Wie kann der Mensch das Problem des die Ozonschicht zerstörenden „Fluores“ schrittweise lösen?

Wenn es um Kältemittel geht, ist es jedem ein Begriff, nicht wahr: Freon? Es gibt zwar mehr als nur eine Art von Kältemittel, aber dieses ist in unserem täglichen Leben häufiger anzutreffen, sodass jeder damit besser vertraut ist. Da Freon jedoch sehr umweltschädlich ist, wurden die Kühlmittel in den letzten Jahren kontinuierlich weiterentwickelt, um die Umweltschäden zu verringern.

Wie wirkt sich Fluor auf die Erdatmosphäre aus?

Freon kann grob in drei Kategorien unterteilt werden: Fluorchlorkohlenwasserstoffe, teilhalogenierte Fluorchlorkohlenwasserstoffe und teilhalogenierte Fluorkohlenwasserstoffe. Unter ihnen ist chlorhaltiges Freon dasjenige, das die Ozonschicht zerstört. Wenn diese Moleküle in der Stratosphäre eine Höhe von 20 Kilometern über dem Boden erreichen, wird die Kohlenstoff-Chlor-Bindung (C-Cl) durch starke ultraviolette Strahlen aufgebrochen, wodurch hochaktive freie Chloratome freigesetzt werden. In diesem Höhenbereich konzentriert sich Ozon (O 3 ), weshalb man ihn auch als Ozonschicht bezeichnet. Freie Chloratome können Ozonmoleküle in Sauerstoff (O 2 ) umwandeln. Während der Reaktion wird das Chloratom nicht verbraucht, kann die Reaktion jedoch wiederholt katalysieren, sodass ein Chloratom Tausende von Ozonmolekülen zerstören kann. Die bodennahe Ozonschicht ist der Schutzschirm unserer Erde. Diese FCKWs sind also gleichbedeutend mit der Zerstörung unseres Schutzschirms und setzen die Erde diesem starken ultravioletten Licht aus. Es ist, als hätten wir an einem regnerischen Tag keinen Regenschirm. Unser Körper erleidet unweigerlich Schäden und die dadurch verursachten Krankheiten sind noch schwieriger vorherzusagen.

Aus diesem Grund müssen wir Kältemittel kontinuierlich verbessern, um die Umweltschäden zu verringern. Derzeit verwenden wir hauptsächlich Kältemittel der dritten Generation, darunter R32, R125, R134a, R410a usw.

Studien haben gezeigt, dass die Kältemittel der dritten Generation eine erhebliche Reduzierung des GWP aufweisen (das GWP stellt den Grad der Schädigung der Ozonschicht dar), während die Kältemittel der vierten Generation es auf dieser Grundlage weiter reduziert haben und sich dem infinitesimalen Wert nähern.

Deshalb muss die vierte Generation von Kältemitteln im Mittelpunkt unserer Bemühungen stehen. Auf der China Refrigeration Exhibition 2022 stellte Honeywell seine Reihe umweltfreundlicherer, effizienterer und sichererer Kältemittel mit geringem Treibhauspotenzial (GWP) vor. Tatsächlich wurde in Europa, den USA, Japan und anderen Ländern bereits vor 15 Jahren an der Erforschung von Kältemitteln der vierten Generation gearbeitet. Verschiedene Patente werden seit langem von Industrieländern monopolisiert. Nur wenn sie einen anderen Weg finden, können sie ihre eigenen Kühlmittel der vierten Generation herstellen.

Chinas Lösung für Fluorid

Ein Team des Instituts für Festkörperphysik des Hefei Institutes of Physical Science der Chinesischen Akademie der Wissenschaften durchbrach bei der Erforschung von Kühlmaterialien mit „fest-festem“ Phasenwechsel die traditionelle Denkweise und schlug die innovative Idee vor, „einen Kühleffekt durch die Anregung des flüssig-festen Phasenwechsels durch hydrostatischen Druck zu erzielen“ (flüssig-fest). Sie erzielten den Ponzig-Zack-Effekt bei Raumtemperatur im n-Alkan-System und eröffneten damit neue Ideen für die Entwicklung neuer grüner und umweltfreundlicher Kühltechnologien.

Diese Idee macht sich die Tatsache zunutze, dass beim Phasenwechsel einer Substanz ein großer Wärmeunterschied entsteht. Während des Kühlvorgangs wird durch den Phasenwechsel der Materie eine große Menge Kälte erzeugt, wodurch die Kühleffizienz verbessert wird und das Material selbst nahezu keine Umweltschäden verursacht. Durch den Einsatz dieser Technologie können wir die Umweltbelastung durch Kältemittel erheblich reduzieren, ohne die Kühlwirkung zu beeinträchtigen.

China ist derzeit dabei, die Verwendung der letzten Art ozonabbauender Stoffe, der teilhalogenierten Fluorchlorkohlenwasserstoffe (H-FCKW), schrittweise einzustellen und zu ersetzen. Das Land hat die Ziele des Einfrierens im Jahr 2013, der Reduzierung um 10 % im Jahr 2015 und der Reduzierung um 35 % im Jahr 2020 erreicht und beschleunigt seine Bemühungen, das Ziel einer Reduzierung um 67,5 % im Jahr 2025 zu erreichen. Wir sind überzeugt, dass wir mit der Anwendung von Kältemitteln der vierten Generation das Ziel einer Verbesserung der Gesamtenergieeffizienz der Kältetechnik um mehr als 20 % bis 2030 erreichen, aktiv auf die beiden Kohlenstoffziele reagieren und einen Beitrag zum internationalen Umweltschutz leisten können.