Altronovecento

Ambiente Tecnica Società. Rivista online promossa dalla Fondazione Luigi Micheletti

Cloro
di  Giorgio Nebbia

La prima merce ottenuta dal riciclo di un agente inquinante

 

Fra tutte le merci il cloro occupa una posizione particolare. Il  cloro - un gas molto  irritante  per  gli esseri  viventi,  corrosivo per i  metalli,  con  forte potere ossidante, al punto da uccidere i  microrganismi e da distruggere molte sostanze organiche - è diventato un prodotto commerciale quasi per caso.

Nella prima metà del 1800 nasceva l'industria chimica moderna con la fabbricazione dell'acido solforico e del carbonato  di sodio, la "soda", quest'ultimo richiesto principalmente per il lavaggio dei tessuti.

Il  primo processo per produrre la soda, inventato dal medico francese Nicola Leblanc (1742-1806), era  complicato, ma geniale: la materia prima era il cloruro di sodio, il comune sale ottenuto per evaporazione dell'acqua di mare o estratto dalle miniere di salgemma, che veniva trattato con acido solforico. Dalla reazione si forma solfato di  calcio e acido cloridrico; il  solfato di calcio  veniva poi trasformato in carbonato di sodio e l'acido cloridrico veniva scaricato nell'atmosfera.

Il  processo Leblanc rappresentò il  primo caso di massiccio inquinamento atmosferico industriale e  anche uno dei primi esempi di depurazione che  genera  merci vendibili.

L'acido cloridrico immesso nell'atmosfera non solo arrecava  irritazione e danni alla salute umana,  ma distruggeva  la vegetazione e i raccolti al  punto da provocare  una  forte protesta popolare  da  parte  dei cittadini e dei contadini: anzi si può ben dire che la contestazione ecologica nacque proprio in  Inghilterra nei primi decenni del 1800.

Ci  sono pervenuti gli atti di inchieste  parlamentari, dei  processi che portarono alla condanna  degli  industriali,  di interventi degli studiosi a  favore degli inquinatori o in difesa dei cittadini inquinati, come sempre  avviene  in tutte le controversie  relative  ai casi di inquinamento.

Nel 1863 il Parlamento inglese approvò una  legge - l'Alkali  Act - che istituiva uno speciale ufficio  per la  lotta all'inquinamento industriale - l'Alkali  Inspectorate - e imponeva alle fabbriche di soda di  non immettere  più l'acido cloridrico nell'atmosfera e  di farlo assorbire  in acqua.  Gli  industriali  venivano così  ad avere grandi serbatoi pieni di soluzioni di acido cloridrico che non sapevano però dove mettere  o scaricare.

Per continuare a lavorare gli industriali si guardarono intorno e scoprirono che il chimico svedese  Karl Scheele (1742-1786) aveva descritto, quasi un secolo prima, una reazione che consentiva  di trasformare l'acido  cloridrico  in cloro. Ai tempi di Scheele non c'era un mercato per  il cloro,  che pure aveva mostrato di  possedere  proprietà ossidanti  e disinfettanti, ma nella metà del 1800 queste   caratteristiche del  cloro erano richieste dall'industria tessile, dall'industria della carta, dai primi  impianti di disinfezione delle acque potabili  e di trattamento delle acque di fogna.

Fra il 1866 e il 1874 i chimici Walter Weldon (1832-1885) e Henry Deacon (1822-1876) inventarono due processi per la trasformazione  industriale dell'acido cloridrico in cloro, e il cloro, nato come prodotto di ricupero per risolvere un caso di  inquinamento, fece il suo ingresso fra i grandi prodotti industriali.

Per  alcuni decenni il suo uso principale  fu limitato alla sbianca della carta e dei tessuti e al trattamento e depurazione delle acque, ma, con i progressi della chimica organica, si vide ben presto che il cloro "si attaccava" a un gran numero di molecole: nacque  così la  chimica organica del cloro, con conseguente  rapido aumento della sua richiesta.

Tale aumento si verificava troppo tardi per assicurare la sopravvivenza del processo Leblanc che fu  sostituito, a  partire dal 1880, dal  processo inventato dal belga Ernest Solvay (1838-1922),  meno costoso e meno inquinante, che produceva il  carbonato di sodio - ancora oggi noto come "soda Solvay" -  senza formazione di acido cloridrico come sottoprodotto.

Mentre  aumentavano gli usi del cloro, veniva  così  a mancare la disponibilità della materia prima,  l'acido cloridrico;  fu allora messo a punto un  processo che produceva cloro per elettrolisi del sale (il cloruro di sodio è la materia di partenza per la complessa  famiglia  delle sostanze alcaline e del cloro); insieme  al cloro si forma idrato di sodio, una sostanza  richiesta per la produzione di saponi e per le sintesi chimiche.

L'inconveniente  sta nel fatto che il cloro e l'idrato di sodio si formano, insieme, in quantità quasi uguali, e il processo elettrolitico ha successo se il  mercato richiede uguali quantità dei due prodotti,  ciò  che raramente  avviene. Se il mercato richiede più idrato di  sodio, una parte di questo può  essere  fabbricato dal  carbonato  di sodio; se il mercato  richiede  piu' cloro,  l'eccesso di idrato di sodio può  essere  trasformato in  carbonato di sodio.  Insomma  esiste  uno stretto rapporto fra le tre sostanze: cloro, idrato di sodio, carbonato di sodio.

 

Fortune e sventure del cloro

 

Strano destino, quello del cloro e dei suoi derivati: salutati, alla loro nascita, come scoperte rivoluzionarie  e liberatorie, hanno spesso svelato, dopo  qualche tempo, di nascondere delle trappole tecnologiche da cui è stato faticoso e costoso uscire.

Non c'è dubbio che, come disinfettante delle acque, il cloro ha contribuito a debellare molte malattie portate da batteri e virus; solo dopo un secolo si è visto che il  cloro  provocava anche la  formazione  di  sostanze indesiderabili.

Uno dei primi derivati organici del cloro fu il  cloroformio, salutato con  entusiasmo come   sostituto dell'etere per le sue proprietà narcotiche ed anestetiche nelle operazioni chirurgiche; solo  più tardi sarebbe stato scoperto che il cloroformio è velenoso e ne sarebbe stato vietato l'uso in anestesia.

I  composti organici del cloro sono in genere  non  infiammabili e la scoperta che molti derivati del  cloro - trielina, tetracloruro di carbonio,  percloroetilene, eccetera  - sono buoni solventi, non infiammabili, dei grassi permise di sostituire altri solventi infiammabili, come il solfuro di carbonio e la  benzina, usati nell'industria olearia.

Il cloro e i suoi derivati cominciarono ad avere cattiva stampa durante la prima guerra mondiale (1914-1919). I tedeschi, che avevano in quel tempo la più progredita industria chimica del mondo, usarono il cloro come gas  asfissiante già nel 1915 a Ypres, nel Belgio;  si vide  ben presto, però, che, se cambiava il vento,  il cloro, un gas pesante che tendeva a stratificarsi vicino al suolo, poteva intossicare gli stessi soldati tedeschi che lo avevano lanciato; il "perfezionamento"  arrivò subito sotto forma di fosgene (cloruro dell'acido carbonico), un gas asfissiante molto "migliore"  del cloro, e di iprite, altro composto clorurato, usato contro i franco-italiani a Ypres nel 1917.

L'uso dei gas asfissianti sollevò una protesta generale che portò, nel 1925, al primo trattato che vietava l'uso in  guerra di aggressivi  chimici;  l'iprite  fu tuttavia usata dagli italiani durante la guerra  contro l'Abissinia  nel 1936. I gas  asfissianti  non  furono usati durante la seconda guerra  mondiale  (1939-1945) sui campi di battaglia, benché' gli eserciti in guerra ne avessero  delle  scorte pronte  all'uso (una  nave americana  carica di fusti di iprite esplose nel  porto di  Bari  nel  1943  in  seguito a un  bombardamento tedesco). Certamente gas di guerra clorurati sono stati usati occasionalmente nei conflitti locali nella seconda metà del Novecento, anche se le notizie sono contraddittorie.

 

Alcuni successi e le loro ombre

 

Negli  anni  venti e trenta del Novecento la chimica dei composti organici clorurati fece grandi progressi: fu  scoperto che  il cloro modificava numerosi idrocarburi  fornendo composti clorurati suscettibili di impiego come solventi, per la preparazione di materie plastiche, di  gomme sintetiche, di insetticidi. Nello stesso tempo aumentava  la  richiesta di cloro nelle  industrie tessili  e della carta e nel trattamento delle acque.

Fra i successi del cloro vi fu la scoperta del cloruro di vinile, un derivato clorurato ottenuto dall'acetilene o dall'etilene, che poteva essere  facilmente trasformato in  una materia plastica destinata a grandi fortune e ad altrettanto grandi polemiche.

La  produzione industriale del cloruro di vinile e  del cloruro di polivinile (PVC) cominciò nel  1928  negli Stati Uniti e nel 1933 in Germania; la loro fortuna era dovuta al fatto che con il PVC potevano essere fabbricati tubi, lastre, oggetti stampati,  sacchetti per imballaggi, rivestimenti per fili elettrici, duraturi, non infiammabili, elastici.

Soltanto a partire dagli anni 50 è stato scoperto che il cloruro di vinile monomero, la materia prima per  le resine PVC, è tossico; a partire dal 1970 fu  scoperto che è anche cancerogeno e che i  manufatti  di  PVC, quando  sono  bruciati negli inceneritori  di  rifiuti, provocano la formazione di acido cloridrico corrosivo e inquinante.

 

Il DDT e la primavera silenziosa

 

Un altro successo del cloro si ebbe negli anni  quaranta,  quando fu scoperto che un idrocarburo clorurato - il dicloro-difenil-tricloroetano, o DDT , noto da molti decenni - presentava eccezionali proprietà  insetticide.  Con massicci impieghi di questa polvere i  soldati americani  riuscirono  a sopravvivere  nelle paludi  e nelle giungle asiatiche, nelle zone europee infestate dalla  malaria, a impedire la diffusione dei parassiti nei  campi di prigionia, fra i popoli  affamati,  nelle città devastate dai bombardamenti.

Già  negli  anni cinquanta del Novecento fu però scoperto che il miracoloso DDT  e altri simili  pesticidi  clorurati, grazie alla loro eccezionale stabilità chimica, restavano inalterati nel suolo, nei raccolti, negli animali; anzi, essendo solubili nei grassi, passavano attraverso le  catene  alimentari  dal suolo,  ai  vegetali, agli animali, alle acque, agli uccelli, ai pesci.

Quasi subito furono stabilite delle dosi massime per  i residui  di DDT ammessi nei prodotti alimentari.  Nella seconda metà degli anni cinquanta, però, la diffusione del DDT nelle catene alimentari cominciò ad apparire un fatto non più locale, ma planetario; residui  di DDT  e dei suoi prodotti di trasformazione furono scoperti addirittura negli oceani lontani dai campi coltivati e dalle zone antropizzate. Ciò indicava che il DDT dai campi e dagli escrementi si diffondeva negli oceani e veniva trasferito da un animale  all'altro fino a diventare un contaminante di tutta la biosfera.

Il DDT fu trovato nel latte delle madri, che lo avevano assorbito dal latte e dalla carne delle mucche e dai cereali e dalla verdura, con un continuo effetto di accumulo; in certi periodi la concentrazione del  DDT nel  latte materno è risultata  superiore a quella massima ammessa per il latte in commercio.

La svolta decisiva si ebbe nel 1962 quando una  biologa del  Dipartimento dell'Agricoltura degli Stati uniti,  Rachel Carson (1907-1964), pubblicò un libro-denuncia intitolato "Primavera silenziosa". Il libro spiegava che, se si fosse  continuato nell'uso agricolo indiscriminato degli insetticidi clorurati, questi si sarebbero diffusi in tutti  gli esseri viventi al punto che un giorno, morti anche gli uccelli, la primavera sarebba divenuta, appunto, silenziosa.

Il libro ebbe un enorme successo e portò  rapidamente, nonostante l'irritata opposizione dell'industria chimica e gli innegabili vantaggi di un pesticida efficace e a  basso costo, al divieto dell'uso del DDT e di  altri simili pesticidi clorurati.

 

Il caso diossina

 

Un  nuovo  punto a sfavore del cloro fu  offerto dalla guerra nel Vietnam (1963-1975); per snidare i partigiani Vietcong dalla giungla in  cui si  nascondevano, protetti dalla popolazione locale, gli Stati uniti  per anni hanno distrutto vasti tratti di foresta  tropicale irrorandola  con grandi quantitè di erbicidi, principalmente dell'"efficace"  2,4,5-T. Si trattava di un sale dell'acido  tricloro-fenossi-acetico, a sua volta derivato dal triclorofenolo, altro composto clorurato usato  per preparare anche prodotti cosmetici tipo il disinfettante esaclorofene.

Intorno  al 1970 cominciarono ad apparire degli studi che rivelarono nella popolazione vietnamita,  e  poco dopo anche nei soldati americani reduci  dal  Vietnam, varie malattie dovute all'assorbimento di una  sostanza fino allora quasi sconosciuta, la diossina (chimicamente 2,3,7,8-tetraclorodibenzo-para-diossina), un  contaminante dell'erbicida.

Per farla breve si scoprì che le industrie che fornivano l'erbicida 2,4,5-T all'esercito americano vendevano una qualità merceologica impura, contenente piccole quantità di diossina che si forma come impurità nella fabbricazione del triclorofenolo. Il cloro si trovò così coinvolto non solo come ingrediente di un processo industriale che genera una sostanza altamente tossica,  ma  anche, di nuovo, in una polemica  sull'uso in guerra delle armi chimiche (uso da anni illegale) contro un territorio abitato dalla popolazione  civile; anzi  di  armi  chimiche i cui  effetti  colpivano gli stessi soldati americani.

La  polemica si sarebbe fermata ai danni  ecologici ed umani delle armi chimiche da parte di una grande potenza  -  che in quegli anni, per inciso, si vantava di essere all'avanguardia nella battaglia ecologica - se la diossina non avesse fatto la sua vistosa comparsa, qualche anno dopo, il 10 luglio 1976, nelle cronache di tutto il mondo.

Quel  giorno, un sabato, in una piccola  fabbrica di triclorofenolo a Meda, a nord di Milano, la ICMESA, si ebbe  un'esplosione  che fece uscire dal  camino una "nube"  contenente, in finissima dispersione, circa 2 chilogrammi  di diossina che ricadde su  alcuni  ettari del  territorio del vicino comune di Seveso, con  danni alle  persone  e  morte di numerosi  animali.  Il  nome Seveso divenne così sinonimo della presenza di fabbriche pericolose, in zone densamente popolate,  all'insaputa degli abitanti.

L'uso degli erbicidi e dell'esaclorofene, derivati  dal triclorofenolo, fu gradualmente ridotto o vietato,  ma il tutto contribuì ulteriormente a mettere in  discussione l'utilità del cloro.

L'incidente  alla ICMESA provocò un eccezionale  interesse  per la diossina, per la sua chimica, per la  sua diffusione  nell'ambiente.  Ci si  ricordò  che  altri incidenti, con fuoriuscita di diossina, si erano  verificati in altre fabbriche di clorofenolo; la necessità di misurare la contaminazione del suolo e degli edifici spinse a mettere a punto nuovi metodi di analisi  della diossina.  Anzi  "delle diossine" perché i composti clorurati della dibenzo-diossina sono molte decine, con diverse proprietà e tossicità.

Si  vide allora che la diossina si formava anche  negli inceneritori  di  rifiuti  solidi urbani,  a  causa  di reazioni  fra  il PVC o altre  molecole  clorurate  con altri componenti dei rifiuti; che la diossina si formava nel corso dell'uso e della distruzione dei  bifenili policlorurati (o PCB), i fluidi isolanti elettrici  dei trasformatori, che tanto favore avevano fino allora incontrato proprio per la loro resistenza agli incendi.

Si scoprì che la diossina si formava nella combustione delle traversine  ferroviarie di legno  impregnate  di pentaclorofenolo, eccetera. Ciascuna  di queste scoperte provocò nuove leggi  piu' rigorose nella progettazione degli inceneritori,  nuovi divieti.

 

Il buco dell'ozono

 

Negli  anni  trenta i frigoriferi usavano  come  fluido frigorifero  ammoniaca o anidride  solforosa,  sostanze irritanti  e  tossiche; si era ancora  all'alba,  anche negli Stati Uniti, della diffusione dei piccoli  frigoriferi  domestici per i quali occorreva qualche  fluido frigorifero  non tossico, poco costoso, non  corrosivo, non puzzolente, non infiammabile.

La  risposta  fu  offerta da  alcuni  composti  gassosi contenenti cloro e fluoro, i vari clorofluorocarburi, o CFC,  inventati  prima  del 1940, ma  divenuti  di  uso comune  dal  1950  in avanti  nei  frigoriferi  (alcuni miliardi di unità) che hanno invaso le case in   tutti i paesi industriali.

La produzione di CFC salì rapidamente, tanto piu'  che si  rivelarono preziosi anche come  fluidi  propellenti nei preparati spray (vernici, cosmetici,  insetticidi), come solventi industriali, come agenti per il rigonfiamento  delle materie plastiche espanse usate come  isolanti termici, nelle imbottiture di divani e sedili per autoveicoli, eccetera.

Intorno al 1980 alcuni studiosi osservarono una graduale diminuzione della concentrazione del sottile  strato di  ozono che si trova nella stratosfera, fra 20 e 30 kilometri  di  altezza;  l'ozono  stratosferico  ha  la preziosa funzione di filtrare una parte, quella  biologicamente nociva, della radiazione ultravioletta inviata dal Sole verso la Terra. Dopo lunghe polemiche si è scoperto  che la decomposizione dell'ozono è dovuta  a reazioni  complicate  che coinvolgono i  gas  clorurati come i CFC o i solventi clorurati liberati dalle  attività  antropiche sulla superficie terrestre e  diffusi nella troposfera e poi nella stratosfera.

Attualmente  vi  sono norme internazionali  per il graduale divieto della fabbricazione e dell'uso dei  CFC;  sono stati  vietati come propellenti per prodotti spray,  ma vengono ancora usati, e si trovano presenti, in innumerevoli merci da cui si libereranno lentamente in  futuro. Tanto che sono prevedibili, ancora per molti  anni, una   progressiva  diminuzione   della   concentrazione dell'ozono  stratosferico e un lento  graduale  aumento del  flusso di radiazione ultravioletta dannosa  (UV-B) sulla superficie della Terra.

 

La domanda di "carta ecologica"

 

Negli anni recenti, col crescere dell'attenzione per il cloro  e  i suoi effetti nocivi,  sono  state  condotte indagini  piu' accurate anche nel campo degli usi  piu' antichi e apparentemente consolidati del cloro.  Alcuni studiosi hanno cominciato, per esempio, a guardare  che cosa  succede durante la sbianca della carta che,  come è  noto, è costituita da fibre di cellulosa  ricavata dal  legno; nel legno la cellulosa è  accompagnata  da altre sostanze, come emicellulose e lignine, che vengono separate con vari processi chimici e meccanici.

La  carta è poi resa più bianca per  trattamento  con cloro: ebbene si è visto che il cloro, durante  questo trattamento, provoca la formazione di composti clorurati, di composizione non ben chiara, che finiscono nelle acque e sono nocivi per la fauna.

In  molti  paesi l'uso del cloro  nell'industria  della carta  è scoraggiato o vietato; alcune cartiere  usano biossido di cloro al posto del cloro, altre usano acqua ossigenata  o ozono; vi sono ormai in  commercio  delle carte  dichiarate "ecologiche" e "senza cloro", il  che mostra  che i fabbricanti sono consci  della  crescente sensibilità dei consumatori per i trattamenti  ecologicamente meno nocivi.

Altre  sostanze  clorurate  inquinanti  e  nocive  sono risultate presenti nelle acque usate depurate con cloro e  anche,  talvolta, dopo il trattamento con  cloro  di alcune acque potabili.

 

Il contestato albero del cloro

 

I  pochi precedenti fatti hanno fatto nascere un  vasto movimento  che comincia a mettere in discussione  tutto intero il "sistema cloro". Vari rami del grande  albero del  cloro hanno già cominciato ad essere  potati:  il ramo  degli  insetticidi  clorurati,  quelli  di  molti solventi  clorurati, dei clorofluorocarburi,  di  molti usi  del  fosgene,  il ramo dei  clorofenoli,  e  altri ancora.  Come  se ciò non bastasse,  alcuni  incidenti stradali  e ferroviari sono stati accompagnati da  fuoriuscite  di  cloro, di cloruro di vinile  e  di  altri composti clorurati tossici.

La polemica è ormai così vivace che varie associazioni ambientaliste,  specialmente  Greenpeace (la sezione italiana ha un sito a: “www.greenpeace.it”),   stanno sostenendo una campagna perché il cloro sia vietato in tutti  i  suoi usi. Naturalmente  la  grande  industria chimica ha mobilitato i suoi scienziati per sventare il pericolo.

Come spesso avviene, il potente cartello internazionale dei produttori di cloro sta spiegando che, se  corresse dietro alle fanfaluche degli ecologisti e non si usasse piu'  il  cloro, per esempio, nella  depurazione  delle acque,  milioni  di persone  morirebbero  di  infezioni intestinali:  una  difesa d'ufficio che  convince  poco perchè  le acque possono essere disinfettate con  ipocloriti, con acqua ossigenata, con ozono.

I  difensori d'ufficio dell'industria del  cloro  hanno allora  scoperto che le sostanze  organiche  clorurate, non associate ad attività antropiche, sono estremamente diffuse in natura: si formano nei processi biologici naturali,  si  trovano nelle  emanazioni  dei  vulcani, eccetera. Anche questa obiezione vale poco perché,  ai fini  della difesa della salute umana e  dell'ambiente, interessano le sostanze tossiche di origine  antropica, che  coinvolgono  gli esseri umani  come  lavoratori  e consumatori.

Più  sensata è l'obiezione che il cloro è  richiesto anche nella fabbricazione di alcune sostanze utili come medicinali.  È comunque ragionevole pensare che  molti usi dei composti clorurati vengano gradualmente  eliminati  e che la richiesta di cloro diminuisca. Ci  sarà il problema della messa a punto di processi alternativi per la fabbricazione dell'idrato di sodio - attualmente il co-prodotto del cloro da parte dell'industria  elettrolitica  -  ma anche questi problemi  possono  essere superati sul piano sia tecnico sia economico.

È comunque molto probabile che i consumatori  trovino, in  molte  merci, in futuro, un avvertimento  che  sono state  fabbricate senza impiegare il cloro. Sono così avvertiti  che  alcuni  danni alla  salute  sono  stati evitati e che ci hanno guadagnato la salute dei lavoratori, la loro stessa salute e quella dell'ambiente.