مشكلة التبريد:كانت مركبات الكربون الهيدروفلورية هي البديل "الأكثر أمانًا" لمادة كيميائية ضارة أخرى في الثلاجات ومكيفات الهواء - ومع وجود معاهدة للتخلص منها تدريجيًا

الولايات المتحدةصوت مجلس الشيوخ للتصديق على معاهدة دولية في سبتمبر.تم الاتفاق في 21 نوفمبر 2022 على التخلص التدريجي من فئة من المواد الكيميائية المسببة للاحتباس الحراري والتي تستخدم على نطاق واسع كمبردات في الثلاجات ومكيفات الهواء والمضخات الحرارية.

إذا كنت تشعر برؤية ديجا فو، فلا تتفاجأ.

تم تسويق هذه المواد الكيميائية، التي تسمى مركبات الهيدروفلوروكربون (HFCs)، تجاريًا في التسعينيات باعتبارها مادة كيميائية. استبدال المبردات السابقة التي كانت تعتمد على مركبات الكلوروفلوروكربون، أو مركبات الكربون الكلورية فلورية.كانت مركبات الكربون الكلورية فلورية تدمر طبقة الأوزون المرتفعة في الغلاف الجوي للأرض، وهو أمر ضروري لحماية الحياة من الأشعة فوق البنفسجية الضارة للشمس.

مركبات الكربون الهيدروفلورية أقل ضرراً من مركبات الكربون الكلورية فلورية، ولكنها تخلق مشكلة أخرى - فهي تحتوي على تأثير قوي للاحتباس الحراري التي تساهم في ظاهرة الاحتباس الحراري.

إذا كان من الممكن التخلص التدريجي من مركبات الكربون الهيدروفلورية على مستوى العالم - كما هو الحال العديد من البلدان وقد اتفقنا على القيام بذلك بموجب تعديل كيغالي لعام 2016 لبروتوكول مونتريال، وهي المعاهدة العادلة صدقت عليها الولايات المتحدةمجلس الشيوخ على تصويت الحزبين - هذا من شأنه تجنب حوالي نصف درجة مئوية ارتفاع درجات الحرارة مقارنة بعصر ما قبل الصناعة. الصين, صدقت، وهي منتج رئيسي لهذه المواد الكيميائية، على التعديل اعتبارًا من سبتمبر.15, 2021.والولايات المتحدةالانتهاء من وكالة حماية البيئة قاعدة في عام 2021 لخفض إنتاج وواردات مركبات الكربون الهيدروفلورية.

دعونا نلقي نظرة فاحصة على ماهية مركبات الكربون الهيدروفلورية وما الذي يمكن أن يحل محلها بعد ذلك.

كيف تحافظ مركبات الكربون الهيدروفلورية على برودة الغرف والطعام

تستخدم الثلاجات وتكييف الهواء تقنية تعرف باسم المضخة الحرارية.يبدو الأمر معجزة تقريبًا - تستخدم المضخات الحرارية الطاقة لإخراج الحرارة من مكان بارد وإلقائها في مكان دافئ.

هنا كيف تعمل الثلاجة:يدور السائل - مركبات الكربون الكلورية فلورية في الأيام الخوالي، والآن مركبات الكربون الهيدروفلورية - في جدران الثلاجة، ويمتص الحرارة المحيطة للحفاظ على تبريد الثلاجة.وعندما يمتص هذا السائل الحرارة، فإنه يتبخر.يتم ضخ البخار الناتج إلى الملفات الموجودة في الجزء الخلفي من الثلاجة، حيث يتم تكثيفه مرة أخرى إلى سائل تحت الضغط.في هذه العملية، يتم إطلاق الحرارة التي تم امتصاصها من داخل الثلاجة إلى الغرفة المحيطة.

مكيفات الهواء ومضخات الحرارة المنزلية تفعل الشيء نفسه:يستخدمون الضواغط والمبخرات التي تعمل بالطاقة الكهربائية لنقل الحرارة إلى داخل المنزل أو خارجه.

إن اختيار السائل المناسب للثلاجة يعني إيجاد مادة يمكن تبخيرها وتكثيفها عند درجات الحرارة المناسبة عن طريق تغيير الضغط على السائل.

يبدو أن مركبات الكربون الكلورية فلورية تناسب الفاتورة تمامًا.لم يتفاعلوا مع الأنابيب أو الضواغط لتآكل المعدات، و لم تكن سامة أو قابلة للاشتعال.

ولسوء الحظ، تبين أن الاستقرار الكيميائي لمركبات الكربون الكلورية فلورية يمثل مشكلة تهدد العالم كله، كما اكتشف العلماء في الثمانينات.وتبقى مركبات الكربون الكلورية فلورية المتسربة، ومعظمها من المعدات المهملة، في الغلاف الجوي لفترة طويلة.في النهاية يشقون طريقهم إلى طبقة الستراتوسفير، حيث يتم تدميرهم أخيرًا بواسطة الأشعة فوق البنفسجية القادمة من الشمس.ولكن عندما تتحلل، فإنها تنتج الكلور الذي يتفاعل مع طبقة الأوزون الواقية، مما يسمح للإشعاع الخطير بالمرور إلى سطح الأرض.

وعندما توقف إنتاج مركبات الكربون الكلورية فلورية في التسعينيات لحماية طبقة الأوزون، تم تطوير مواد تبريد جديدة وتحولت الصناعة إلى مركبات الكربون الهيدروفلورية.

لماذا تعتبر مركبات الكربون الهيدروفلورية مشكلة مناخية

تشبه مركبات الكربون الهيدروفلورية مركبات الكربون الكلورية فلورية ولكنها أكثر تفاعلاً في الهواء، لذا فهي لا تصل أبدًا إلى طبقة الستراتوسفير حيث يمكن أن تلحق الضرر بالدرع الإشعاعي الواقي للأرض.لقد أنقذت هذه الكائنات العالم إلى حد كبير من كارثة الأوزون الوشيكة، وهي موجودة الآن في الثلاجات والمضخات الحرارية في كل مكان.

ولكن في حين أن مركبات الكربون الهيدروفلورية التفاعل الكيميائي يمنعها من استنفاد طبقة الأوزون، وبنيتها الجزيئية تسمح لها بامتصاص الكثير من الإشعاع الحراري، مما يجعلها غازات دفيئة.مثل ثاني أكسيد الكربون على المنشطات، تعتبر مركبات الكربون الهيدروفلورية جيدة للغاية في التقاط فوتونات الأشعة تحت الحمراء المنبعثة من الأرض.بعض هذه الطاقة الإشعاعية تعمل على تسخين المناخ.

وعلى النقيض من ثنائي أكسيد الكربون، فإن مركبات الكربون الهيدروفلورية التفاعلية تستهلك عن طريق الكيمياء الموجودة في الهواء، لذا فهي تعمل على تسخين المناخ لمدة عقد أو عقدين فقط.ولكن القليل منه يقطع شوطا طويلا - فكل جزيء من مركبات الكربون الهيدروفلورية يمتص آلاف المرات من الحرارة التي يمتصها جزيء ثاني أكسيد الكربون، مما يجعلها ملوثات مناخية قوية.

مركبات الكربون الهيدروفلورية التسرب من معدات التبريد المهملة وتشير التقديرات إلى أنها تساهم بنحو 4% من انبعاثات الغازات الدفيئة على مستوى العالم، أي حوالي ضعف ما يسهم به الطيران.

ولهذا السبب حان الوقت للتوقف عن استخدام مركبات الكربون الهيدروفلورية واستبدالها بوسائل تبريد بديلة.لقد قاموا بعملهم في إنقاذ طبقة الأوزون، ولكن الآن أصبحت مركبات الكربون الهيدروفلورية مساهمًا رئيسيًا في ظاهرة الاحتباس الحراري على المدى القصير، كما أن استخداماتها لقد تزايد الاستخدام مع تزايد الطلب على التبريد حول العالم.

ما الذي يمكن أن يحل محل مركبات الكربون الهيدروفلورية؟

نظرًا لأنها قوية جدًا وقصيرة العمر، فإن إيقاف إنتاج واستخدام مركبات الكربون الهيدروفلورية يمكن أن يكون له تأثير تأثير تبريد كبير على المناخ على مدى العقدين المقبلين، وكسب الوقت بينما يقوم العالم بتحويل إمدادات الطاقة من الوقود الأحفوري إلى مصادر أنظف.

والخبر السار هو أن هناك المبردات البديلة.

تتبخر الأمونيا والهيدروكربونات مثل البيوتان في درجة حرارة الغرفة، وقد تم استخدامها كمبردات منذ أوائل القرن العشرين.هذه الغازات قصيرة العمر، لكن لها جانب سلبي.إن تفاعلها الأكبر يعني أن الضواغط والسباكة الخاصة بها يجب أن تكون أكثر مقاومة للتآكل والتسرب لتكون آمنة.

تعمل الصناعة الكيميائية على تطوير بدائل أحدث تهدف إلى أن تكون أكثر أمانًا لكل من الأشخاص والمناخ، ولكن كما رأينا مع مركبات الكربون الكلورية فلورية ومركبات الكربون الهيدروفلورية، يمكن أن يكون للمواد الكيميائية الخاملة عواقب غير مقصودة.العديد من قادة الصناعة لديهم ودعم الجهود الرامية إلى التخلص التدريجي من مركبات الكربون الهيدروفلورية.

لذا، فقد حان الوقت لجيل آخر من معدات التبريد.وكما تطورت أجهزة التلفاز والمعدات الصوتية والمصابيح الكهربائية على مدى العقود الماضية، سيتم استبدال الثلاجات ومكيفات الهواء بموجة جديدة من المنتجات المحسنة.سوف تبدو الثلاجات الجديدة وتعمل تمامًا مثل الثلاجات التي اعتدنا عليها، لكنها ستكون أكثر لطفًا على النظام المناخي.

هذه التحديثات مقال نُشر في الأصل في 4 مايو 2021، مع الولايات المتحدة.مجلس الشيوخ يصادق على تعديل كيغالي.