Химическая промышленность разрабатывает новые альтернативы, которые должны быть более безопасными как для людей, так и для климата, но, как мы видели на примере ХФУ и ГФУ, инертные химические вещества могут иметь непредвиденные последствия.
Агентство по охране окружающей среды США принимает меры по ликвидации класса химических веществ, широко используемых в качестве хладагентов в холодильниках, кондиционерах и тепловых насосах.
Если это похоже на дежа вю, так и должно быть.
Эти химические вещества, называемые гидрофторуглеродами или ГФУ, были коммерциализированы в 1990-х годах в качестве замены более ранним хладагентам на основе хлорфторуглеродов или ХФУ. ХФУ разрушали озоновый слой в верхних слоях атмосферы Земли, необходимый для защиты жизни от вредного солнечного ультрафиолетового излучения.
ГФУ намного менее вредны, чем ХФУ, но они создают другую проблему - они обладают сильным эффектом улавливания тепла, который способствует глобальному потеплению.
Несколько штатов объявили о планах за последние несколько лет по поэтапному отказу от ГФУ. Теперь Агентство по охране окружающей среды после голосования в Конгрессе предлагает федеральные постановления о сокращении производства и импорта ГФУ, начиная с 2022 года, и стремится сократить их производство и использование на 85 процентов в течение 15 лет.
Давайте подробнее рассмотрим, что такое ГФУ и что может их заменить.
ГФУ охлаждают помещения и пищу
Холодильники и кондиционеры используют технологию, известную как тепловой насос. Звучит почти как чудо - тепловые насосы используют энергию, чтобы отбирать тепло из холодного места и выбрасывать его в теплое место.
Вот как работает холодильник: Жидкость - в старые времена ХФУ, а теперь ГФУ - циркулирует в стенках холодильника, поглощая окружающее тепло и поддерживая охлаждение холодильника. Когда эта жидкость поглощает тепло, она испаряется. Образующийся пар перекачивается к змеевикам на задней части холодильника, где он снова конденсируется в жидкость под давлением. При этом тепло, поглощаемое изнутри холодильника, выделяется в окружающее помещение. Кондиционеры и домашние тепловые насосы делают то же самое: они используют электрические компрессоры и испарители для подачи тепла в дом или из него.
Выбрать правильную жидкость для холодильника означает найти вещество, которое можно испарять и конденсировать при нужных температурах, изменяя давление на жидкость.
ХФУ идеально подходят для этой цели. Они не вступали в реакцию с трубками или компрессорами, вызывая коррозию оборудования, они не были токсичными или легковоспламеняющимися.
К сожалению, химическая стабильность фреонов оказалась проблемой, угрожающей всему миру, как обнаружили ученые в 1980-х годах. Утечки ХФУ, в основном из списанного оборудования, остаются в атмосфере в течение длительного времени. В конце концов они попадают в стратосферу, где окончательно уничтожаются УФ-излучением Солнца. Но когда они разрушаются, они создают хлор, который вступает в реакцию с защитным озоном, пропуская опасную радиацию к поверхности Земли.
Когда производство ХФУ было прекращено в 1990-х годах для защиты озонового слоя, были разработаны новые хладагенты, и промышленность перешла на ГФУ.
Почему ГФУ представляют собой климатическую проблему
ГФУ похожи на ХФУ, но гораздо более активны в воздухе, поэтому они никогда не достигают стратосферы, где могут нанести вред защитному радиационному экрану Земли. Они в значительной степени спасли мир от надвигающейся озоновой катастрофы, и их повсюду можно найти в холодильниках и тепловых насосах.
Но в то время как химическая активность ГФУ предотвращает разрушение озонового слоя, их молекулярная структура позволяет им поглощать большое количество теплового излучения, что делает их парниковыми газами. Подобно углекислому газу на стероидах, ГФУ очень хорошо улавливают инфракрасные фотоны, испускаемые Землей. Часть этой лучистой энергии согревает климат.
В отличие от CO2, реактивные ГФУ потребляются химическими веществами в воздухе, поэтому они нагревают климат только на одно-два десятилетия. Но совсем немного - каждая молекула ГФУ поглощает в тысячи раз больше тепла, чем молекула CO2, что делает их мощными загрязнителями климата.
ГФУ, вытекающие из вышедшего из строя охлаждающего оборудования, по оценкам, составляют около 4 процентов глобальных выбросов парниковых газов - примерно в два раза больше, чем авиация.
Вот почему пришло время отказаться от ГФУ и заменить их альтернативными хладагентами. Они сделали свою работу по сохранению озонового слоя, но теперь ГФУ вносят основной вклад в краткосрочное глобальное потепление, и их использование увеличивается по мере увеличения спроса на охлаждение во всем мире.
Чем можно заменить ГФУ?
Из-за того, что они настолько мощные и недолговечные, прекращение производства и использования ГФУ может оказать значительное охлаждающее воздействие на климат в течение следующих нескольких десятилетий, выиграв время, поскольку мир переводит свою энергию с ископаемого топлива к более чистым источникам.
Хорошая новость заключается в том, что существуют альтернативные хладагенты.
Аммиак и углеводороды, такие как бутан, испаряются при комнатной температуре и используются в качестве хладагентов с начала 20 века. Эти газы недолговечны, но у них есть и обратная сторона. Их большая реактивность означает, что их компрессоры и сантехника должны быть более устойчивыми к коррозии и герметичными, чтобы быть безопасными.
Химическая промышленность разрабатывает новые альтернативы, которые должны быть более безопасными как для людей, так и для климата, но, как мы видели на примере ХФУ и ГФУ, инертные химические вещества могут иметь непредвиденные последствия. Несколько лидеров отрасли поддержали усилия по поэтапному отказу от ГФУ, включая Кигалийскую поправку - международное соглашение о глобальном сокращении использования ГФУ, подписанное в 2016 году, но еще не ратифицированное Соединенными Штатами. С.
Итак, пришло время охлаждающего оборудования нового поколения. Точно так же, как наши телевизоры, аудиоаппаратура и лампочки эволюционировали за последние десятилетия, наши холодильники и кондиционеры будут заменены новой волной улучшенных продуктов. Новые холодильники будут выглядеть и работать так же, как те, к которым мы привыкли, но они будут намного бережнее относиться к климатической системе.