LOS FREONES Y LA CAPA DE OZONO

El proceso más utilizado para disminuir la temperatura es la refrigeración por evaporación, que se basa en que cuando un líquido se evapora absorbe calor (el "calor latente de evaporación"). Utiliza un compuesto líquido o "refrigerante" que debe vaporizarse (pasar al estado de vapor) y condensarse (volver al estado líquido) con facilidad ya sea por cambios en la temperatura (cercanas a la ambiental) o en la presión (compresión y descompresión).

n una refrigeradora el “refrigerante” transporta calor desde el evaporador (situado en el interior, en la zona más fría) hacia el condensador (ubicado en la parte externa y es enfriado por agua o aire). El refrigerante (líquido) se “vaporiza” al llegar al evaporador (por la muy baja presión interior) absorbiendo calor del medio. En estado gaseoso llega al compresor que lo comprime y se condensa (en el condensador) desprendiendo calor. En estado líquido llega al tubo capilar y el ciclo se completa al llegar nuevamente al evaporador. Este ciclo se repite hasta alcanzar el frío deseado.

En 1834 Jacob Perkins construye la primera refrigeradora que usaba éter como refrigerante. En una imprenta de Brooklyn se instaló, en 1902, el primer aire acondicionado con control de temperatura y humedad. Las fluctuaciones ambientales alteran ligeramente el tamaño del papel de impresión causando una falta de alineación de las tintas de color, lo que se corrigió con el aire acondicionado. También permitió una significativa mejora en la calidad en otras industrias (cápsulas medicinales, carnes procesadas, textiles, tabaco). En 1924 se inició su uso para el confort humano. Willis H. Carrier, ideó una fórmula que, hasta hoy, es la base de los cálculos fundamentales para esta industria y es reconocido como el “padre del aire acondicionado”.

Hasta 1929 se usó amoniaco (NH₃), cloruro de metilo (CH₃Cl) y dióxido de azufre (SO₂) como refrigerantes. Al ser gases tóxicos, sus accidentales pérdidas originaron mortales intoxicaciones. En 1928, Thomas Midgley Jr. sintetizó un “refrigerante ideal” registrado por la DuPont como Freon®. Luego se prepararon otros "freones" similares, que se distinguen con códigos. En 1950, los freones empezaron a usarse como propelentes de aerosoles, en espumas sintéticas y en la limpieza de componenetes electrónicos.

Los "freones" son derivados del metano o el etano, cuyos hidrógenos han sido sustituidos por átomos de cloro y flúor; es decir, son cloro-flúor-carbonos (CFC's). Si además de estos halógenos tienen átomos de bromo se denominan "halones". Son gases o líquidos de propiedades óptimas para su uso como refrigerantes, fáciles de sintetizar, casi insolubles en agua, no son tóxicos, ni corrosivos, ni inflamables, no los afecta la luz solar, muy resistentes a la oxidación y, por su baja reactividad, permanecen estables por mucho tiempo.

En 1970, el científico británico James Lovelock había detectado CFC’s en la atmósfera, pero creyó que no afectarían al ambiente. En 1974, Mario Molina (mexicano) y Sherwood Rowland (norteamericano) anunciaron que los CFC’s destruyen el ozono de la estratósfera, causando efectos muy nocivos a la naturaleza y al hombre. En 1985 se descubre el agujero en la capa de ozono cuyo tamaño es similar al territorio estadounidense. En 1995 Mario Molina, Sherwood Rowland y Paul Crutzen ganaron el Premio Nobel de Química.

Al ser liberados a la atmósfera, los CFC’s, son movilizados por vientos y corrientes de aire y viajan por varios años hasta llegar a la estratósfera. En ella, su estabilidad es mucho menor que en la superficie terrestre: la radiación ultravioleta (UV) en esa zona tiene mucho mayor energía y puede romper sus moléculas desprendiendo átomos de cloro, los que transforman el ozono (O₃) en oxígeno (O₂), formando óxido de cloro (ClO), que origina una cadena de reacciones en la que un átomo de cloro puede destruir más de cien mil moléculas de ozono, ocasionando su disminución o adelgazamiento o “Agujero de la capa de ozono”. Como el ozono estratosférico absorbe la radiación UV más nociva (UVC y UVB) su disminución origina un aumento del cáncer cutáneo, cataratas oculares, daños en el sistema inmunológico, etc. Además, cuando están en la tropósfera (parte baja de la atmósfera) los CFC’s y otras moléculas (dióxido de carbono, agua, metano y otros) actúan como “gases de efecto invernadero” (GEI) y absorben parte de la radiación infrarroja (IR) que emite la tierra, retienen el calor y originan el “efecto invernadero”. Se trata de dos efectos distintos: más rayos UV entrando y menos rayos IR saliendo.

BIBLIOGRAFÍA

http://inventors.about.com/library/inventors/blrefrigerator.htm

http://www.ambiental.net/noticias/cambioclimatico/CambioClimaticoRowlandEntrevista.htm

Q.F. JUAN JOSÉ LEÓN CAM <jjleon@lamolina.edu.pe>

Departamento de Química. Universidad N. Agraria La Molina. PERÚ

EL REFRIGERADOR DEL DESIERTO

Un alimento mal conservado no sólo contiene componentes que han perdido sus capacidades nutritivas, sino que se convierte en una fuente de contaminación por las bacterias, hongos y otros microorganismos que se desarrollan en él. Los alimentos mantenidos a bajas temperaturas se conservan frescos por mayor tiempo por que las reacciones químicas que producen su deterioro se hacen más lentas y, además, los microorganismos se desarrollan más lentamente.

Los refrigeradores usados en la ciudad utilizan como fuente de energía la electricidad, el gas u otros combustibles. En el refrigerador se produce un intercambio de energía térmica entre los alimentos colocados en su interior y una sustancia (llamada refrigerante) que, al cambiar su temperatura y presión, cambia de fase (de líquido a vapor y viceversa) en un proceso cíclico. Los compuestos usados como refrigerantes son los cloro-flúor-carbonos, CFC, (“freones”) que poseen propiedades térmicas excelentes para ese fin. Posteriormente, cuando se comprobó su relación con la destrucción del ozono atmosférico, se optó por usar sólo aquellos que producen el menor daño a la atmósfera. En lugares alejados y pobres, que no cuentan con estas fuentes de energía, no se puede usar este refrigerador tradicional.

En 1995, el profesor Mohammed Bah Abba desarrolló un ingenioso sistema artesanal para conservar los escasos y valiosos alimentos de las zonas empobrecidas de África. Aprovechando la tradición alfarera de su natal Nigeria y sus conocimientos de biología, química y geología diseñó un sistema de refrigeración que no requiere de energía externa, al que se conoce como el “refrigerador del desierto” o también como “pot in pot”.

Básicamente, el “refrigerador del desierto” consiste de dos ollas una más pequeña colocada dentro de la más grande y, en el espacio de separación que queda entre ambas, se coloca arena húmeda, la que debe mantenerse constantemente humedecida. A manera de tapa, se usa una tela que también debe estar siempre humedecida para lograr mayor reducción de la temperatura interior. Dentro de la olla pequeña se puede conservar cualquier alimento, su temperatura es menor que la del exterior.

 

El fenómeno del descenso de la temperatura interior se logra gracias a un principio de la termodinámica que nos indica que la evaporación de un líquido (cambio de la fase líquida a vapor) consume una cantidad de energía. La lenta evaporación del agua que humedece la arena consume calor y provoca la disminución de la temperatura de la olla interna en varios grados. El mismo principio se aplica cuando transpiramos: la evaporación del agua de nuestro sudor produce la disminución de la temperatura corporal.

El profesor Abba ha probado la gran efectividad de su tecnología logrando conservar verduras por 27 días, mientras que a temperatura ambiente sólo se mantenían frescas por 3 días. El proyecto ha ido más lejos de lo esperado. Con la visión de un hombre de negocios de corte humanitario, Abba lanzó la primera producción de 5000 “refrigeradores del desierto” construidos por alfareros locales. Actualmente, a 10 años de iniciado el proyecto, ha fabricado 100,000 ollas refrigerantes, lo que ha significado un impacto económico muy importante en una extensa zona del continente negro, ya que el invento se utiliza también en países vecinos como Camerún, Chad y el Congo.

Además del impacto económico directo, el invento de Abba ha influido enormemente en la reducción de enfermedades producidas por algunos microorganismos y ha significado una oportunidad para que las mujeres de la zona puedan realizar otras actividades distintas a las de cosechar o recoger sus alimentos diariamente para evitar su descomposición. Por todos estos beneficios y el impacto social que representa, el profesor Abba, ha sido galardonado el año 2000 con el prestigiado Rolex Award a la Innovación que contribuya a mejorar la humanidad.

BIBLIOGRAFÍA

1.     Kotz J., Treichel P.  Weaver G. Química y reactividad química. Editorial Mc Graw Hill.2006. pág. 200-03

2.     http://translate.google.com.pe/translate?hl=es&langpair=en%7Ces&u=http://rolexawards.com/en/the-laureates/mohammedbahabba-the-project.jsp.

MSc. Mary Flor Césare Coral <mcesare @ lamolina.edu.pe>

Departamento de Química. U. Nacional Agraria La Molina