Chimicamente parlando, l'ossido di etilene è il più semplice degli eteri ciclici, noti anche come epossidi. La sua importanza in vari settori è testimoniata dal volume di produzione annuale di questo composto chimico. Viene utilizzato principalmente come intermedio nella produzione di prodotti chimici industriali come il glicole etilenico, come fumigante in alcuni prodotti agricoli e come agente sterilizzante per apparecchiature mediche e materiali di consumo. Anche i derivati dell'ossido di etilene hanno numerose applicazioni.
Caratteristiche e proprietà
L’ossido di etilene è un gas incolore con un odore distinto . Al di sotto dei 10°C è un liquido . La sua struttura contiene due atomi di carbonio, quattro atomi di idrogeno e un atomo di ossigeno . La molecola di questo composto assume la forma di un triangolo . Considerando una struttura molecolare così specifica, l’ossido di etilene viene classificato nel gruppo degli eteri ciclici, comunemente noti come epossidi. Il composto è un gas facilmente solubile in acqua. È reattivo, il che significa che reagisce molto facilmente con altri composti chimici. I vapori di ossido di etilene sono altamente tossici. È uno dei composti per i quali vengono determinate le concentrazioni massime consentite nell’aria sicure per l’uomo. Inoltre, l’ossido di etilene liquido provoca gravi ustioni in presenza di umidità. Dovresti anche ricordare che le miscele di vapori di ossido di etilene con aria sono esplosive in un ampio intervallo di concentrazioni dal 3 al 100%. L’ossido di etilene si ottiene attraverso una reazione di ossidazione diretta dell’etilene. L’etilene è l’idrocarburo insaturo più semplice, classificato come alchene. La sua molecola è composta da due atomi di carbonio uniti da un doppio legame e quattro atomi di idrogeno. Il doppio legame è molto instabile e può essere facilmente rotto. Questo è proprio il motivo per cui le molecole che contengono doppi o tripli legami nella loro struttura sono molto più inclini a reagire con altri composti chimici, rispetto ad esempio agli alcani , in cui tutti gli atomi sono legati tra loro da singoli legami sigma. Ciò fa sì che l’etilene reagisca prontamente con la molecola di ossigeno. In specifiche condizioni di reazione, il doppio legame dell’etilene viene rotto e il composto assume un atomo di ossigeno, senza cedere i suoi atomi di idrogeno. Affinché questo processo avvenga con l’efficienza richiesta su scala industriale, è necessario utilizzare un catalizzatore argento-platino. La reazione che produce ossido di etilene è un processo ad alta temperatura poiché avviene nell’intervallo di temperature compreso tra 200°C e 300°C. È inoltre possibile ottenere ossido di etilene facendo reagire l’etilene con cloro e acqua.
Applicazioni
Un piccolo volume di ossido di etilene prodotto industrialmente viene utilizzato per la sterilizzazione, la fumigazione e il controllo degli insetti. Per questa applicazione il prodotto viene utilizzato in forma gassosa, anche in combinazione con altre sostanze (come miscela gassosa), come azoto, anidride carbonica o diclorofluorometano. L’ossido di etilene viene utilizzato per sterilizzare apparecchiature mediche, imballaggi, alimenti, medicinali, mostre museali, libri e molte altre cose. I vantaggi del processo di sterilizzazione con ossido di etilene sono molteplici. Innanzitutto è molto efficace grazie all’elevata stabilità molecolare delle molecole di ossido di etilene. Ciò, a sua volta, si traduce in una penetrazione più profonda ed efficace nel materiale da sterilizzare. È importante notare che è efficace a basse temperature. Ciò aiuta a prevenire la degradazione termica dei prodotti sterilizzati. Inoltre, sebbene i vapori di ossido di etilene siano tossici, i prodotti sterilizzati con questo composto non sono pericolosi per chi li utilizza. L’ossido di etilene è un’importante materia prima con un’ampia gamma di applicazioni nei processi chimici. Viene utilizzato, tra gli altri, per produrre etanolamine e alcoli grassi etossilati. Tuttavia, viene utilizzato soprattutto per la produzione di glicoli etilenici , come risultato della reazione dell’ossido di etilene prima con un protone e poi con una molecola d’acqua. Anche i derivati dell’ossido di etilene sono importanti a livello industriale. Sono utilizzati nella purificazione del gas naturale per ridurre la corrosione dei componenti utilizzati nella lavorazione del petrolio e del gas e nella bonifica dei pozzi petroliferi. L’ossido di etilene è uno degli ingredienti delle sostanze che supportano la produzione di petrolio e protegge i prodotti finiti dal congelamento, il che si traduce in una trasformazione energetica più efficiente. Anche l’ossido di etilene e i suoi derivati sono importanti in agricoltura. Sono utilizzati per produrre un’ampia gamma di sostanze attive e ingredienti inerti utilizzati negli insetticidi, pesticidi ed erbicidi. Ciascuno di questi ingredienti risponde alle esigenze specifiche della produzione agricola, aiutando a proteggere i raccolti e ad aumentare la resa dei raccolti. Nella lavorazione dei raccolti agricoli, gli emulsionanti a base di ossido di etilene vengono utilizzati per migliorare la separazione della fase oleosa dalla fase acquosa, ad esempio nell’estrazione dell’olio di mais nel processo di produzione del bioetanolo. L’olio può quindi essere utilizzato nell’alimentazione animale o per la produzione di biodiesel. L’ossido di etilene viene utilizzato anche per la produzione di amido industriale da prodotti agricoli, che è una materia prima versatile utilizzata in molti settori, compresi gli adesivi per carta. Nelle cliniche veterinarie, l’ossido di etilene viene utilizzato per sterilizzare dispositivi medici, pacchi procedurali, vassoi e strumenti chirurgici. 
Poli(ossido di etilene)
L’ossido di etilene subisce facilmente una reazione di polimerizzazione che dà come risultato macromolecole che mostrano alcune proprietà specifiche. A seconda del metodo e del peso molecolare del polimero ottenuto, le sostanze risultanti hanno proprietà e applicazioni diverse. I polimeri dell’ossido di etilene ad alto peso molecolare vengono ottenuti sotto forma di polvere o granuli fini attraverso un processo di polimerizzazione in sospensione in presenza di catalizzatori. Il loro grado di cristallizzazione varia dal 92%al 95%. Il poli(ossido di etilene) ha una struttura flessibile e cerosa. Il suo punto di fusione varia da 65°C a 70°C. In forma liquida, il polimero dimostra una solubilità in acqua illimitata. Ciò è legato alle dimensioni identiche delle unità ripetitive (mer) nella catena, nonché alla loro propensione a formare legami idrogeno. Il polietilene (ossido di etilene) è molto popolare in molti settori. Il polimero può essere facilmente lavorato mediante estrusione, stampaggio ad iniezione, goffratura o calandratura. I materiali realizzati in polietilene (ossido di etilene), come fili e pellicole, sono caratterizzati da elevata resistenza alla trazione e flessibilità. Tuttavia, con un’umidità elevata (superiore anche al 90%), queste proprietà si deteriorano in modo significativo. Il polietilene (ossido di etilene) è resistente agli oli e ai grassi. L’ossido di etilene ad alto peso molecolare ha buone proprietà di coagulazione e flocculazione. Dimostra anche la capacità di ridurre la resistenza idrodinamica delle soluzioni acquose. Il polimero dell’ossido di etilene viene utilizzato principalmente nell’industria tessile, dove viene utilizzato per realizzare tessuti. Nell’industria delle pitture e delle vernici , è un substrato con proprietà addensanti utilizzato per la produzione di vernici a emulsione. È diventato molto popolare nell’industria alimentare. Il polietilene (ossido di etilene) è contenuto negli imballaggi alimentari.
