Compostos Orgânicos Voláteis (COVs): Impactos e Gestão na Indústria

Numa instalação industrial, os Compostos Orgânicos Voláteis (COV) fazem parte dos poluentes do ar ambiente, tanto no interior como no exterior. O termo COV abrange uma vasta gama de substâncias químicas.

O que é que têm em comum? São compostos por carbono e hidrogénio e, em condições ambientais, encontram-se numa fase gasosa ou numa fase líquida que se evapora facilmente. Os COV têm um impacto na qualidade do ar, com consequências para a saúde humana, o ambiente e a economia. Por isso, são definidos oficialmente a nível europeu e traduzidos a nível nacional. Conhecer as propriedades físicas e químicas dos COVs ajuda-te a tomar medidas preventivas adequadas. Segue-se um breve resumo para te familiarizares com as caraterísticas físicas e químicas dos COV que têm impacto na qualidade do ar.

Definição regulamentar de COVs

Os n.ºs 16 e 17 do artigo 2.º da Diretiva 1999/13/CE do Conselho, de 11 de março de 1999, relativa à limitação das emissões de compostos orgânicos voláteis resultantes dautilização de solventes orgânicos em certas actividades e instalações, apresentam as duas definições seguintes:

Composto orgânico: “qualquer composto que, com exceção do metano, contenha carbono e hidrogénio, que podem ser substituídos por outros átomos, tais como halogéneos (por exemplo, flúor, cloro, bromo, iodo), oxigénio, enxofre, azoto ou fósforo, com exceção dos óxidos de carbono (por exemplo, CO₂) e dos carbonatos (por exemplo: CO₃^2-) e bicarbonatos(por exemplo, HCO₃^–) . ”

Composto orgânico volátil (COV) : qualquer composto orgânico com uma pressão de vapor igual ou superior a 0,01 kPa a uma temperatura de 293,15 K(20°C) ou com uma volatilidade correspondente nas condições específicas de utilização.

A diretiva foi transposta para o direito francês no artigo R224-48 do Código do Ambiente. Define um COV como “qualquer composto orgânico cujo ponto de ebulição inicial, medido a uma pressão normal de 101,3 kPa, seja inferior ou igual a 250°C”.

Estás a voar? Sim, mas mais ou menos! Classificação física dos COVs

Para compreender a extensão das emissões de COV que afectam a qualidade do ar ambiente, é necessário conhecer a sua concentração. Para tal, baseamo-nos numa caraterística física: a volatilidade.

Volatilidade é a capacidade de uma substância se evaporar à temperatura e pressão ambiente.

Os COV são voláteis, mas mais ou menos voláteis. Como a volatilidade de um COV depende da sua pressão de vapor, a concentração de saturação efectiva ???????? (em µg^.m-3) pode ser utilizada como critério de classificação. A volatilidade também diminui à medida que o peso molecular do COV aumenta. Os COVs também podem ser classificados de acordo com o número de átomos de carbono na sua estrutura.

volatilidade para não volatilidade	nº de átomos de carbono	concentração de saturação efectiva ????????
COV Muito volátil a volátil	nb C ≤ 11	???????? > 106 μg .m-3
VOC-IVolatilidade Intermédia	12 ≤ nb C ≤ 18	103 μg.m-3 <???????? ≤106 μg.m-3
COSVSemi Volatil	18 < nb C ≤ 32	10-1 μg.m-3 <???????? ≤103 μg.m-3
CONV Não volátil à temperatura ambiente (partícula)	nb C > 32	???????? < 10-1 μg.m-3

É de notar que os compostos orgânicos não voláteis à temperatura ambiente (COVN) se evaporam em condições específicas de utilização, ligadas a processos industriais, ou em caso de acidente (incêndio, explosão).

Outra classificação dos COVs utiliza como critério a temperatura de ebulição.

Volatilidade	Temperatura de ebulição
Altamente volátil	< (50 – 100 °C)
Volátil	(50 – 100 °C) a (240 – 260 °C)
Semi-volátil	(240 – 260 °C) a (380 – 400 °C)

COVs e odores

Alguns COV são inodoros (butano, propano). Outros COV podem ter um odor mais ou menos caraterístico. Os compostos de enxofre, as aminas, os compostos de oxigénio (cetonas, aldeídos) e certos compostos aromáticos são particularmente odoríferos.

Classificação dos COVs de acordo com a sua estrutura química

Os COV são uma vasta classe de compostos químicos, com uma grande variedade de estruturas e propriedades. É o seu impacto comum como poluentes do ar, da água e do solo que os reúne nesta classe. No entanto, as suas estruturas e, em particular, a presença de grupos de átomos para além de C e H, influenciam as suas propriedades químicas e, por conseguinte, a sua toxicidade para o homem e a natureza e, consequentemente, o seu impacto económico.

Critérios estruturais de COV

Os COV distinguem-se segundo vários critérios estruturais não exclusivos, cada um dos quais contribui para a natureza e o grau das suas propriedades poluentes:

• cíclico(cadeia de átomos de carbono que se fecha em círculo) versus não cíclico(cadeia de carbono não fechada, os átomos de C ligam-se entre si de forma linear);
• aromático(uma cadeia carbónica hexagonal específica chamada anel de benzeno, composta por 6 átomos de carbono, cada um ligado a um átomo de hidrogénio) versus não aromático(uma cadeia sem esta configuração especial);
• monocíclico(uma única cadeia de carbono cíclica) versus policíclico(vários anéis idênticos ligados por um ou dois átomos de carbono em comum)
• homocíclico(um anel formado apenas por C) versus heterocíclico(um anel que contém carbono e outros átomos que substituem o carbono);
• saturados(presença apenas de ligações simples de carbono) versus insaturados(ligações duplas ou triplas de carbono). A insaturação torna os COV mais reactivos, o que tem impacto na sua toxicidade. As estruturas aromáticas são todas insaturadas.
• não ramificada versus ramificada(a cadeia principal de carbono tem uma ou mais ramificações formadas por grupos de átomos de C e H isolados ou incorporando outros átomos que lhes conferem uma reatividade caraterística [grupo funcional]).

Classificação dos COVs

Existem duas categorias principais de COV: os COV aromáticos e os COV alifáticos (não aromáticos).

Os COVs aromáticos têm um anel de benzeno como esqueleto básico. Podem ser divididos em várias subcategorias:

• Hidrocarbonetos Aromáticos Monocíclicos, incluindo BTEX (abreviatura de Benzeno, Tolueno, Etilbenzeno, Xileno), todos eles tóxicos e ecotóxicos.
• Os hidrocarbonetos aromáticos policíclicos (HAP), que têm propriedades cancerígenas. São sintetizados durante a formação de combustíveis fósseis (petróleo, carvão) ou durante a combustão incompleta de matéria orgânica (aquecimento de petróleo, incêndios florestais, etc.).
• compostos heterocíclicos aromáticos, ou heterociclos aromáticos, em que um ou mais átomos de C do anel benzénico são substituídos por outros átomos (ou grupos de átomos), tais como os mencionados na definição anterior.

Os COV alifáticos (= COV não aromáticos) incluem moléculas com um :

• saturados: alcanos ; por exemplo, o hexano _C6H14 , que é utilizado em colas, adesivos e líquidos desengordurantes, está presente nos vapores de gasolina. Pode penetrar no organismo por via respiratória e percutânea. Os efeitos da inalação vão desde tonturas até à perda de consciência. O contacto com a pele provoca dermatite.
• insaturée aux propriétés plus polluantes :
  • alcenos (dupla ligação de carbono); exemplo: etileno _C2H4 libertado pela maioria dos frutos e legumes como agente de amadurecimento, emitido por tubos de escape, empilhadoras a propano e sacos de plástico sob a ação da luz. Quando inalado, pode causar tonturas, dores de cabeça e perda de consciência, e contribui para o efeito de estufa;
  • alcinos (tripla ligação de carbono); exemplo: etino ou acetileno_C2H2; extremamente inflamável e explosivo, é utilizado como combustível para soldadura ou em certos aparelhos de análise.

Os alcanos, alcenos e alcinos também incorporam estruturas :

• non-cycliques, les aliphatiques acycliques, qui sont constituées de chaînes :
  • ou linear. Exemplo: n-hexano.
  • ou ramificada.
• cycliques (cycles non-aromatiques), les alicycliques (= aliphatiques cycliques) : cycloalcanes, cycloalcènes, cycloalcynes.
  • As moléculas podem ser compostas por vários ciclos
    • ou ligados por 2 átomos de carbono comuns; exemplo: cicloalcanos policíclicos
    • ou ligados por um átomo de carbono comum: espiranos.
  • O anel pode incluir outros átomos para além do carbono (heterociclo)
  • Um anel pode ser ramificado. Por exemplo, o metilciclohexano _(C6H11CH3), utilizado como base para a síntese orgânica, como solvente para éteres e celulose e como combustível de aviação. Pode danificar o trato respiratório, o sistema nervoso central, a pele e os olhos.

Se a estrutura alifática ou aromática tiver uma ramificação identificada como um grupo funcional (um grupo de átomos que lhe confere propriedades químicas distintas), como certos derivados de alcanos ou HAP, o COV terá um impacto específico na qualidade do ar. Os COV são então classificados numa determinada família:

• COV halogenados, por exemplo, clorometano CH₃Cl
• COV contendo enxofre, por exemplo, β-mercaptoetanol _C2H6OS,
• COV oxygénés dont des :
  • Álcoois COV, por exemplo, etilenoglicol _C2H6O2; utilizados como anticongelante, solvente, líquido dos travões, corantes, etc. A inalação provoca tosse e dores de cabeça, enquanto a ingestão provoca dores abdominais e náuseas.
  • COV cetonas, por exemplo, acetona _C3H6O, um solvente utilizado nas indústrias de tintas, vernizes, borracha e plásticos, etc. Altamente volátil, pode ser inalado em grandes quantidades quando existe uma concentração elevada no ar. Pode entrar na corrente sanguínea através dos pulmões e espalhar-se por todo o corpo. Os sintomas variam desde irritação nasal até depressão do sistema nervoso central.
  • COV aldeídos, por exemplo, _CH2Oformaldeído, emitido em maior ou menor grau em todos os sectores industriais e reconhecido como cancerígeno.
  • Éteres de COV, por exemplo, éter n-butílico de etilenoglicol(EGBE) _C6H14O2,
  • Éster de COV, por exemplo, acetato de metilo _C3H6O2.
• Os nitro COV, por exemplo o nitroetano _C2H5NO2, são irritantes para as vias respiratórias, podem alterar o sangue e provocar convulsões.
• Amino COVs, como a anilina, que se adsorvem facilmente ao vestuário de trabalho, paredes, máquinas e superfícies de trabalho.

Vários milhares de substâncias correspondem à definição de COV. Elas afectam a qualidade do ar em todos os sectores industriais. O seu conhecimento permite-nos compreender como reagem com os gases e as poeiras presentes no ar de uma instalação industrial. Podem então ser tomadas medidas preventivas adaptadas à sua composição química, nomeadamente em termos de captação na fonte, de filtração e de tratamento.