Szeptember 16-a az Ózon Világnapja
Ma van az ózon világnapja, és erről mindig eszembe jut egy vacsora, amelyen 2017-ben vettem részt Stockholmban. Ebben az évben ugyanis a APPLiA Europe éves közgyűlése a svéd fővárosban került megrendezésre, és az egyik közös vacsorát abban az étteremben szervezte a vendéglátónk, amelyben a Nobel-díjasok minden évben elfogyasztják az ünnepi menüt. Ugyanolyan terítéket kaptunk, mint a díjazottak (amikor meghallottam, mennyibe kerül egy pohár, alig mertem hozzáérni). Az ételsor pedig, amelyet felszolgáltak, az 1995. évi Nobel-díjas vacsora menüje volt. A kollégák nézegették a neten, hogy ki kapta abban az évben a béke Nobel-díjat, én pedig nagyon büszke voltam magamra, hogy fejből tudtam, kik kapták a kémiai Nobel-díjat. Persze, nagyképűség lenne azt állítani, hogy minden kémiai Nobel-díjast fejből vágok, de pont ezt az évszámot megjegyeztem a szegedi környezetkutatói tanulmányaim során. Nem véletlenül. 1995-ben ugyanis három tudós – Mario Molina, Paul Crutzen és Sherwood Rowland – azért kapták a kémiai Nobel-díjat, mert rájöttek, hogy a freonok bontják az ózonréteget. Ami azért elég vicces, hogy a háztartásigép-gyártók szervezetének találkozóján épp ezen év Nobel-vacsoráját választották ki, hiszen a legnagyobb freon-felhasználók épp a hűtőgyártók voltak. Bár kötve hiszem, hogy ez a tény motiválta volna a vacsora kiválasztóját, de én azért felhívtam a kollégák figyelmét az érdekes egybeesésre.
Íme, egy kis történelem…
Tekintettel a legtöbb korai hűtőközeg mérgező voltára, az
1930-as évektől egészen az 1990-es évek elejéig ún. halogénezett
szénhidrogéneket használtak a gyártók a hűtőgépekben és egyéb elektronikai
berendezésekben.
Thomas Midgley (1889-1944) volt az az amerikai kémikus, aki
a DuPont cég megbízásából a freont, mint hűtőközeget és hajtógázt
kifejlesztette 1930-31-ben. A freon-vegyületek előnye a korábbi hűtőközegekkel
szemben az volt, hogy nem voltak gyúlékonyak és mérgezőek, és termodinamikailag
rendkívül stabil vegyület voltak. Thomas Midgley maga úgy mutatta be a
kifejlesztett új anyagot egy sajtótájékoztató keretében, hogy meggyújtott egy
gyertyát, melyet az előzőleg beszívott freon-gázt kifújva oltott el, ezzel demonstrálva,
hogy a freon se nem mérgező, se nem gyúlékony. A kifejlesztés idején még nem
tudták, hogy a freonok milyen környezeti problémát okoznak…
Thomas Midgleynek egyébként nemcsak a freont köszönhetjük.
1921-ben a General Motors kutatási részlegének alkalmazottjaként ő volt az a
kutató, aki rájött arra is, hogy az ólom-tetraetil csökkenti a motor kopogását:
feltalálta az ólmozott benzint. Az ólmozott benzin alkalmazásáról is kiderült
később, hogy nagymértékben szennyezi a levegőt, az ólommal szennyezett levegő
belégzése pedig súlyosan egészségkárosító hatású. Az ólommentes benzin
bevezetése óta jelentősen csökkent az ólomterhelés, de a forgalmas utak
környezetében a talajra kijutott ólom továbbra is problémát jelenthet, mert
feldúsulhat az ott termesztett növényekben, illetve a táplálkozási lánc útján a
növényevő állatokban is.
Nem véletlen, hogy J.R.McNeill szerint Thomas Midgley „… az
atmoszféra történetében ahhoz hasonló szerepet töltött be, mint Fritz Haber a
talajtörténetben” .
A sors iróniája, hogy számtalan felfedezésének egyike, a
gyermekbénulásából fakadó egészségromlását segítő berendezés okozta halálát
1944-ben (a készülék megfojtotta Midgley-t).
Az ózonréteg
No, és mit érdemes tudni az ózonrétegről? A légkör nagy
részében az oxigén kétatomos formában, O2-ként van jelen. A
sztratoszférában (kb. 15-50 km magasságban) a napfény és az oxigén
kölcsönhatásából fotokémiai reakció során jön létre az oxigén háromatomos
molekulája, az ózon (O3).
Az ózonréteg kiemelkedő szerepe abban áll, hogy az
UV-sugárzás legnagyobb részét kiszűri, így a sztratoszférikus ózonréteg
nélkülözhetetlen az élővilág és az élet szempontjából. (Ezzel szemben a
földfelszín közelében a légszennyezések - főleg a közlekedés - hatására
kialakuló, ún. troposzférikus ózon rendkívül káros, mérgező hatású az
élőlényekre, a nagyvárosi fotokémiai szmog egyik fő összetevője.)
A sztratoszféra ózontartalmának mérésére a Dobson-egységet
(Dobson-unit, DU) használják, ez az ózonréteg oszlopsűrűségének a
mértékegysége. Bár az ózonréteg a Föld egyes területei fölött nem azonos
mennyiségű (a szélességi fokkal és évszakokkal is változó mértéket mutat), azt
mondhatjuk, hogy átlagosan 300DU a sztratoszféra ózontartalma. Ózonlyukról a
klímakutatók akkor beszélnek, ha az ózonszint 220DU alá esik (tehát tényleges
lyukról valójában nincs szó, csak az ózonréteg vékonyodásáról).
A Thomas Midgley által létrehozott freon-vegyületek
stabilitásuknak köszönhetően semmilyen más anyaggal nem reagáltak, egészen
addig, amíg be nem kerültek a sztratoszférába. Az UV-sugárzás ugyanis
felszakítja a freon-vegyület kémiai kötéseit, s így a klóratomok reakcióba
léphetnek az ózonnal, felszakítva a háromatomos molekula kémiai kötéseit; így
károsítják, „bontják” az ózonréteget.
Erre a felfedezésre jött rá 1974-ben a három tudós (Sherwood
Rowland, Mario Molina és Paul Crutzen), és ezért a felfedezésért kapták 1995-ben
kémiai Nobel-díjat.
Az 1987-es Montreáli Jegyzőkönyv célja az ózonréteget
károsító anyagok használatának korlátozása volt. A Jegyzőkönyvet hazánk is
ratifikálta. A Jegyzőkönyv szerint a kemény freonok használata 1996-tól tilos,
2030-ig pedig minden freon-vegyület használatát meg kell szüntetni, még a
lágy-freonokét is.
Sajnos stabilitásuk miatt a CFC-vegyületek (freonok)
legalább 80-100 évig nem ürülnek ki a légkörből. Bár alkalmazásukat
betiltották, a XX. század második felében a légkörbe bocsátott mennyiség még a
XXI. század végéig pusztítani fogja az ózonréteget. A freonok betiltása óta
ugyanakkor pozitív tendencia is megfigyelhető: a 80-as években aggasztó
méreteket öltő „ózonlyuk” növekedése a tiltást követően jelentősen lecsökkent. Valójában
eddig ez volt az emberiség tulajdonképpen egyetlen környezetvédelemi
sikertörténete.
A hűtőközegek evolúciója a freonok után
Azóta jöttek az újabb hűtőközegek az egyes háztartási
gépekben, pl. hűtőkben, légkondikban, hőszivattyús szárítógépekben. Ezek a
hűtőközegek az ún. fluorozott szénhidrogének voltak. Bár már nem károsították
az ózonréteget, legtöbbjük még mindig nagyon magas globális felmelegedési
hatással (GWP, azaz global warming potential) rendelkezett, ezért a jelenleg
hatályos szabályozás abba az irányba mutat, hogy a gyártók alkalmazzanak olyan
vegyületeket hűtőközegként, amelyeknek alacsonyabb az ún. GWP-értéke.
Azonban azt fontos tudni, hogy minél kisebb
GWP-vel rendelkezik egy hűtőközeg, annál inkább gyúlékony. Annak ugyanis, hogy
alacsony GWP-je legyen egy vegyületnek, az a feltétele, hogy keveset
tartózkodjon a légkörben. Ez pedig akkor valósítható meg, ha az adott vegyület
reaktív. A kémiai reaktivitás viszont a gyúlékonyság kockázatát is jelenti, és
minden igaz fordítva is: ha egy vegyület nem reaktív, akkor nem is gyúlékony,
és hosszú időn át a légkörben tartózkodik, tehát bőven van ideje, hogy
üvegházhatását kifejtse.
A hűtőközegek evolúciója tehát egy nagyon érdekes történet.
Ahogy láttuk, a kezdeti mérgező vagy technológiailag kevésbé hatékony
megoldásokkal szemben először a freonok vették át a szerepet, melyek mind
egészségügyi/biztonsági, mind technológiai szempontból a mai napig a
legideálisabb hűtőközegek voltak, ebben minden szakember egyetért. A freonok
használatával azonban túl nagy árat fizettünk a környezet oldalán. A freonok
helyét így a már nem klórozott, de még fluorozott szénhidrogének vették át,
melyek az ózonréteget már nem károsították. Most tulajdonképpen a HFC-k
korszakát éljük. De ezek sem tökéletesek, mert a globális felmelegedésre tett
hatásuk – bár széles spektrumon szór – jellemzően elég magas.
Mérlegen a hűtőközegek
Mit tehetnénk hát? Megyünk előre az úton, és
próbálunk olyan megoldásokat találni, melyek a hűtőközegek ezen negatív
tulajdonságait csökkentik. Olyan ez az egész, mint egy három tányérú mérleg: a
biztonság, a környezetvédelem és a gazdaságosság három serpenyőjében próbáljuk
úgy elhelyezgetni az egyes „összetevőket”, hogy a lehető legideálisabb
mérlegállást kapjuk, vagyis egyik serpenyőt se húzza le nagyon a belepakolt
„összetevő”. A problémát az adja, hogy a legideálisabb mérlegállást még nem
sikerült meghatározni. Talán azért, mert pontosan és objektíven nem is lehet,
talán azért, mert az az idővel folyamatosan változik. Ezekben az években úgy
érezzük, hogy a környezetvédelem serpenyője túlzottan lesüllyedt (bár már jobb
helyzetben van, mint egy-két évtizede, de még mindig szeretnénk egy kicsit
feljebb tornázni ezt a serpenyőt).
Ami viszont most fejtörést okoz, az az, hogy a
környezetvédelem serpenyőjéből kivételre kerülő összetevőket nem tudjuk máshol
elhelyezni, mint vagy a biztonság, vagy a gazdaságosság serpenyőjében. Egyelőre
más megoldás, úgy tűnik, nincs…
Szeged...
Szóval, az, hogy Szegeden a Környezettan szakon tanultam, nemcsak arra volt jó, hogy azon a kvázi Nobel-díjas vacsorán villoghattam a kollégák előtt a tudásommal, hanem arra is, hogy több konferencián is előadhattam a hűtőközegek történetét. Egyik ilyen előadásom után egy kolléga odajött hozzám, és azt mondta: „Gratulálok, nagyon jó előadás volt, látom, te is vegyész vagy!” Nos, azt hiszem, ez volt az a pillanat, amikor a legeslegbüszkébb voltam a környezetkutatói diplomámra.
Legutóbb pedig a Környezetvédelmi Szolgáltatók és Gyártók Szövetsége által kiadott tanulmánykötetben, a Zöldgazdaságban dolgoztam fel a témát, és a hűtőközegek történetének folytatását.
A kötet digitális formában itt letölthető.
Megjegyzések
Megjegyzés küldése