Il più potente gas serra è l’esafluoruro di zolfo: usi e proprietà

L'esafluoruro di zolfo è un composto con formula chimica SF₆, composto da un atomo di zolfo e 6 atomi di fluoro. È un gas noto perché in grado di abbassare notevolmente il tono di chi lo respira (il contrario di quello che fa l'elio, per intenderci), ma è anche il più potente gas serra conosciuto, con un potere riscaldante in atmosfera 23.900 volte maggiore rispetto a quello più dell'anidride carbonica (CO₂); fortunatamente questo gas è rappresenta soltanto il 3% delle emissioni di gas serra, quindi contribuisce relativamente poco al riscaldamento globale.

Cos'è l'esafluoruro di zolfo e quali sono le sue caratteristiche

La molecola di esafluoruro di zolfo è composta da un atomo centrale di zolfo legato a 6 atomi di fluoro disposti a forma di ottaedro, cioè a doppia piramide. Si trova prevalentemente in forma di gas inodore, incolore e privo di tossicità. In natura è raro: la sua presenza in atmosfera è dovuta soprattutto all'attività umana. Al livello del mare ha una densità circa 5,1 volte maggiore di quella dell'aria.

Perché è il più potente gas serra e quali rischi comporta per l'ambiente

L'esafluoruro di zolfo è il più potente gas serra perché ha un'altissima efficienza nell'assorbimento della radiazione infrarossa.

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Di Stefano Gandelli

Alcuni gas, infatti, producono effetto serra per via della distribuzione della carica elettrica nelle molecole che li compongono. In particolari condizioni, una distribuzione asimmetrica della carica permette alle molecole di assorbire e riemettere radiazione infrarossa, per esempio quella che la Terra riemette nello spazio per raffreddarsi; in questo modo gli infrarossi (che trasportano calore) fanno più fatica a sfuggire dal nostro pianeta e scaldano così l'atmosfera.

Con la sua struttura a ottaedro e la sua composizione, la molecola di esafluoruro di zolfo è estremamente efficiente nell'assorbire la radiazione infrarossa, e questo lo rende un potente gas serra. A peggiorare le cose c'è il fatto che è un gas inerte nella troposfera, cioè non partecipa a reazioni chimiche quando sta nella parte più bassa della nostra atmosfera. Una molecola di SF₆ può così durare da 800 a 3200 anni nella nostra atmosfera prima di degradarsi: questa lunga vita permette al gas di accumularsi – seppur lentamente – in atmosfera.

La concentrazione in atmosfera è fortunatamente bassa, pari a circa 11,5 parti per trilione: in parole semplici, significa che ogni 11.500 miliardi di molecole atmosferica, una è di esafluoruro di zolfo (per confronto, la CO₂ ha una concentrazione di circa 420 parti per milione, cioè molto più alta). La concentrazione è però in aumento (di circa 0,4 parti per trilione all'anno) soprattutto per via del suo impiego nel sistema elettrico mondiale.

Quali sono le sue applicazioni industriali

Il principale uso di questo gas è nel campo della trasmissione di corrente ad alte e medie tensioni: la sua stabilità chimica e l'alta elettronegatività degli atomi di fluoro, in grado di catturare elettroni e "spegnere" gli archi elettrici, portano il gas ad avere forti caratteristiche di isolante con alto potere dielettrico. La presenza di SF6 aumenta quindi la tensione raggiungibile tra due poli (per esempio in un interruttore aperto), prima che si generi una scarica.

Un'altra importante applicazione è quella di mezzo di contrasto per ultrasuoni in forma di micro-bolle: essendo un gas poco reattivo e non solubile in acqua, queste bolle mantengono la loro struttura a contatto con i tessuti umani ("in vivo") e, se sottoposti a ultrasuoni, generano pulsazioni dovute al cambiamento di volume che aumentano il contrasto rivelato dagli strumenti.

Vista la pericolosità del gas, molti altri utilizzi meno "critici" sono stati abbandonati nel tempo: in Europa, il suo utilizzo è stato ristretto dal 2007. Sono così decaduti gli usi come isolante acustico nelle finestre a doppio vetro, così come quello di gas per gonfiare le gomme di automobili e camion.

Quest'ultima insolita applicazione garantiva una pressione più costante nei mesi rispetto al convenzionale gonfiaggio ad aria compressa: mentre le molecole di azoto o ossigeno sono abbastanza piccole da permeare attraverso la gomma, le più grandi molecole di SF₆ si "perdevano" molto più lentamente. Purtroppo, la difficoltà di recuperare il gas allo smaltimento degli pneumatici rendeva questa opzione troppo impattante, causandone il bando.