Diklormetans mörka sida

Diklormetan (DCM) är ett fantastiskt användbart lösningsmedel. Det kan lösa upp en enorm mängd olika föreningar, vispa dem genom kromatografikolonner och sedan Rotovap bort i en handvändning.

Men det har också en mörk sida. DCM har i flera år gett upphov till hälsoproblem: den amerikanska miljöskyddsbyrån anser till exempel att det är ”troligt cancerframkallande för människor”. Nu finns det bevis för att ökande koncentrationer av DCM i atmosfären skulle kunna tära på jordens ozonskikt. Även om konsekvenserna är relativt små i dag bör de ökade DCM-utsläppen leda till brådskande åtgärder från forskare, industri och beslutsfattare.

Varningsflaggor

Avsikten att ozonskiktet skulle förstöras av fria radikaler från ämnen som klorfluorkarboner (CFC), som en gång i tiden användes i stor utsträckning som köldmedier, var så katastrofal att den föranledde världens mest framgångsrika internationella miljöavtal, Montrealprotokollet.

Protokollet, som ingicks 1987, innehöll en tidtabell för utfasning av CFC och andra ozonnedbrytande föreningar. Detta har redan bidragit till att minska den totala mängden organiskt klor i atmosfären från en toppnotering på 3660 delar per biljon till cirka 3300 delar per biljon år 2012.

Caribic-projektet har registrerat en ökning med cirka 60 procent av de atmosfäriska koncentrationerna av DCM under det senaste decenniet

DCM regleras inte av protokollet. Det har en atmosfärisk livslängd på mindre än 6 månader, och forskarna har tidigare trott att det bryts ner innan det når stratosfären. En studie som publicerades i juli visar dock att cirka en miljon ton DCM kommer in i atmosfären varje år och att en del av det faktiskt kan angripa ozonskiktet.1 Med en ökning av DCM-koncentrationerna i atmosfären på ytan med cirka 8 % per år kan DCM bidra med upp till 30 % av kloret i den nedre atmosfären år 2050.

Detta är inte den första studien som höjer en varningsflagga. Ett projekt kallat Caribic (civil luftfart för regelbunden undersökning av atmosfären baserad på en instrumentcontainer) har registrerat en ökning av DCM-koncentrationerna i atmosfären med cirka 60 % under det senaste decenniet. En stor del av detta kommer från Kina, som släpper ut omkring en halv miljon ton DCM per år2 , och Indien, där DCM-utsläppen mer än fördubblades mellan 1998 och 2008.3

Oförvånande nog står Nordostasien och Indien för omkring tre fjärdedelar av den globala DCM-konsumtionen. Det används främst som extraktions- eller processlösningsmedel, men är också råvara för tillverkning av difluormetan, en annan köldmediegas, vars produktion ökade med 23 % mellan 2012 och 2015 enligt FN:s miljöprogram. Man behöver inte vara Sherlock Holmes för att dra slutsatsen att åtminstone en del av DCM i atmosfären kommer från difluormetananläggningar.

Montrealändringar

DCM:s hot mot ozonskiktet bör bekämpas på flera fronter. Att erkänna att problemet existerar skulle vara ett bra första steg. I en vitbok om DCM hävdar till exempel European Chlorinated Solvent Association att ” does not deplete the ozone layer. ”4 Industrigrupper bör se över detta yttrande mot bakgrund av de atmosfäriska bevisen.

Kemikalieindustrin måste också minska sina DCM-utsläpp. Detta bör inbegripa större öppenhet om hur mycket DCM som används i dess processer och en samarbetsinriktad strategi för att begränsa utsläppen. Den kan lära sig av läkemedelsindustrin, som har varit proaktiv när det gäller att avvänja sig från DCM och förbättra utbytet av kunskap och bästa praxis genom initiativ som ACS Green Chemistry Institute Pharmaceutical Roundtable.5 Samtidigt skulle lokala kampanjer för övervakning av atmosfären i Indien och Kina hjälpa till att bättre förstå DCM:s inverkan och lokalisera utsläppskällorna.

Montrealprotokollet skulle också kunna spela en viktig roll. En av dess stora styrkor är att det kan uppdateras för att ta hänsyn till ny vetenskaplig kunskap. Senast fastställdes i Kigaliändringen, som man enades om i oktober 2016, ett nytt åtagande att minska användningen av fluorkolväten (HFC), inklusive difluormetan. Dessa föreningar har bidragit till att ersätta CFC, men deras globala uppvärmningspotential kan vara tusentals gånger större än koldioxid, och de förvärrar klimatförändringarna. Om Kigaliändringen ratificeras kommer Indien, Kina och andra utvecklingsländer att börja minska sin HFC-produktion från mitten till slutet av 2020-talet och sänka den med mer än 80 procent fram till 2040-talet.

Under denna period kan dock produktionen av difluormetan mycket väl öka. Det beror på att det har en lägre global uppvärmningspotential än de flesta andra HFC-fluorkarboner, och därför kan det komma att ersätta dem i luftkonditioneringsapparater. Upptäckterna om DCM i atmosfären bör leda till diskussioner vid nästa protokollmöte i november, som syftar till att avvärja de negativa konsekvenserna av en ökad användning av difluormetan.

De kinesiska kemiföretagen lobbade hårt mot ändringen i Kigali – de hade trots allt gjort stora investeringar i HFC-produktion och affärerna blomstrar. Men den kinesiska regeringen använder sig alltmer av sina muskler för att upprätthålla föroreningskontroller, och den bör nu rikta sin uppmärksamhet mot DCM. Om Kigali-tillägget kan kontrollera HFC, finns det goda chanser att ytterligare ändringar av Montrealprotokollet kan begränsa utsläppen av kemins favoritklorerade lösningsmedel.

Acknowledgement

Tack till Tom Welton vid Imperial College London och Emma Elvidge vid University of East Anglia för hjälpsamma diskussioner.