TBC nello Stirene: Addio Rischi, Benvenuta Precisione con la GC/FID!

Ciao a tutti! Oggi voglio parlarvi di una sfida comune nei laboratori che lavorano con lo stirene e di come abbiamo trovato un modo decisamente migliore, più sicuro e accurato per affrontarla. Parliamo della determinazione del 4-tert-butilpirocatecolo, o più semplicemente TBC, nello stirene.

Il Problema dello Stirene e del suo “Guardiano”, il TBC

Lo stirene è una sostanza chimica fondamentale, usata per produrre un sacco di cose che usiamo tutti i giorni: plastiche, gomma, giocattoli, isolanti elettrici… la lista è lunga. Ma ha un “difettuccio”: tende a polimerizzare da solo, specialmente se esposto a calore o luce, o durante il trasporto. Immaginatevi un carico di stirene che si trasforma in un blocco solido… non proprio ideale!

Per evitare questo guaio, si aggiunge un “guardiano”, un inibitore. Uno dei più usati è proprio il TBC. Il problema è che bisogna controllare *esattamente* quanto TBC c’è nello stirene: troppo poco e non funziona, troppo e magari crea altri problemi o è uno spreco.

Qui entra in gioco l’analisi chimica. Ma c’è un altro “ma”: lo stirene non è esattamente acqua fresca. È un composto organico volatile (VOC), potenzialmente cancerogeno, e l’esposizione, soprattutto in ambienti di lavoro come i laboratori, va ridotta al minimo. Inalarlo o venirci a contatto con la pelle non è salutare, può causare da mal di testa e affaticamento fino a problemi più seri al sistema nervoso o ai polmoni. Quindi, come misuriamo il TBC in modo preciso *senza* esporci a rischi inutili?

La Vecchia Guardia: Il Metodo Colorimetrico (ASTM D4590)

Per anni, il metodo standard è stato quello colorimetrico, descritto nella normativa ASTM D4590. In pratica, si aggiungono allo stirene delle sostanze chimiche (una soluzione caustica in metanolo-ottanolo) che reagiscono con il TBC creando un colore viola. L’intensità di questo colore, misurata con uno spettrofotometro UV-Vis a 490 nm, ci dice quanto TBC c’è.

Sembra semplice, ma ha i suoi lati negativi:

• Reagenti Pericolosi: Bisogna maneggiare idrossido di sodio (soda caustica), metanolo e n-ottanolo, non proprio sostanze “amichevoli”.
• Rischio Esposizione: La procedura richiede di maneggiare volumi relativamente grandi di campione e reagenti, aumentando il rischio di contatto o inalazione di vapori di stirene.
• Produzione di Rifiuti: Ogni analisi genera scarti chimici che devono essere smaltiti correttamente, con costi e impatto ambientale. Immaginate un laboratorio industriale che fa 100 analisi al giorno: sono oltre mezzo litro di rifiuti chimici pericolosi al giorno!
• Potenziali Interferenze: Se nello stirene ci sono altre sostanze che reagiscono con la soda caustica e producono colore a quella lunghezza d’onda, il risultato può essere sballato.

Insomma, funziona, ma non è l’ideale in termini di sicurezza e sostenibilità, specialmente per analisi di routine su larga scala.

L’Innovazione: Entra in Scena la Gascromatografia (GC/FID)

Ed ecco che arriva la buona notizia! Nel nostro studio, abbiamo sviluppato e validato per la prima volta un metodo alternativo che sfrutta la gascromatografia con rivelatore a ionizzazione di fiamma (GC/FID). E lasciate che ve lo dica: è un vero passo avanti.

Come funziona? In parole povere, iniettiamo una quantità minuscola (appena 1 microlitro, cioè un milionesimo di litro!) di stirene direttamente nel gascromatografo. Qui, il campione viene vaporizzato e trasportato da un gas inerte (azoto) attraverso una lunga e sottile colonna. Dentro la colonna, i diversi componenti del campione si separano in base alle loro caratteristiche chimiche e fisiche (usando una colonna non polare e un programma di temperatura specifico). Alla fine della colonna, il rivelatore FID “brucia” i componenti che escono e genera un segnale elettrico proporzionale alla loro quantità. Il TBC esce a un tempo specifico (circa 34 minuti nelle nostre condizioni ottimizzate), permettendoci di identificarlo e quantificarlo con precisione.

I vantaggi sono enormi:

• Sicurezza al Top: Si usa solo 1 µL di campione! Questo riduce drasticamente l’esposizione ai vapori di stirene. Inoltre, non servono reagenti caustici o solventi organici pericolosi. Meno rischi per chi lavora in laboratorio.
• Metodo “Green”: Niente reagenti pericolosi significa niente rifiuti chimici pericolosi da smaltire. Un approccio molto più ecologico.
• Semplicità: La preparazione del campione è minima (basta metterlo nella fiala per l’autocampionatore). Meno passaggi significa anche minor rischio di errori umani.
• Alta Accuratezza e Precisione: Abbiamo fatto un sacco di test per validare il metodo. La linearità è eccellente (R² ≥ 0.9999 nell’intervallo 5-40 mg/kg), i limiti di rilevamento (LOD) e quantificazione (LOQ) sono bassissimi (rispettivamente 0.04–0.56 mg/kg e 0.15–1.96 mg/kg), e la deviazione standard relativa (RSD) su 15 misure è inferiore al 10%, indicando ottima riproducibilità.

La Prova del Nove: Validazione e Confronto

Non ci siamo fidati solo delle nostre impressioni. Abbiamo confrontato sistematicamente i risultati ottenuti con il nostro metodo GC/FID e quelli del metodo colorimetrico tradizionale. Abbiamo analizzato campioni reali di stirene prodotti industrialmente, campioni standard preparati appositamente e persino campioni di un Proficiency Test (PT), cioè un test interlaboratorio internazionale (IIS 23C07) dove diversi laboratori analizzano lo stesso campione per verificare la loro accuratezza.

I risultati? Praticamente identici! Analisi statistiche approfondite (test ANOVA, t-test, F-test) hanno confermato che non ci sono differenze significative tra i due metodi in termini di accuratezza e precisione. Ad esempio, analizzando il campione PT (valore medio di riferimento 6.919 mg/kg), il nostro metodo GC/FID ha dato un risultato vicinissimo (circa 6.9 mg/kg) con uno Z-score prossimo allo zero, che è un indicatore eccellente di accuratezza.

Abbiamo verificato la specificità del metodo GC/FID: iniettando stirene purificato (senza TBC) non abbiamo visto nessun picco al tempo di ritenzione del TBC. Aggiungendo TBC noto (spiking), il picco è apparso esattamente dove doveva, confermando che misuriamo proprio il TBC senza interferenze.

Perché la GC/FID è la Scelta Migliore?

Diciamocelo chiaramente: entrambi i metodi possono dare risultati accurati se usati correttamente. Ma quando si considera il quadro completo, specialmente per un laboratorio industriale che deve analizzare molti campioni ogni giorno, la GC/FID vince a mani basse.

Riassumendo i punti chiave:

• Sicurezza: Riduce drasticamente l’esposizione a stirene e elimina l’uso di reagenti pericolosi. Fondamentale, visto che lo stirene è classificato come potenziale cancerogeno.
• Impatto Ambientale: Quasi zero rifiuti chimici pericolosi. Un enorme vantaggio per l’ambiente e per i costi di smaltimento.
• Efficienza: Meno passaggi manuali, possibilità di automazione con autocampionatori, ideale per alti volumi di analisi.
• Affidabilità: Accuratezza, precisione e specificità dimostrate e confrontabili con il metodo standard.

Certo, l’investimento iniziale per un gascromatografo può essere superiore a quello per uno spettrofotometro, ma i benefici a lungo termine in termini di sicurezza, riduzione dei costi operativi (reagenti, smaltimento) ed efficienza lo rendono una scelta strategica vincente.

In conclusione, abbiamo dimostrato che la gascromatografia (GC/FID) è un’alternativa eccellente, più sicura, più ecologica e altrettanto affidabile del metodo colorimetrico per determinare il contenuto di TBC nello stirene. È un esempio perfetto di come l’innovazione tecnologica possa migliorare non solo la qualità delle nostre analisi, ma anche la sicurezza dei lavoratori e la tutela dell’ambiente. Un passo avanti importante per chi lavora con questa fondamentale, ma delicata, materia prima!

Fonte: Springer