Фреон и озон: экономичность холодильников против жизни на Земле

В атмосфере Земли на высоте от пятнадцати до пятидесяти километровнаходится озоновый слой. Многие представляют его себе в виде тонкой пленки, однако, как видно из вышеприведенных цифр, это совсем не так. Но неправильно было бы и думать, что кроме озона на этой высоте ничего нет. Напротив, самого озона там немного: всего лишь ничтожные доли процента от общего количества кислорода. Что же собой представляет озон?

 

 

И почему про него столько говорят?

Озон – это молекула, состоящая из трех атомов кислорода. Обычный же кислород, которым мы дышим, представляет собой соединение двух атомов. Но озон, несмотря на такую, казалось бы, несущественную «прибавку», довольно серьезно отличается по своим химическим и физическим свойствам от обычного кислорода. Но лишь одна способность сделала озон могучим и незаменимым защитником жизни: он поглощает коротковолновое ультрафиолетовое излучение с длиной волны от двухсот до трехсот нанометров. Солнце очень интенсивно излучает в этом диапазоне, и если бы не озоновый слой, то вся жизнь была бы буквально выжжена.

Озон образуется из обычного кислорода под воздействием солнечного света, но это далеко не такой простой процесс, чтобы можно было говорить о мгновенном самовосстановлении озонового слоя при любых повреждениях. Если уничтожить озоновый слой, то тонкий кислородно-озоновый баланс будет восстанавливаться годами. Разумеется, вся наземная жизнь погибнет задолго до истечения этого срока.

Озоновый слой – большая ценность для всех нас. Но признано это было совсем недавно. Лишь в 1987 году все развитые страны подписали Монреальский протокол, запрещающий производство и использование самых опасных для озонового слоя веществ – фреонов.

До 1928 года в качестве хладагентов (веществ, циркулирующих в теплообменной системе холодильных установок и переносящих тепло из внутренних камер наружу) использовались самые различные вещества, но ни одно из не удовлетворяло технологов. Поэтому когда Т. Миджли синтезировал и протестировал на пригодность к использованию в холодильниках дихлордифторметан, ученым и конструкторам всего мира показалось, что идеальный хладагент найден. Из ранее известных хладагентов только аммиак обладал подобным набором физических свойств (нужной температурой кипения и теплоемкостью), но он токсичен – даже малейшие его утечки крайне опасны для здоровья людей.

Дихлордифторметан (как и другие галогенпроизводные углеводородов) не был ядовит. Фреоны даже применялись в качестве распыляющих основ для бытовых аэрозолей. Кстати, название «фреоны» - торговая марка, принадлежащая концерну «DuPont». В 1930 году началось промышленное производство фреонов специально созданной для этой цели дочерней компании «DuPont» и «General Motors» - «Kinetic Chemical Company». Огромные масштабы производства как фреоновых хладагентов, так и холодильников на их основе привели к тому, что в атмосферу за все время их использования было выброшено порядка двадцати миллионов тонн этих химикатов. Внесли свой вклад в выбросы и упоминавшиеся ранее аэрозоли. Фреоны применялись и для многих других целей. Но никто даже и не представлял, какую серьезную опасность таят в себе эти столь полезные и удобные вещества.

В 1974 году американские ученые Крутцен, Роуленд и Молина описали механизм разрушения фреонами атмосферного озона. Это сложная свободнорадикальная цепная реакция, основной результат которой таков: одна молекула хлорсодержащего фреона способна разрушить до двухсот молекул озона, а одна молекула бромсодержащего – до миллиона. Причем фреоны – весьма стабильные соединения. Время их жизни доходит до ста лет, и потому у них есть время, чтобы добраться до верхних слоев атмосферы и прореагировать с озоном.

После открытия американцев данные, четко показывающие расширение озоновой дыры над Антарктидой и общее снижение количества озона в атмосфере были, наконец-то, связаны с все растущими и растущими цифрами выбросов фреонов. Мировая общественность была потрясена столь глобальной опасностью и практически немедленно приняла меры против использования фреонов (тот самый Монреальский протокол, к которому, кстати, уже вышло множество ужесточающих поправок). Крутцен, Роуленд и Молина получили Нобелевскую премию, а лучшие ученые мира стали пытаться найти замену фреонам.

Хладагенты нового поколения, разработанные в девяностых годах прошлого века, несколько уступали фреонам по технологическим параметрам, но не разрушали озоновый слой. Выбросы фреонов в атмосферу к настоящему моменту заметно сократились, что привело к постепенной остановке процесса роста озоновых дыр. Конечно, сразу законсервировать негативные процессы в атмосфере не удастся, ведь в мире огромное количество фреонов (как уже попавших в атмосферу, так и все еще циркулирующих в устаревших холодильных системах). Однако инициатива мирового сообщества по переходу на озонобезопасные хладагенты уже принесла свои плоды, защитив жизнь на всей Земле. Если выбросы фреонов в атмосферу не возобновятся, то полное восстановление озонового слоя произойдет в ближайшие полвека.

История технологии и науки иногда бывает воистину похожей на самые запутанные детективы. Ядовитый газ озон оказался незаменимым защитником всего живого, одеялом нашей планеты, укрывающим жизнь от смертоносного дыхания Солнца. А казавшиеся такими удобными, безопасными и полезными фреоны легко погубили бы всех нас, если бы их производство не было вовремя остановлено. Прошло около двадцати лет с тех пор, как ООН и прочие мировые организации обратили свое внимание на проблему спасения озонового слоя от фреонов. И если бы они не спохватились, не решились бы прекратить одно из самых выгодных производств в мировой истории – этих двадцати лет могло бы и не быть. Фреоны почти полностью ушли в прошлое. Современные холодильники безопасны для озона. И это заслуга людей всех, вовремя вспомнивших, что Земля – это дом, а не колодец, из которого можно бесконечно черпать материальные блага.