MIT-wetenschappers hebben ontdekt dat ozonafbrekende chloorfluorkoolwaterstoffen, of CFK's, verblijf in de atmosfeer voor een kortere tijd dan eerder geschat. Hun studie suggereert dat CFK's, die in 2010 wereldwijd werden uitgefaseerd, in veel lagere concentraties circuleren dan recentelijk is gemeten.

De nieuwe resultaten, vandaag gepubliceerd in Natuurcommunicatie , impliceren dat nieuwe, illegale productie van CFK's heeft waarschijnlijk de afgelopen jaren plaatsgevonden. specifiek, de analyse wijst op nieuwe emissies van CFC-11, CFC-12, en CFC-113. Deze emissies zouden in strijd zijn met het Protocol van Montreal, het internationale verdrag dat is ontworpen om de productie en consumptie van CFK's en andere ozonschadelijke chemicaliën geleidelijk af te schaffen.

De schattingen van de huidige studie van nieuwe wereldwijde CFC-11-emissies zijn hoger dan wat eerdere studies rapporteren. Dit is ook de eerste studie die de nieuwe wereldwijde emissies van CFC-12 en CFC-113 kwantificeert.

"We vinden dat de totale uitstoot van nieuwe productie in de orde van 20 gigagram per jaar ligt voor elk van deze moleculen, " zegt hoofdauteur Megan Lickley, een postdoc bij MIT's Department of Earth, Sfeervol, en Planetaire Wetenschappen. "Dit is hoger dan wat eerdere wetenschappers suggereerden voor CFC-11, en identificeert ook waarschijnlijke nieuwe emissies van CFC-12 en 113, die voorheen over het hoofd werd gezien. Omdat CFK's zulke krachtige broeikasgassen zijn en de ozonlaag vernietigen, dit werk heeft belangrijke implicaties voor de gezondheid van onze planeet."

De co-auteurs van de studie zijn onder meer Sarah Fletcher van de Stanford University, Matt Rigby aan de Universiteit van Bristol, en Susan Salomon, de Lee en Geraldine Martin hoogleraar milieustudies aan het MIT's Department of Earth, Atmosferische en planetaire wetenschappen.

Bankieren op levens

Voorafgaand aan hun wereldwijde uitfasering, CFK's werden veel gebruikt bij de productie van koelmiddelen, spuitbussen, chemische oplosmiddelen, en bouwisolatie. Wanneer ze in de atmosfeer worden uitgestoten, de chemicaliën kunnen naar de stratosfeer stijgen, waar ze interageren met ultraviolet licht om chlooratomen vrij te maken, de krachtige middelen die de beschermende ozon van de aarde aantasten.

Vandaag, CFK's worden meestal uitgestoten door 'banken':oude koelkasten, airconditioners, en isolatie die vóór het chemische verbod werden vervaardigd en sindsdien langzaam CFK's in de atmosfeer hebben gelekt. In een vorig jaar gepubliceerd onderzoek Lickley en haar collega's berekenden het aantal CFC's dat vandaag nog in banken zit.

Ze deden dit door een model te ontwikkelen dat de industriële productie van CFK's in de loop van de tijd analyseert, en hoe snel verschillende soorten apparatuur in de loop van de tijd CFK's afgeven, om de hoeveelheid CFC's die in banken zijn opgeslagen te schatten. Vervolgens namen ze de huidige aanbevolen waarden voor de levensduur van de chemicaliën op om de concentraties van bankafgeleide CFK's te berekenen die zich in de loop van de tijd in de atmosfeer zouden moeten bevinden. Het aftrekken van deze bankemissies van de totale wereldwijde emissies zou onverwachte, illegale CFK-productie. In hun nieuwe krant de onderzoekers probeerden de schattingen van de CFC-levensduur te verbeteren.

"De huidige beste schattingen van de levensduur in de atmosfeer hebben grote onzekerheden, ', zegt Lickley. 'Dit impliceert dat de wereldwijde uitstoot ook grote onzekerheden kent. Om onze schattingen van de wereldwijde emissies te verfijnen, we hebben een betere schatting nodig van de levensduur in de atmosfeer."

Bijgewerkte piek

In plaats van de levensduur en emissies van elk gas afzonderlijk te bekijken, zoals de meeste modellen doen, het team keek naar CFC-11, 12, en 113 samen, om rekening te houden met vergelijkbare atmosferische processen die hun levensduur beïnvloeden (zoals wind). Deze processen zijn gemodelleerd door zeven verschillende chemie-klimaatmodellen, die elk een schatting geven van de atmosferische levensduur van het gas in de tijd.

"We beginnen met aan te nemen dat de modellen allemaal even waarschijnlijk zijn, " zegt Lickley. "Dan werken we bij hoe waarschijnlijk elk van deze modellen is, gebaseerd op hoe goed ze overeenkomen met waarnemingen van CFK-concentraties van 1979 tot 2016."

Na het opnemen van deze door chemie en klimaat gemodelleerde levensduren in een Bayesiaans simulatiemodel van productie en emissies, het team was in staat om de onzekerheid in hun schattingen voor de levensduur te verminderen. Ze berekenden de levensduur voor CFC-11, 12, en 113 om 49 jaar te zijn, 85 jaar, en 80 jaar, respectievelijk, vergeleken met de huidige beste waarden van 52, 100, en 85 jaar.

"Omdat onze schattingen korter zijn dan de huidige best aanbevolen waarden, dit houdt in dat de emissies waarschijnlijk hoger zijn dan wat de beste schattingen zijn geweest, ' zegt Lickley.

Om dit idee te testen, het team onderzocht hoe de kortere CFK-levensduren de schattingen van onverwachte emissies zouden beïnvloeden, met name tussen 2014 en 2016. Gedurende deze periode, onderzoekers identificeerden eerder een piek in CFK-11-emissies en volgden vervolgens de helft van deze emissies naar Oost-China. Wetenschappers hebben sindsdien een daling van de uitstoot van deze regio waargenomen, om aan te geven dat de illegale productie daar is gestopt, hoewel de bron van de resterende onverwachte emissies nog onbekend is.

Toen Lickley en haar collega's hun schattingen van CFK-bankemissies bijwerkten en deze vergeleken met de totale wereldwijde emissies voor deze periode van drie jaar, ze vonden bewijs voor nieuwe, onverwachte emissies in de orde van 20 gigagram, of 20 miljard gram, voor elke chemische stof.

De resultaten suggereren dat in deze periode, er was nieuw, illegale productie van CFC-11 die hoger was dan eerdere schattingen, naast nieuwe productie van CFC-12 en 113, die nog niet eerder was gezien. Samen, Lickley schat dat deze nieuwe CFK-emissies gelijk zijn aan de totale jaarlijkse uitstoot van broeikasgassen door het Verenigd Koninkrijk.

Het is niet geheel verrassend om onverwachte emissies van CFC-12 te vinden, omdat de chemische stof vaak wordt gecoproduceerd in productieprocessen die CFC-11 uitstoten. Voor CFC-113, het gebruik van de chemische stof is toegestaan ​​onder het Montreal Protocol als grondstof om andere chemicaliën te maken. Maar het team berekent dat de onverwachte uitstoot van CFC-113 ongeveer 10 keer hoger is dan wat het verdrag momenteel toestaat.

"Met alle drie de gassen, emissies zijn veel lager dan op hun hoogtepunt, " zegt Lickley. "Maar het zijn zeer krachtige broeikasgassen. Pond voor pond, ze zijn vijf voor tien, 000 keer meer chemische stof die de aarde opwarmt dan koolstofdioxide. En we worden momenteel geconfronteerd met een klimaatcrisis waarbij elke emissiebron die we kunnen verminderen een blijvende impact zal hebben op het klimaatsysteem. Door zich op deze CFK's te richten, we zouden in wezen een deel van de bijdrage aan de klimaatverandering verminderen."