La fotodegradazione consiste nelle variazioni delle proprietà fisiche e chimiche di un materiale causata dall’assorbimento di fotoni. I fotoni assorbiti hanno in genere lunghezze d’onda che si trovano alla luce solare, come la radiazione infrarossa, la luce visibile e la luce ultravioletta.
Molte sostanze sono termodinamicamente instabili a temperatura ambiente e in presenza di ossigeno ma la cinetica della loro ossidazione è lenta. Tuttavia in presenza di luce avvengono transizioni elettroniche che portano alla formazione del radicale ossidrilico ∙OH che è l’iniziatore di reazioni radicaliche.
Questo processo è comunemente ritenuto indesiderabile e, infatti si utilizzano metodi chimici o fisici, per rallentare la fotodegradazione degli alimenti e dei polimeri.
Tuttavia, la fotodegradazione ha assunto rilevante importanza in quanto tramite questo processo si possono degradare sostanze inquinanti, pesticidi e erbicidi.
Alimenti
Il processo di solito colpisce componenti specifici negli alimenti, come pigmenti, vitamine, grassi e proteine. L’assorbimento della luce può far sì che il cibo sviluppi sapori sgradevoli e perda o cambi colore.
La luce di solito interagisce solo nello strato esterno degli alimenti solidi, causando tipicamente la variazione di colore della superficie. Se è liquido, invece, può penetrare negli strati più interni a causa del mescolamento e coinvolgere più costituenti.
Il processo abitualmente interessa componenti specifici degli alimenti come:
- pigmenti
- vitamine
- grassi
- proteine
Il processo è rallentato dall’utilizzo di opportuni imballaggi e, nel caso di liquidi, da contenitori in grado di schermare le radiazioni. Un esempio è costituito dalla bottiglie color verde scuro in cui si conserva l’olio di oliva
Polimeri
I raggi UV provocano una degradazione fotoossidativa nei polimeri che porta alla:
- formazione di radicali liberi
- rottura delle catene polimeriche
- riduzione del peso molecolare
- deterioramento delle proprietà meccaniche.
La fotostabilizzazione dei polimeri può essere ottenuta utilizzando:
- filtri per la luce
- assorbitori di raggi UV
- decompositori di perossido
- scavenger di radicali
Inquinanti organici
La fotodegradazione di inquinanti organici è utilizzata per generare radicali liberi estremamente attivi nel sistema di reazione, mediante combinazione o sostituzione di radicali liberi con inquinanti organici. Il processo degrada gli inquinanti in sostanze inorganiche non tossiche e innocue. Questo metodo è ampiamente utilizzato in quanto costituisce un importante fattore per la protezione dell’ambiente. Tra i molti catalizzatori odierni, gli eteropoliacidi si distinguono come catalizzatori verdi con proprietà uniche.