De schaduwzijde van dichloormethaan

Dichloormethaan (DCM) is een fantastisch nuttig oplosmiddel. Je kunt er een enorme verscheidenheid aan verbindingen mee oplossen, ze door chromatografiekolommen jagen en ze vervolgens in een handomdraai wegrotovapsen.

Het heeft echter ook een schaduwzijde. DCM geeft al jaren aanleiding tot bezorgdheid over de gezondheid: het Amerikaanse Environmental Protection Agency beschouwt het bijvoorbeeld als “waarschijnlijk kankerverwekkend voor de mens”. Nu zijn er aanwijzingen dat stijgende concentraties DCM in de atmosfeer de ozonlaag van de aarde kunnen aantasten. Hoewel het effect op dit moment relatief gering is, zou de toename van DCM-emissies onderzoekers, bedrijfsleven en beleidsmakers tot dringende actie moeten aanzetten.

Waarschuwingsvlaggen

Het vooruitzicht van de vernietiging van de ozonlaag door vrije radicalen van stoffen als chloorfluorkoolstoffen (CFK’s), die vroeger op grote schaal als koelmiddelen werden gebruikt, was zo rampzalig dat het de aanleiding vormde voor de meest succesvolle internationale milieuovereenkomst ter wereld, het Protocol van Montreal.

Dit protocol, dat in 1987 werd gesloten, bevatte een tijdschema voor de geleidelijke eliminatie van CFK’s en andere ozonafbrekende verbindingen. Dit heeft er al toe bijgedragen dat de totale hoeveelheid organisch chloor in de atmosfeer is gedaald van een piek van 3660 deeltjes per triljoen tot ongeveer 3300 ppm in 2012.

Het Caribic-project heeft de afgelopen tien jaar een toename van de atmosferische concentraties van DCM met ongeveer 60% geregistreerd

DCM wordt niet door het protocol gereguleerd. Het heeft een atmosferische levensduur van minder dan 6 maanden, en onderzoekers dachten eerder dat het afbreekt voordat het de stratosfeer bereikt. Uit een in juli gepubliceerde studie blijkt echter dat jaarlijks ongeveer een miljoen ton DCM in de atmosfeer terechtkomt, en dat een deel daarvan inderdaad de ozonlaag kan aantasten.1 Aangezien de concentratie van DCM in de atmosfeer aan het oppervlak met ongeveer 8% per jaar toeneemt, zou deze stof tegen 2050 tot 30% van het chloor in de onderste atmosfeer kunnen uitmaken.

Dit is niet de eerste studie die een alarmsignaal geeft. Een project met de naam Caribic (burgerluchtvaart voor regelmatig onderzoek van de atmosfeer op basis van een instrumentcontainer) heeft in de afgelopen tien jaar een toename van de atmosferische concentraties van DCM met ongeveer 60% geregistreerd. Een groot deel daarvan komt uit China, dat ongeveer een half miljoen ton DCM per jaar uitstoot;2 en India, waar de DCM-uitstoot tussen 1998 en 2008 meer dan verdubbeld is.3

Het is verrassend dat Noordoost-Azië en India goed zijn voor ongeveer driekwart van het wereldwijde DCM-verbruik. Het wordt voornamelijk gebruikt als extractie- of procesoplosmiddel, maar het is ook de grondstof voor de productie van difluormethaan, een ander koelgas, waarvan de productie volgens het VN-milieuprogramma tussen 2012 en 2015 met 23% is toegenomen. Je hoeft geen Sherlock Holmes te zijn om af te leiden dat ten minste een deel van de DCM in de atmosfeer afkomstig is van difluormethaanfabrieken.

Montreal-amendementen

De bedreiging van de ozonlaag door DCM moet op verschillende fronten worden aangepakt. Erkenning van het bestaan van het probleem zou een goede eerste stap zijn. In een witboek over DCM stelt de European Chlorinated Solvent Association bijvoorbeeld dat “DCM de ozonlaag niet aantast. “4 Industriegroepen zouden die mening moeten herzien in het licht van de atmosferische bewijzen.

De chemische industrie moet ook haar DCM-emissies terugdringen. Dat betekent onder meer dat zij transparanter moet zijn over de hoeveelheid DCM die in haar processen wordt gebruikt, en dat zij de uitstoot gezamenlijk moet beperken. De chemische industrie zou lering kunnen trekken uit het voorbeeld van de farmaceutische industrie, die proactief is geweest in het afleren van DCM en het verbeteren van de uitwisseling van kennis en goede praktijken door middel van initiatieven zoals de ACS Green Chemistry Institute Pharmaceutical Roundtable.5 Ondertussen zouden lokale monitoringcampagnes voor de atmosfeer in India en China helpen om het effect van DCM beter te begrijpen en emissiebronnen te lokaliseren.

Het Protocol van Montreal zou ook een vitale rol kunnen spelen. Een van de sterke punten ervan is dat het kan worden aangepast aan nieuwe wetenschappelijke kennis. Meest recentelijk is in het amendement van Kigali, dat in oktober 2016 is overeengekomen, een nieuwe verbintenis opgenomen om het gebruik van fluorkoolwaterstoffen (HFK’s), waaronder difluormethaan, te verminderen. Deze verbindingen hebben bijgedragen tot de vervanging van CFK’s, maar hun aardopwarmingsvermogen kan duizenden keren groter zijn dan dat van kooldioxide, en ze verergeren de klimaatverandering. Als het amendement van Kigali wordt geratificeerd, zullen India, China en andere ontwikkelingslanden hun HFK-productie halverwege of aan het eind van de jaren 2020 beginnen te verminderen, zodat deze in de jaren 2040 met meer dan 80% zal zijn gedaald.

Tijdens die periode kan de productie van difluormethaan echter toenemen. Dat komt omdat difluormethaan een lager aardopwarmingspotentieel heeft dan de meeste andere HFK’s, zodat het die uiteindelijk kan vervangen in klimaatregelingsapparatuur. De ontdekkingen over DCM in de atmosfeer moeten de aanzet geven tot discussies tijdens de volgende protocolvergadering in november, om de nadelige gevolgen van een toenemend gebruik van difluormethaan af te wenden.

Chinese chemische bedrijven hebben hard gelobbyd tegen het amendement van Kigali – zij hebben immers zwaar geïnvesteerd in de productie van HFK’s, en de zaken gaan goed. Maar de Chinese regering oefent steeds meer druk uit om de vervuiling onder controle te houden en zou nu haar aandacht moeten richten op DCM. Als het amendement van Kigali de HFK’s onder controle kan houden, is er alle kans dat verdere wijzigingen in het Protocol van Montreal de uitstoot van het favoriete gechloreerde oplosmiddel van de chemie kunnen beteugelen.

Aankondiging

Met dank aan Tom Welton van het Imperial College London en Emma Elvidge van de University of East Anglia voor nuttige discussies.