Die dunkle Seite von Dichlormethan

Dichlormethan (DCM) ist ein fantastisch nützliches Lösungsmittel. Es kann eine Vielzahl von Verbindungen lösen, sie durch Chromatographiesäulen schleusen und dann im Handumdrehen wieder verschwinden lassen.

Allerdings hat es auch eine dunkle Seite. DCM gibt seit Jahren Anlass zu gesundheitlichen Bedenken: Die US-Umweltschutzbehörde stuft es zum Beispiel als „wahrscheinlich krebserregend für den Menschen“ ein. Jetzt gibt es Hinweise darauf, dass steigende Konzentrationen von DCM in der Atmosphäre die Ozonschicht der Erde angreifen könnten. Obwohl die Auswirkungen heute relativ gering sind, sollte die Zunahme der DCM-Emissionen Forscher, Industrie und politische Entscheidungsträger zu dringenden Maßnahmen veranlassen.

Warnzeichen

Die Aussicht auf eine Zerstörung der Ozonschicht durch freie Radikale aus Stoffen wie Fluorchlorkohlenwasserstoffen (FCKW), die einst als Kühlmittel weit verbreitet waren, war so verheerend, dass sie Anlass für das weltweit erfolgreichste internationale Umweltabkommen, das Montrealer Protokoll, war.

Das 1987 vereinbarte Protokoll legte einen Zeitplan für den schrittweisen Ausstieg aus FCKW und anderen ozonzerstörenden Verbindungen fest. Dies hat bereits dazu beigetragen, die Gesamtmenge an organischem Chlor in der Atmosphäre von einem Höchstwert von 3660 Teilen pro Billion auf etwa 3300 ppt im Jahr 2012 zu senken.

Das Caribic-Projekt hat einen Anstieg der atmosphärischen Konzentrationen von DCM um etwa 60 % in den letzten zehn Jahren festgestellt

DCM wird durch das Protokoll nicht geregelt. Es hat eine atmosphärische Lebensdauer von weniger als 6 Monaten, und Forscher hatten bisher angenommen, dass es sich abbaut, bevor es die Stratosphäre erreicht. Eine im Juli veröffentlichte Studie deutet jedoch darauf hin, dass jedes Jahr etwa eine Million Tonnen DCM in die Atmosphäre gelangen und dass ein Teil davon tatsächlich die Ozonschicht angreifen kann.1 Da die Konzentration von DCM an der Oberfläche der Atmosphäre jährlich um etwa 8 % ansteigt, könnte es bis zum Jahr 2050 bis zu 30 % des Chlors in der unteren Atmosphäre ausmachen.

Dies ist nicht die erste Studie, die eine Warnung ausspricht. Ein Projekt namens Caribic (zivile Luftfahrt für die regelmäßige Untersuchung der Atmosphäre auf der Grundlage eines Instrumentenbehälters) hat in den letzten zehn Jahren einen Anstieg der DCM-Konzentration in der Atmosphäre um etwa 60 % festgestellt. Ein Großteil davon stammt aus China, das jährlich etwa eine halbe Million Tonnen DCM emittiert;2 und Indien, wo sich die DCM-Emissionen von 1998 bis 2008 mehr als verdoppelt haben.3

Überraschenderweise entfallen etwa drei Viertel des weltweiten DCM-Verbrauchs auf Nordostasien und Indien. Es wird hauptsächlich als Extraktions- oder Prozesslösungsmittel verwendet, dient aber auch als Ausgangsstoff für die Herstellung von Difluormethan, einem weiteren Kältemittelgas, dessen Produktion laut UN-Umweltprogramm zwischen 2012 und 2015 um 23 % gestiegen ist. Man muss kein Sherlock Holmes sein, um daraus zu schließen, dass zumindest ein Teil des DCM in der Atmosphäre aus Difluormethan-Anlagen stammt.

Montrealer Änderungsantrag

Die Bedrohung der Ozonschicht durch DCM sollte an mehreren Fronten angegangen werden. Die Anerkennung der Existenz des Problems wäre ein guter erster Schritt. In einem Weißbuch über DCM stellt der Europäische Verband für chlorierte Lösungsmittel beispielsweise fest, dass DCM nicht zum Abbau der Ozonschicht beiträgt.4 Die Industriegruppen sollten diese Meinung im Lichte der atmosphärischen Beweise überprüfen.

Die chemische Industrie muss auch ihre DCM-Emissionen reduzieren. Dazu sollte sie transparenter machen, wie viel DCM in ihren Prozessen verwendet wird, und einen kooperativen Ansatz zur Begrenzung der Emissionen verfolgen. Sie könnte vom Beispiel der pharmazeutischen Industrie lernen, die sich proaktiv von DCM getrennt hat und den Austausch von Wissen und bewährten Verfahren durch Initiativen wie den ACS Green Chemistry Institute Pharmaceutical Roundtable verbessert hat.5 Lokale Kampagnen zur Überwachung der Atmosphäre in Indien und China würden dazu beitragen, die Auswirkungen von DCM besser zu verstehen und die Emissionsquellen zu ermitteln.

Das Montrealer Protokoll könnte ebenfalls eine wichtige Rolle spielen. Eine seiner großen Stärken ist, dass es aktualisiert werden kann, um neuen wissenschaftlichen Erkenntnissen Rechnung zu tragen. Die jüngste Änderung von Kigali, die im Oktober 2016 vereinbart wurde, enthält eine neue Verpflichtung zur Verringerung der Verwendung von teilhalogenierten Fluorkohlenwasserstoffen (HFKW), einschließlich Difluormethan. Diese Verbindungen haben dazu beigetragen, FCKW zu ersetzen, aber ihr globales Erwärmungspotenzial ist Tausende Male größer als das von Kohlendioxid, und sie verschärfen den Klimawandel. Wenn die Kigali-Ergänzung ratifiziert wird, werden Indien, China und andere Entwicklungsländer Mitte bis Ende der 2020er Jahre damit beginnen, ihre HFKW-Produktion zu verringern und diese bis 2040 um mehr als 80 % zu senken.

In diesem Zeitraum kann die Produktion von Difluormethan jedoch durchaus steigen. Das liegt daran, dass Difluormethan ein geringeres Erderwärmungspotenzial hat als die meisten anderen HFKW und daher in Klimaanlagen an deren Stelle treten könnte. Die Entdeckungen über DCM in der Atmosphäre dürften die Diskussionen auf der nächsten Sitzung des Protokolls im November anregen, die darauf abzielen, die negativen Folgen eines Anstiegs des Difluormethanverbrauchs abzuwenden.

Chinesische Chemieunternehmen setzten sich vehement gegen die Änderung von Kigali ein – schließlich hatten sie stark in die HFKW-Produktion investiert, und das Geschäft boomt. Doch die chinesische Regierung setzt sich zunehmend für die Durchsetzung von Umweltkontrollen ein und sollte sich nun auch mit DCM befassen. Wenn die Änderung von Kigali die FKW kontrollieren kann, besteht die Chance, dass weitere Änderungen des Montrealer Protokolls die Emissionen des beliebtesten chlorierten Lösungsmittels der Chemie eindämmen können.

Danke an Tom Welton vom Imperial College London und Emma Elvidge von der University of East Anglia für hilfreiche Diskussionen.