Команда ученых из UNSW обнаружила, что новейшие хладагенты на основе гидрофторолефинов (HFO), разработанные как экологически безопасная альтернатива старым веществам, частично распадаются с образованием стойких парниковых газов, способных усугублять глобальное потепление.
Хладагенты представляют собой химические вещества, которые изменяют свою фазу – переходя из жидкого состояния в газообразное и обратно – для переноса тепла. Они находят применение в холодильном оборудовании, системах кондиционирования, аэрозольных баллончиках, огнезащитных смесях и при производстве пенопластов.
Новые гидрофторолефины (HFO) являются синтетическими хладагентами нового поколения, спроектированными таким образом, чтобы их воздействие на окружающую среду было минимальным. Благодаря своей высокой реакционной активности в нижних слоях атмосферы они обладают значительно укороченным временем существования по сравнению с предыдущими аналогами.
Однако исследования показали, что распад HFO приводит к образованию фторсодержащих карбонильных соединений, таких как трифтороацетальдегид. Ключевым вопросом оставалось дальнейшее превращение этого продукта в фторформ – вещество, обладающее чрезвычайно высоким глобальным потепляющим потенциалом, что подтверждает появление опасного для климата загрязнителя.
В опубликованном в Journal of the American Chemical Society исследовании руководитель группы Dr. Christopher Hansen из UNSW отметил: «Мы не до конца понимаем экологические последствия HFO на данный момент... Мы пытаемся изменить подход науки к внедрению новых продуктов». Это заявление подчеркивает необходимость проведения проактивных исследований для оценки масштабных выбросов до наступления необратимых последствий.
Исторически использование хладагентов претерпело значительный сдвиг: первыми применялись хлорфторуглероды (CFC), способствовавшие разрушению озонового слоя, затем – гидрофторуглероды (HFC), начавшие заменять CFC с середины 1990-х годов в рамках Монреальского протокола. Несмотря на отсутствие вредного воздействия на озоновый слой, HFC оказались мощными парниковыми газами –, по словам Dr. Hansen, 1 кг фторформа, выделяемого сегодня, эквивалентен более чем 14 000 кг CO₂ в накопленном эффекте на протяжении века, что послужило основанием для их глобального сокращения с 2016 года.
Применение HFO было оправдано их коротким сроком жизни в атмосфере, что способствовало их быстрому распространению в холодильных системах, изоляционных пенных материалах и аэрозольных смесях. Однако теоретические предположения о возможности образования опасных HFC при распаде HFO долго оставались неподтвержденными из-за низкой выходности реакционных путей и ограниченной чувствительности традиционных аналитических методов.
Для преодоления этих трудностей в исследованиях были разработаны два новых метода измерения, применены разнообразные спектроскопические техники, а также смоделированы условия атмосферного давления с использованием газовых смесей. Лазер, имитирующий солнечные фотоны, использовался для инициирования фотолиза первичного продукта распада HFO, что позволило охватить весь диапазон ожидаемых атмосферных условий.
Экспериментальные данные показали, что распад HFO приводит к образованию трифтороацетальдегида с выходами, достигающими или превышающими 100% от исходных молекул, а последующий фотолиз этого соединения приводит к образованию небольшого количества фторформа. Несмотря на минимальные объемы, фторформ способен сохраняться в атмосфере до 200 лет и обладает глобальным потепляющим потенциалом, превышающим CO₂ более чем в 14 000 раз. «Мы исчерпывающе доказали, что некоторые из важнейших HFO распадаются с образованием HFC, что предоставляет первые твердые научные данные для моделирования последствий массовых выбросов», – подчеркнул Dr. Hansen. Дополнительные исследования с использованием различных длин волн света планируются для уточнения выходов реакций и пересмотра существующих экологических нормативов.
Изображение носит иллюстративный характер
Хладагенты представляют собой химические вещества, которые изменяют свою фазу – переходя из жидкого состояния в газообразное и обратно – для переноса тепла. Они находят применение в холодильном оборудовании, системах кондиционирования, аэрозольных баллончиках, огнезащитных смесях и при производстве пенопластов.
Новые гидрофторолефины (HFO) являются синтетическими хладагентами нового поколения, спроектированными таким образом, чтобы их воздействие на окружающую среду было минимальным. Благодаря своей высокой реакционной активности в нижних слоях атмосферы они обладают значительно укороченным временем существования по сравнению с предыдущими аналогами.
Однако исследования показали, что распад HFO приводит к образованию фторсодержащих карбонильных соединений, таких как трифтороацетальдегид. Ключевым вопросом оставалось дальнейшее превращение этого продукта в фторформ – вещество, обладающее чрезвычайно высоким глобальным потепляющим потенциалом, что подтверждает появление опасного для климата загрязнителя.
В опубликованном в Journal of the American Chemical Society исследовании руководитель группы Dr. Christopher Hansen из UNSW отметил: «Мы не до конца понимаем экологические последствия HFO на данный момент... Мы пытаемся изменить подход науки к внедрению новых продуктов». Это заявление подчеркивает необходимость проведения проактивных исследований для оценки масштабных выбросов до наступления необратимых последствий.
Исторически использование хладагентов претерпело значительный сдвиг: первыми применялись хлорфторуглероды (CFC), способствовавшие разрушению озонового слоя, затем – гидрофторуглероды (HFC), начавшие заменять CFC с середины 1990-х годов в рамках Монреальского протокола. Несмотря на отсутствие вредного воздействия на озоновый слой, HFC оказались мощными парниковыми газами –, по словам Dr. Hansen, 1 кг фторформа, выделяемого сегодня, эквивалентен более чем 14 000 кг CO₂ в накопленном эффекте на протяжении века, что послужило основанием для их глобального сокращения с 2016 года.
Применение HFO было оправдано их коротким сроком жизни в атмосфере, что способствовало их быстрому распространению в холодильных системах, изоляционных пенных материалах и аэрозольных смесях. Однако теоретические предположения о возможности образования опасных HFC при распаде HFO долго оставались неподтвержденными из-за низкой выходности реакционных путей и ограниченной чувствительности традиционных аналитических методов.
Для преодоления этих трудностей в исследованиях были разработаны два новых метода измерения, применены разнообразные спектроскопические техники, а также смоделированы условия атмосферного давления с использованием газовых смесей. Лазер, имитирующий солнечные фотоны, использовался для инициирования фотолиза первичного продукта распада HFO, что позволило охватить весь диапазон ожидаемых атмосферных условий.
Экспериментальные данные показали, что распад HFO приводит к образованию трифтороацетальдегида с выходами, достигающими или превышающими 100% от исходных молекул, а последующий фотолиз этого соединения приводит к образованию небольшого количества фторформа. Несмотря на минимальные объемы, фторформ способен сохраняться в атмосфере до 200 лет и обладает глобальным потепляющим потенциалом, превышающим CO₂ более чем в 14 000 раз. «Мы исчерпывающе доказали, что некоторые из важнейших HFO распадаются с образованием HFC, что предоставляет первые твердые научные данные для моделирования последствий массовых выбросов», – подчеркнул Dr. Hansen. Дополнительные исследования с использованием различных длин волн света планируются для уточнения выходов реакций и пересмотра существующих экологических нормативов.
