Il lato oscuro del diclorometano

Il diclorometano (DCM) è un solvente incredibilmente utile. Può sciogliere un’enorme varietà di composti, farli passare attraverso le colonne cromatografiche e poi farli ruotare in un attimo.

Anche se ha un lato oscuro. Il DCM ha sollevato preoccupazioni per la salute per anni: la US Environmental Protection Agency lo giudica un “probabile cancerogeno umano”, per esempio. Ora c’è la prova che l’aumento delle concentrazioni atmosferiche di DCM potrebbe intaccare lo strato di ozono della Terra. Anche se l’impatto è relativamente minore oggi, la crescita delle emissioni di DCM dovrebbe indurre un’azione urgente da parte dei ricercatori, dell’industria e dei politici.

Bandiere d’allarme

La prospettiva della distruzione dello strato di ozono da parte dei radicali liberi di sostanze come i clorofluorocarburi (CFC), un tempo ampiamente usati come refrigeranti, era così calamitosa che ha spinto l’accordo ambientale internazionale di maggior successo al mondo, il Protocollo di Montreal.

Accordato nel 1987, il protocollo ha stabilito un calendario per eliminare gradualmente i CFC e altri composti che distruggono l’ozono. Questo ha già contribuito a ridurre la quantità totale di cloro organico nell’atmosfera da un picco di 3660 parti per trilione a circa 3300ppt nel 2012.

Il progetto Caribic ha registrato un aumento di circa il 60% delle concentrazioni atmosferiche di DCM negli ultimi dieci anni

DCM non è regolato dal protocollo. Ha una vita atmosferica di meno di 6 mesi, e i ricercatori avevano precedentemente pensato che si rompe prima di raggiungere la stratosfera. Tuttavia, uno studio pubblicato a luglio suggerisce che circa un milione di tonnellate di DCM entra nell’atmosfera ogni anno, e che una parte di esso può effettivamente attaccare lo strato di ozono.1 Con le concentrazioni atmosferiche superficiali di DCM che aumentano di circa l’8% all’anno, potrebbe contribuire fino al 30% del cloro nella bassa atmosfera entro il 2050.

Questo non è il primo studio ad alzare una bandiera di allarme. Un progetto chiamato Caribic (aviazione civile per l’indagine regolare dell’atmosfera basata su un contenitore di strumenti) ha registrato un aumento di circa il 60% nelle concentrazioni atmosferiche di DCM negli ultimi dieci anni. Gran parte di questo proviene dalla Cina, che emette circa mezzo milione di tonnellate di DCM all’anno;2 e dall’India, dove le emissioni di DCM sono più che raddoppiate dal 1998 al 2008.3

Sorprendentemente, il nord-est asiatico e l’India rappresentano circa tre quarti del consumo globale di DCM. È usato principalmente come solvente di estrazione o di processo, ma è anche la materia prima per fare il difluorometano, un altro gas refrigerante, la cui produzione è cresciuta del 23% tra il 2012 e il 2015 secondo il Programma delle Nazioni Unite per l’Ambiente. Non bisogna essere Sherlock Holmes per dedurre che almeno una parte del DCM atmosferico proviene da impianti di difluorometano.

Montreal amendments

La minaccia del DCM allo strato di ozono dovrebbe essere affrontata su diversi fronti. Riconoscere che il problema esiste sarebbe un buon primo passo. Per esempio, in un libro bianco sul DCM, la European Chlorinated Solvent Association afferma che “non riduce lo strato di ozono”.4 I gruppi industriali dovrebbero rivedere questa opinione alla luce delle prove atmosferiche.

L’industria chimica deve anche ridurre le sue emissioni di DCM. Ciò dovrebbe includere una maggiore trasparenza sulla quantità di DCM usata nei suoi processi e un approccio collaborativo per limitare le emissioni. Potrebbe imparare dall’esempio dell’industria farmaceutica, che è stata proattiva nel disintossicarsi dal DCM e nel migliorare la condivisione delle conoscenze e delle migliori pratiche attraverso iniziative come l’ACS Green Chemistry Institute Pharmaceutical Roundtable.5 Nel frattempo, campagne locali di monitoraggio dell’atmosfera in India e Cina aiuterebbero a capire meglio l’impatto del DCM e a individuare le fonti di emissione.

Anche il Protocollo di Montreal potrebbe giocare un ruolo vitale. Uno dei suoi grandi punti di forza è che può essere aggiornato per tenere conto delle nuove conoscenze scientifiche. Più recentemente, l’emendamento di Kigali, concordato nell’ottobre 2016, ha stabilito un nuovo impegno a ridurre l’uso degli idrofluorocarburi (HFC), compreso il difluorometano. Questi composti hanno contribuito a sostituire i CFC, ma il loro potenziale di riscaldamento globale può essere migliaia di volte maggiore del biossido di carbonio, e stanno esacerbando il cambiamento climatico. Se l’emendamento di Kigali sarà ratificato, l’India, la Cina e altri paesi in via di sviluppo inizieranno a ridurre la loro produzione di HFC dalla metà alla fine del 2020, abbassandola di oltre l’80% entro il 2040. Questo perché ha un potenziale di riscaldamento globale più basso della maggior parte degli altri HFC, e quindi potrebbe finire per sostituirli nelle unità di aria condizionata. Le scoperte sul DCM atmosferico dovrebbero stimolare le discussioni alla prossima riunione del protocollo a novembre, con l’obiettivo di evitare le conseguenze negative di un aumento nell’uso del difluorometano.

Le aziende chimiche cinesi hanno esercitato forti pressioni contro l’emendamento di Kigali – dopo tutto, hanno investito molto nella produzione di HFC, e il business è in pieno boom. Ma il governo cinese sta sempre più flettendo i suoi muscoli per far rispettare i controlli sull’inquinamento, e ora dovrebbe rivolgere la sua attenzione al DCM. Se l’emendamento di Kigali può controllare gli HFC, c’è la possibilità che ulteriori cambiamenti al Protocollo di Montreal possano frenare le emissioni del solvente clorurato preferito dalla chimica.

Ringraziamenti

Grazie a Tom Welton dell’Imperial College di Londra e a Emma Elvidge dell’Università di East Anglia per le utili discussioni.