Ciemna strona dichlorometanu

Dichlorometan (DCM) jest fantastycznie użytecznym rozpuszczalnikiem. Może rozpuścić wiele różnych związków, przepuścić je przez kolumny chromatograficzne, a następnie w mgnieniu oka wyparować.

Ma jednak swoją ciemną stronę. DCM od lat budzi obawy o zdrowie: amerykańska Agencja Ochrony Środowiska uznaje go na przykład za „prawdopodobny czynnik rakotwórczy dla ludzi”. Obecnie istnieją dowody na to, że rosnące stężenie DCM w atmosferze może powodować niszczenie warstwy ozonowej Ziemi. Chociaż obecnie wpływ DCM jest stosunkowo niewielki, wzrost emisji DCM powinien skłonić naukowców, przemysł i decydentów do podjęcia pilnych działań.

Wskazówki ostrzegawcze

Perspektywa zniszczenia warstwy ozonowej przez wolne rodniki pochodzące z substancji takich jak chlorofluorowęglowodory (CFC), niegdyś szeroko stosowanych jako czynniki chłodnicze, była tak przerażająca, że doprowadziła do zawarcia najbardziej udanego międzynarodowego porozumienia w sprawie ochrony środowiska, Protokołu Montrealskiego.

Przyjęty w 1987 roku protokół ustanowił harmonogram wycofywania CFC i innych związków niszczących ozon. Pomogło to już zmniejszyć całkowitą ilość organicznego chloru w atmosferze ze szczytowej wartości 3660 części na bilion do około 3300ppt w 2012 r.

Projekt Caribic odnotował wzrost o około 60% w stężeniach atmosferycznych DCM w ciągu ostatniej dekady

DCM nie jest regulowany przez protokół. Jego czas życia w atmosferze wynosi mniej niż 6 miesięcy, a naukowcy wcześniej sądzili, że rozpada się on zanim dotrze do stratosfery. Jednak badanie opublikowane w lipcu sugeruje, że około miliona ton DCM dostaje się do atmosfery każdego roku i że część z nich rzeczywiście może atakować warstwę ozonową.1 Przy powierzchniowym stężeniu atmosferycznym DCM rosnącym w tempie około 8% rocznie, do 2050 r. może on przyczyniać się do 30% chloru w dolnej atmosferze.

Nie jest to pierwsze badanie, które podnosi flagę ostrzegawczą. Projekt o nazwie Caribic (lotnictwo cywilne do regularnego badania atmosfery w oparciu o kontener instrumentu) odnotował wzrost o około 60% w stężeniach atmosferycznych DCM w ciągu ostatniej dekady. Duża część tego wzrostu pochodzi z Chin, które emitują około pół miliona ton DCM rocznie;2 oraz Indii, gdzie emisja DCM wzrosła ponad dwukrotnie w latach 1998-2008.3

Niespodziewanie północno-wschodnia Azja i Indie odpowiadają za około trzy czwarte globalnego zużycia DCM. Jest on stosowany głównie jako rozpuszczalnik ekstrakcyjny lub procesowy, ale stanowi również surowiec do produkcji difluorometanu, innego gazu chłodniczego, którego produkcja wzrosła o 23% w latach 2012-2015, według Programu Środowiskowego ONZ. Nie trzeba być Sherlockiem Holmesem, aby wywnioskować, że przynajmniej część atmosferycznego DCM pochodzi z zakładów produkujących difluorometan.

Poprawki montrealskie

Zagrożenie, jakie stanowi DCM dla warstwy ozonowej, powinno być zwalczane na kilku frontach. Przyznanie, że problem istnieje, byłoby dobrym pierwszym krokiem. Na przykład, w białej księdze dotyczącej DCM, Europejskie Stowarzyszenie Rozpuszczalników Chlorowanych stwierdza, że „nie zubaża warstwy ozonowej „4 . Grupy branżowe powinny zweryfikować tę opinię w świetle dowodów atmosferycznych.

Przemysł chemiczny musi również ograniczyć emisję DCM. Powinno to obejmować większą przejrzystość w zakresie ilości DCM wykorzystywanego w procesach produkcyjnych oraz przyjęcie podejścia opartego na współpracy w zakresie ograniczania emisji. Przykładem może być przemysł farmaceutyczny, który aktywnie odchodzi od DCM i usprawnia wymianę wiedzy i najlepszych praktyk poprzez inicjatywy takie jak Okrągły Stół Farmaceutyczny Instytutu Zielonej Chemii ACS.5 Tymczasem lokalne kampanie monitorowania atmosfery w Indiach i Chinach pomogłyby lepiej zrozumieć wpływ DCM i wskazać źródła emisji.

Protokół Montrealski również mógłby odegrać istotną rolę. Jedną z jego wielkich zalet jest możliwość aktualizacji w celu uwzględnienia nowej wiedzy naukowej. Ostatnio w poprawce z Kigali, uzgodnionej w październiku 2016 r., określono nowe zobowiązanie do ograniczenia stosowania wodorofluorowęglowodorów (HFC), w tym difluorometanu. Związki te pomogły zastąpić CFC, ale ich potencjał globalnego ocieplenia może być tysiące razy większy niż dwutlenku węgla, przez co pogłębiają one zmiany klimatu. Jeśli poprawka z Kigali zostanie ratyfikowana, Indie, Chiny i inne kraje rozwijające się zaczną ograniczać produkcję HFC w połowie lub pod koniec lat 2020, obniżając ją o ponad 80% do roku 2040.

W tym okresie produkcja difluorometanu może jednak wzrosnąć. Dzieje się tak dlatego, że ma on niższy potencjał globalnego ocieplenia niż większość innych HFC, a więc może w końcu zastąpić je w urządzeniach klimatyzacyjnych. Odkrycia dotyczące atmosferycznego DCM powinny pobudzić dyskusje na następnym spotkaniu protokołu w listopadzie, mające na celu zapobieżenie negatywnym konsekwencjom wzrostu zużycia difluorometanu.

Chińskie firmy chemiczne mocno lobbowały przeciwko poprawce z Kigali – w końcu zainwestowały dużo w produkcję HFC, a biznes kwitnie. Jednak chiński rząd coraz bardziej wzmacnia swoje siły, by egzekwować kontrolę zanieczyszczeń, i powinien teraz zwrócić swoją uwagę na DCM. Jeśli poprawka z Kigali może kontrolować HFC, jest szansa, że dalsze zmiany w Protokole Montrealskim ograniczą emisję ulubionego chlorowanego rozpuszczalnika chemików.

Podziękowania

Dziękowania dla Toma Weltona z Imperial College London i Emmy Elvidge z University of East Anglia za pomocne dyskusje.