. 3. România adoptǎ Legea nr. 9 din 20 iunie 1973 prin care se iau anumite mǎsuri de prevenire şi de combatere chiar din faza incipientǎ a tendinţelor de poluare a mediului.Conform acestei legi prin mediu înconjurǎtor se înţelege totalitatea factorilor naturali şi a celor creaţi prin acţiuni umane care influenţeazǎ echilibrul ecologic, determinând condiţiile de viaţǎ pentru om şi dezvoltarea societǎţii. Echilibrul ecologic este definit prin raportul relativ stabil creat în decursul vremii între diferite grupe de plante, animale şi microorganisme, precum şi interacţiunea acestora cu condiţiile mediului în care trǎiesc. În spiritul acestei legi, poluarea mediului constǎ în acele acţiuni care pot sǎ producǎ ruperea echilibrului ecologic sau dǎuneazǎ sǎnǎtăţii, liniştii şi stării de confort a oamenilor.

4. Asociaţia Francezǎ de Normalizare AFNOR defineşte ca poluant orice corp solid, lichid sau gazos existent în atmosferǎ care nu face parte din compoziţia normalǎ a aerului sau care este prezent în cantitǎţi anormale. SURSE DE POLUARE Sursele de poluare reprezintǎ locul de producere şi de evacuare în mediul înconjurǎtor a unor emisii poluante. Dupǎ natura poluanţilor, emisiile poluante acestea pot fi sub formă de pulberi şi gaze, emisii radioactive şi emisii sonore; în funcţie de provenienţa poluanţilor surse de poluare sunt naturale şi artificiale. Srsele natural produc o poluare accidental care se intergreaza repede in ciclul ecoogic si adesea sunt situate la distante mari de centrele populate. Exemple de surse de poluare natural: vulcanii, furtunile de praf, pulberi meteorice, incendii ale padurilor, descompunerea reziduurilor organice, particulele vegetale, ceata, ionizarea atmosferei, etc. Sursele artificiale sunt mai numeroase şi cu emisii mult mai dǎunǎtoare, totodatǎ fiind şi într-o dezvoltare continuǎ datoratǎ extinderii tehnologiei şi a proceselor pe care acestea le genereazǎ. Emiterea în atmosferǎ a poluanţilor artificiali se poate face prin două moduri. Unul organizat, prin canale şi guri de evacuare cu debite şi concentraţii de impuritǎţi cunoscute şi calculate şi unul neorganizat, prin emiterea poluanţilor direct în atmosferǎ discontinuu şi în cantitǎţi puţin sau chiar deloc cunoscute. Categoriile de materiale ce pot fi agenţi poluanţi sunt: materii prime (cǎrbuni, minerale etc.), impuritǎţi din materiile prime (sulf, plumb, mercur, arsen, fluor etc.), substanţe intermediare, obţinute în anumite faze ale procesului tehnologic (sulfaţi, hidrocarburi etc.), produse finite (ciment, clor, negru de fum, diferiţi acizi etc.). Poluarea atmosferei cu particule

solide este cea mai veche şi mai evidentǎ categorie de poluare artificialǎ. Dintre surse putem aminti procesele industriale principale şi combustibilii, nici una dintre aceste surse însǎ nu degajǎ în atmosferǎ numai poluanţi solizi

Surse antropice: -poluarea industriala- industria termoenergetica, industria siderurgica, industria metalelor neferoase, industria materialelor de constructive, industria chimica, industria petroliera - Poluarea prin mijloaele de transport -alte surse: incinerarea deseurilor, fumul de tigara, contaminarea radioactive, poluarea fonica, etc. Impactul metanolului asupra organismului uman Emisiile de metanol apar folosirea nesabuita atat in cadrul industriilor, cat si in produsele de curatare pentru uz casnic care sunt pe baza de solventi. Intoxicatiile cu metanol se pot produce in cazul inhalarii sau in contact cu pielea si pot produce distrugeri ale sistemului nervos central, orbire si chiar poate determina moartea. In multe tari, limita de expunere a angajatilor din cadrul industriilor chimice nu trebuie sa depaseasca 200 ppm/8 h/zi metanol. Metanolul se gaseste in cantitati scazute in apa potabila, dar datele despre acest lucru sunt limitate, in schimb in apele curgatoare din zonele industriale se gaseste in cantitati mai mari. Metanolul se biodegradeaza in mediul inconjurator: sunt multe microorganisme capabile sa metabolizeze aceasca substanta atat in mediul aerob, cat si in cel anaerob in aproape orice fel de conditii ( apa dulce, apa sarata, sedimente, soluri, apa reziduala-

70% din metanolul din canalizari se degredeaza in 5 zile). Metanolul in sol reprezinta si un foarte bun substrat de crestere pentru microorganisme care sunt capabile sa-l degradeze in CO2 si H2O. Are o toxicitate scazuta pentru organismele din mediul terestru si acvatic, efecte secundare putandu-se observa doar in cazul unei scurgeri majore.

Absorbtie, distributie, biotransformare si eliminare Metanolul este absorbit prin inhalare, ingestie si expunere in contact cu pielea. Este distribuit radit la nivelul tesuturilor prin intermediul apei din organism. O cantitate redusa este eliminate neschimbata de catre plamani si rinichi, restul fiind metabolizat intai de ficat prin oxidari repetate rezultand formaldehida, acid formic si CO2. Eliminarea metanolului din organism este mai lenta decat cea a etanolului. In cadrul cercetarilor de laborator effectuate pe mamifere, s-au evidentiat urmatoarele aspecte: -sobolanii expusi la nivele de metanol pana la 5000ppm/6h/zi/5zile/sapt/4 sapt nu au aratat niciun efect in afara de iritatie in jurul ochilor si a nasului; -sobolanii expusi la vapori de metanol de 10000ppm/6h/zi/5 zile/sapt/6 sapt nu au prezentat intoxicatii pulmonare; -in cazul primatelor expuse la metanol s-au observant acodoze metabolice si toxicitati ocular, efecte care in mod normal nu se regaseau in cazul rozatoarelor. Aceste diferente sunt din cauza diferentei de rata a metabolismului; de exemplu la rozatoare metabolismul este de doua ori mai rapid. -inhalarea metanolului de catre rozatoare gestante au avut efecte devastatoare, fetusii fiind probleme grave, malformatii, etc.

Efecte asupra organismului uman

Cele mai intalnite si grave intoxicatii cu metanol au loc prin ingestie (toxicitati ocular, distrugerea sistemului central nervos, orbire permanenta si moarte), dar si prin inhalare. Ingestia metanolului in cantitati reduse, dar repetate pe o perioada indelungata duce la orbire. Doza letala de metanol pentru oameni nu este cunoscuta cu certitudine, dar doza minima in absenta personalului medical este intre 0,3 sau 1g/kg , iar doza minima care cauzeaza orbirea este necunoscuta. Simptomele intoxicarii cu metanol sunt: dereglari vizuale, greata, dreri abdominae si muscular, ameteala, slabiciune, anxietate, simptome ce apar in 12-24 h din momentul patrunderii substantei in organism. Ihalarea vaporior de metanol de concentratie sub 260mg/m3 sau ingestia a 200 mg/l nu ar trebui sa duca la simptomele enumerate mai sus. Nu au fost semnalate alte efecte ale metanolului la oameni peste aceste masuri in afara de mici iritatii ale ochilor si pielii.

Distributie si consum Aproximativ 70% din metanolul produs in lume, este folosit ca si chimical de sinteza , aproape toate formaldehidele produse avand la baza oxidarea metanolului. Prin oxidarea metanolului se obtin: metil tertiar butil eter( MTBE), acid acetic, metil metacrilat, glicol metil eter,etc. Metanolul este prezent intr-o mare varietate de produse comerciale cum ar fi: lacuri, vopsele, solvent, antigeluri, aditivi ai combustibililor, solutii de curatat, adezivi, etc. Este folosti de altfel si in denitrificarea apei menajere ( furnizand o sursa de carbon pentru bacteria care transforma nitratii in azot si CO2), in industria ingrasamintelor cat si in cea de reciclare a plasticului. Folosit ca si combustibil, metanolul este un potential inlocuitor pentru produsele pe baza de petrol. Spre deosebire de produsele petroliere, are emisii mai scazute si costurile prelucrarii sunt mult mai scazute, dar datorite faptului ca este toxic si dificil de

manevrat, costurile pot ajunge mai ridicate decat cele ale combustibililor actuali. Avand in vedere gama larga de utilizare a acestui produs, exista un potential foarte mare de eliberare a metanolului in atmosfera. Se estimeaza ca 1% din metanolul folosit in productia de formaldehida va fi eliberat in atmosfera in urma acestui proces. In 1992, in urma unui raport toxicologic ce au vizat 81016 rapoarte din 23630 fabrici, s-a constatat ca metanolul avea cele mai ridicate cantitati de metanol eliberate in atmosfera. Metanolul este emis in cantitati importante si de autovehiculele pe benzina si motorina.

Bibliografie

-Poluarea aerului- ghid ecologic scolar vol l, ghid realizat in cadrul proiectului: Pentru un aer mai curat; colab. Dan Dinu si Venetia Sandu -Methanol als energietrager B. Höhlein, Th. Grube, P. Biedermann, H. Bielawa, G. Erdmann, L. Schlecht, G. Isenberg, R. Edinger G. Isenberg, R. Edinger -www.ischem.org -www.methanol.org