PROPELENTES Novos e Desafiadores (2nda parte)

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Por Montfort A. Johnsen, Autor del Aerosol Handbook y Presidente de Montfort A. Johnsen & Associates, Ltd.
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Segunda parcela do relatório sobre os novos propulsores desafiadores que já estão nos aerossóis indústria.

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Na última edição de Julho, mencionamos a história dos propulsores, perigos no início de sua criação, e por que ele teve que mudar para propulsores de hidrocarbonetos; desta vez, vamos destacar as realizações que foram alcançados em uma reunião recente entre a indústria ea Agência de Proteção Ambiental dos Estados Unidos (US EPA), cerca das proibições HFC-134a foram considerados.

Em uma reunião recente entre a indústria e a EPA, onde foram consideradas as dimensões das proibições do HFC-134a, um apresentador, de maneira particular, sugeriu que o Solstice C HFO-1234ze(E) poderia ser usado em lugar do HFC-134a no 18.620,300 selador de pneus automotivos e no mercado de infladores. Atualmente, são consumidas anualmente cerca de 56.000 libras (25.300 kg) de HFC-134a. Isso equivale, em índices GWP (Potencial de Aquecimento Global), a 33.500,000 kg de CO2. Em uma comparação, o uso da mesma quantidade de Solstice C HFO-1234ze(E) geraria um Potencial de Aquecimento Global equivalente a 152.000 kg de CO2 .

Um detalhe interessante relacionado esta análise é que o Solstice HFO-1234ze(E) produz apenas 3,24 bars de pressão a 21,1ºC., e muito menos que isso a temperaturas mais baixas, como, por exemplo, 1,48 bar a 4,4ºC.

O ar restante no pneu aumentará a pressão em até 1,0 bar. Consequentemente, os veículos que estiverem com um pneu parcial ou completamente vazio e que estiverem a temperaturas abaixo de -5º ou -10C, não poderá ser completamente inflado. Nos meses de inverno, as temperaturas no norte dos Estados Unidos podem cair para entre -20º e -45ºC, tornando o Solstice C HFI-1234ze(E) inútil como um inflador de pneus.

Diante disso, em 2013, foi possível haver certo alívio, quando Rached mostrou que o Solstice C HFI-1234ze(E) podia formar azeótropos positivos com outros gases e líquidos com altos teores de flúor e não saturados (pedido de patente EUA 2013/0255284A1); elaborado por M. Johnsen, em 2015, que mostrou que uma mistura azeotrópica de cerca de 78% de Solstice C HFI-1234ze(E) e 22% de HFO trans.1336mzz(Z) (1,1,1,4,4,4,- hexafluoreto-but-2-ene) foi significativamente mais alta em termos de pressão, mas também totalmente não inflamável até pelo menos 40ºC. Consultar Tabela 1 para as propriedades de HFO trans.1336mzz(Z).

Os propelentes de aerossol com flúor desempenham um papel importante na indústria de aerossóis, embora suas recentes aplicações tenham sido dificultadas em vista dos altos custos.

Atualmente, vários removedores de poeira contêm cerca de 20 ppm de uma mistura quaternária extremamente amarga chamada “Bitrex”, com o propósito de que o seu uso seja menos frequente e que não afete sua eficácia. A The Chemours Company tem uma patente nos EUA abrangendo as adições de Bitrex em uma faixa de 5 a 50 ppm.

Os aerossóis limpadores de equipamentos eletrônicos dirigem uma corrente de gás aos objetos (cerca de 10 m/seg) com propelentes não inflamáveis, que removem óleo, poeira e outros resíduos em teclados pegajosos e descoloridos. Nestes objetos, o propelente líquido evapora rapidamente.

Outra aplicação é nos ensaios de placas-mãe, onde é crucial que todas as conexões elétricas tenham altíssima qualidade e sejam validadas, resfriando (“chilling”) o circuito por pouco tempo. Isso faz com que os componentes do metal sejam levemente reduzidos e que qualquer uma das conexões que se separem possam ser rapidamente identificadas.

Enquanto o HFO-1234yf(Z) é mais inflamável que o isômero da Solstice C, e tem um custo mais alto, é difícil aumentar o seu uso no mercado do aerossol, exceto como gás de reposição em aparelhos de ar-condicionado. Nos Estados Unidos, a alta pressão exige uma embalagem de DOT EXEMPTION, similar às que atualmente são utilizadas para as unidades de reposição de HFC-134a. Nos países que seguem a regulamentação dos “18 bars” (alta força) da Federação Europeia de Aerossóis, ela pode ser usada.

Cis/trans.HFO-1336mzz(Z) (primariamente trans), CF3-CH=CH-CF3, é um líquido inodoro e incolor cujo ponto de ebulição é 33,4ºC. Tecnicamente, é classificado como um propelente de aerossol na mesma base que o obsoleto CFC-11, n-pentano e iso-pentano, cujos pontos de ebulição e indicadores de pressão-temperatura são semelhantes. É produzido comercialmente pela The Chemours Company (DuPont), mas, atualmente, só está autorizado pela Lei de Controle de Substâncias Tóxicas (TSCA) da EPA como uma espuma não inflamável para colchões de cama. Por enquanto, não pode ser usado para aerossóis nos Estados Unidos se não constar da lista da TSCA. Quando será incluído? A resposta é incerta, uma vez que existem vários fatores que impedem isso; por um lado, temos a iminente modernização de atividades desta lei; além de um número de usos potenciais para aerossol, particularmente quando misturado com propelentes de alta pressão; bem como outros impedimentos mais regulatórios que podem incluir as autorizações Lei de Novas Alternativas Significantes (SNAP), Regra de Novo Uso Significante (SNUR) e Composto Volátil Orgânico (VOC). Porém, tendo em vista as excelentes propriedades do HFO-1336mzz(Z), sem dúvida, será facilmente autorizado.

Outro propelente interessante é o Solstice C Performance Fluid (ou Solstice C PF), também conhecido como HFO-1233zd(E), lançado recentemente pela Honeywell. A estrutura é CF3-CH=CClH e o nome químico é trans-1-cloro-3,3,3-trifluoropropano. É um líquido volátil, seu ponto de ebulição é de 19ºC. (Consulte tabela 1 para outras propriedades). Está disponível comercialmente e pode ser dispensado de unidades de aerossol. Seu uso primário é um fluído altamente eficiente para limpeza que exige precisão. É totalmente não inflamável, seguro para uso em todos os substratos.

Quando combinado com propelente, tais como o Solstice C HFO1234(E) e alguns outros ingredientes, pode ser comercializado como lubrificante não inflamável, penetrante e produto para o deslocamento
de água.

A presença do átomo de cloro, em um primeiro momento, aumentou a preocupação sobre o seu possível potencial de redução da camada de ozônio (ODP) e o Potencial de Aquecimento Global (GWP). De qualquer forma, foi encontrada a ligação insaturada para permitir que os radicais livres de Airborne OH desintegrassem o composto 300 vezes mais rápido do que o seu equivalente em HFC. Por sua vida curta na atmosfera, não representa nenhuma ameaça ao meio ambiente. Por exemplo, o Índice de Aquecimento Global (100 anos ITH) é inferior ao do dióxido de carbono.

Possível futuro dos propelentes com flúor.

Os compostos com flúor sempre foram extremamente importantes como propelentes de aerossol, embora muitos tenham sido proibidos.

Um dos mais simples é o fluoreto de etila (ou monofluoroetano, CH3CH2F). Pode ser produzido pela simples reação de etileno, gás e fluoreto de hidrogênio a cerca de 95ºC. O rendimento é superior a 92%, permitindo um preço relativamente baixo. O CH3-CH2F resultante tem um perfil de pressão muito semelhante ao do propano. Também é bastante inflamável. Algumas das suas propriedades no meio ambiente ainda não foram publicadas, e não existem planos para que seja produzido comercialmente.

Há um grande número de outros hidrocarbonetos fluorados, como, por exemplo, o HFC-245fa (CF3-CH2-CHF2; ponto de ebulição 15,2ºC) e o n.deccafluoropentano (C5F10 conhecido como Vertrel XF). Seu uso comercial é muito limitado, principalmente por seus altos índices de Potencial de Aquecimento Global (GWP).

Posible futuro para los propelentes fluorinados.

Dados e propriedades Fluoroetila, Fluoroetano, Monofluoroetano
Peso Molecular 48.1
Estrutura CH3-CH2F
Ponto de Ebulição (ºC) -37.1
Ponto de fusão (ºC) -143.2
Densidade do Líquido (g/ml a -37,2ºC) 0.8176
Densidade do Líquido (g/ml a 21,1ºC) 0.719
Pressão (psi-g a 54,4ºC) 249
Pressão (bars a 54,4ºC) 17.2
Solubilidade em Água (ml de gás por 100 ml de água a 14ºC) 198
Odor Leve odor de éter
Aparência do líquido Incolor
Potencial de Redução da Camada de Ozônio (ODP) 11
Potencial de Aquecimento Global (GWP) Insignificante
Composto Orgânico Volátil (COV) (Est.) 800 ppm.
Nível de Exposição Ocupacional (8 horas) (Est.)
Compostos de Decomposição Inicial no Ar. COF2 y H2O
COF2 e H2O

Em resumo

Os propelentes de aerossol com flúor desempenham um papel importante na indústria de aerossóis, embora, recentemente, as suas aplicações tenham sido dificultadas devido aos altos custos. Os diferentes HFO (olefinas) são particularmente interessantes, porque geralmente podem atender as exigências regulatórias da TSCA, Potencial de Redução do Ozônio (ODP), Potencial de Aquecimento Global (GWP) e VOC nos Estados Unidos.

Está em andamento uma pesquisa mais ampla e o desenvolvimento de novas fórmulas, e a expectativa é que haja mais produtos nos próximos anos.

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