De Amerikaanse senaat stemde op 21 september 2022 voor de ratificatie van een internationaal verdrag en sloot zich aan bij 137 andere landen om een ​​klasse klimaatverwarmende chemicaliën, die veel worden gebruikt als koelvloeistof in koelkasten, airconditioners en warmtepompen, geleidelijk af te schaffen.

Als je een déjà vu-gevoel krijgt, wees dan niet verbaasd.

Deze chemicaliën, fluorkoolwaterstoffen of HFK's genoemd, werden in de jaren negentig op de markt gebracht als vervanging voor eerdere koelmiddelen die waren gebaseerd op chloorfluorkoolwaterstoffen of CFK's. CFK's vernietigden de ozonlaag hoog in de atmosfeer van de aarde, wat essentieel is om het leven te beschermen tegen de schadelijke ultraviolette straling van de zon.

HFK's zijn minder schadelijk dan CFK's, maar ze creëren nog een ander probleem:ze hebben een sterk warmtevasthoudend effect dat bijdraagt ​​aan de opwarming van de aarde.

Als HFK's wereldwijd kunnen worden afgebouwd - zoals veel landen hebben afgesproken in het kader van het Kigali-amendement van 2016 op het Montreal Protocol, het verdrag dat zojuist door de Amerikaanse senaat is geratificeerd met een tweeledige stemming - zou dat een temperatuurstijging van ongeveer een halve graad Celsius voorkomen in vergelijking tot pre-industriële tijden. China, een belangrijke producent van deze chemicaliën, ratificeerde de wijziging met ingang van 15 september 2021. En het Amerikaanse Environmental Protection Agency heeft in 2021 een regel vastgesteld om de productie en invoer van HFK's te verminderen.

Laten we eens nader bekijken wat HFK's zijn en wat ze daarna zouden kunnen vervangen.

Hoe HFK's kamers en eten koel houden

Koelkasten en airconditioning maken gebruik van een technologie die bekend staat als een warmtepomp. Het klinkt bijna wonderbaarlijk:warmtepompen gebruiken energie om warmte uit een koude plaats te halen en op een warme plaats te dumpen.

Zo werkt een koelkast:een vloeistof - CFK's vroeger, en nu HFK's - circuleert in de wanden van de koelkast en absorbeert de omgevingswarmte om de koelkast afgekoeld te houden. Terwijl die vloeistof de warmte absorbeert, verdampt het. De resulterende damp wordt naar de spoelen aan de achterkant van de koelkast gepompt, waar het onder druk wordt teruggecondenseerd tot een vloeistof. Daarbij wordt de warmte die vanuit de koelkast werd geabsorbeerd, afgegeven aan de omringende ruimte.

Airconditioners en warmtepompen voor thuis doen hetzelfde:ze gebruiken elektrisch aangedreven compressoren en verdampers om warmte in of uit een huis te verplaatsen.

Het kiezen van de juiste vloeistof voor een koelkast betekent het vinden van een stof die kan worden verdampt en gecondenseerd bij de juiste temperatuur door de druk op de vloeistof te veranderen.

CFK's leken perfect te passen. Ze reageerden niet met de slangen of compressoren om de apparatuur te corroderen, en ze waren niet giftig of ontvlambaar.

Helaas bleek de chemische stabiliteit van CFK's een probleem dat de hele wereld bedreigde, zoals wetenschappers in de jaren tachtig ontdekten. Lekkende CFK's, meestal van afgedankte apparatuur, blijven lang in de atmosfeer. Uiteindelijk vinden ze hun weg naar de stratosfeer, waar ze uiteindelijk worden vernietigd door UV-straling van de zon. Maar wanneer ze afbreken, creëren ze chloor dat reageert met de beschermende ozon, waardoor gevaarlijke straling naar het aardoppervlak wordt doorgelaten.

Toen de productie van CFK's in de jaren negentig werd afgeschaft om de ozonlaag te beschermen, werden nieuwe koelmiddelen ontwikkeld en schakelde de industrie over op HFK's.

Waarom HFK's een klimaatprobleem zijn

HFK's zijn als CFK's, maar veel reactiever in de lucht, zodat ze nooit de stratosfeer bereiken waar ze het beschermende stralingsschild van de aarde kunnen beschadigen. Ze hebben de wereld grotendeels gered van een dreigende ozonramp en ze worden nu overal in koelkasten en warmtepompen aangetroffen.

Maar terwijl de chemische reactiviteit van HFK's voorkomt dat ze de ozonlaag aantasten, kunnen ze door hun moleculaire structuur veel thermische straling absorberen, waardoor ze een broeikasgas worden. Net als koolstofdioxide op steroïden, zijn HFK's buitengewoon goed in het vastleggen van infraroodfotonen die door de aarde worden uitgezonden. Een deel van deze stralingsenergie verwarmt het klimaat.

In tegenstelling tot koolstofdixoide worden reactieve HFK's door de chemie in de lucht geconsumeerd, dus verwarmen ze het klimaat slechts een decennium of twee. Maar met een klein beetje kom je een heel eind:elk HFC-molecuul absorbeert duizenden keren zoveel warmte als een koolstofdioxidemolecuul, waardoor het krachtige klimaatverontreinigende stoffen worden.

HFK's die uit afgedankte koelapparatuur lekken, dragen naar schatting ongeveer 4% bij aan de wereldwijde uitstoot van broeikasgassen, ongeveer twee keer zoveel als de luchtvaart.

Dit is waarom het tijd is om HFK's buiten gebruik te stellen en ze in te ruilen voor alternatieve koelmiddelen. Ze hebben hun werk gedaan door de ozonlaag te redden, maar nu leveren HFK's een belangrijke bijdrage aan de opwarming van de aarde op korte termijn, en het gebruik ervan neemt toe naarmate de vraag naar koeling over de hele wereld toeneemt.

Wat kan HFK's vervangen?

Omdat ze zo krachtig en van korte duur zijn, kan het stoppen van de productie en het gebruik van HFK's de komende decennia een aanzienlijk verkoelend effect hebben op het klimaat, waardoor tijd wordt gewonnen terwijl de wereld haar energievoorziening van fossiele brandstoffen omzet naar schonere bronnen.

Het goede nieuws is dat er alternatieve koelmiddelen zijn.

Ammoniak en koolwaterstoffen zoals butaan verdampen bij kamertemperatuur en worden sinds het begin van de 20e eeuw als koelmiddel gebruikt. Deze gassen zijn van korte duur, maar ze hebben een keerzijde. Hun grotere reactiviteit betekent dat hun compressoren en leidingen meer corrosiebestendig en lekvrij moeten zijn om veilig te zijn.

De chemische industrie heeft nieuwere alternatieven ontwikkeld die bedoeld zijn om veiliger te zijn voor zowel mens als klimaat, maar zoals we zagen bij CFK's en HFK's, kunnen inerte chemicaliën onbedoelde gevolgen hebben. Verschillende industrieleiders hebben inspanningen ondersteund om HFK's geleidelijk af te schaffen.

Tijd dus voor een nieuwe generatie koelapparatuur. Net zoals tv's en audioapparatuur en gloeilampen de afgelopen decennia zijn geëvolueerd, zullen koelkasten en airconditioners worden vervangen door een nieuwe golf van verbeterde producten. Nieuwe koelkasten zullen eruitzien en werken zoals we gewend zijn, maar ze zullen veel zachter zijn voor het klimaatsysteem. + Verder verkennen

Hoe het opruimen van koelvloeistoffen het klimaat kan koelen - waarom HFK's uit koelkasten en airconditioners worden uitgefaseerd

Dit artikel is opnieuw gepubliceerd vanuit The Conversation onder een Creative Commons-licentie. Lees het originele artikel.