Fluorchlorkohlenwasserstoffe, allgemein bekannt als FCKW, wurden einst als technologischer Durchbruch auf dem Gebiet der Kälte- und Klimatechnik gefeiert. Während ihre einzigartigen chemischen Eigenschaften sie ideal für den Einsatz in diesen Anwendungen machten – sowie in Lösungsmitteln, Schaumisolierungen und Aerosol-Treibmitteln – machten sie die Stabilität von FCKWs auch zu einer erheblichen Gefahr für die Umwelt. Es stellte sich also die Frage: Wie konnte eine so stabile Verbindung eine solche Bedrohung darstellen? Wir haben die Antwort und mehr unten, also lies weiter!
Was sind FCKW?
Fluorchlorkohlenwasserstoffe (FCKW) sind eine Klasse organischer Verbindungen, die Kohlenstoff-, Chlor- und Fluoratome enthalten. Sie sind sehr stabil und reagieren nicht leicht mit anderen Substanzen. Diese Stabilität machte sie ideal für den Einsatz in verschiedenen Anwendungen wie Kältemitteln, Lösungsmitteln und Aerosol-Treibmitteln. Aufgrund ihrer chemischen Eigenschaften sind sie als ozonabbauende Stoffe aber auch umweltgefährdend.
Die Verwendung von FCKW (sowie Halonen, Trichlorethan und anderen ozonabbauenden Substanzen) wurde dank der einzigen universellen Ratifizierung eines Abkommens in der Geschichte weltweit verboten.
Wenn FCKW in die Atmosphäre freigesetzt werden, können sie in die Stratosphäre aufsteigen, wo sie durch ultraviolette (UV) Strahlung der Sonne abgebaut werden können. Dieser Abbau setzt Chloratome frei, die dann mit Ozonmolekülen reagieren können. Bei diesen Reaktionen reagiert Chlor mit einem Ozonmolekül unter Bildung von Chlormonoxid und Sauerstoffgas. Das Chlormonoxid kann dann mit einem anderen Ozonmolekül reagieren, um ein weiteres Chloratom freizusetzen, und der Kreislauf geht schnell weiter. Dies führt zu einem Abbau der Ozonschicht und einer Verringerung ihrer Fähigkeit, schädliche UV-Strahlung daran zu hindern, die darunter liegende Oberfläche zu erreichen.
Warum sind sie so schädlich?
Der Abbau der Ozonschicht hat erhebliche Auswirkungen auf Gesundheit und Umwelt. Erhöhte UV-Strahlung kann das Auftreten von Hautkrebs, grauem Star und anderen Gesundheitsproblemen bei Menschen und Tieren erhöhen. Es kann auch zu einer verringerten landwirtschaftlichen Produktivität und geschädigten Meeresökosystemen führen.
Neben ihrer Wirkung auf die Ozonschicht sind FCKW starke Treibhausgase. Sie haben ein hohes Treibhauspotenzial, was bedeutet, dass sie eine starke Fähigkeit haben, Wärme in der Atmosphäre einzufangen. Dies ist auf das Vorhandensein von Fluoratomen in CFC-Molekülen zurückzuführen, die sehr elektronegativ sind und zur Fähigkeit des Moleküls beitragen, Infrarotstrahlung zu absorbieren, Wärme zu absorbieren, die sowohl in die Atmosphäre als auch aus ihr austritt, und zum Klimawandel beizutragen. Obwohl Ozon auch ein Treibhausgas ist, überwogen seine schützenden Vorteile bei weitem die Treibhauseigenschaften.
Treibhausgase fangen sowohl die von der Sonne emittierte als auch die von der Planetenoberfläche zurückreflektierte Strahlung ein und verursachen einen Erwärmungseffekt, der verstärkt werden kann.
Montreal-Protokoll
Um die von FCKW ausgehenden Umweltgefahren anzugehen, wurde 1987 das Montrealer Protokoll unterzeichnet. Das Protokoll verpflichtete die Länder, die Produktion und den Verbrauch von ozonabbauenden Substanzen, einschließlich FCKW, Halonen und anderen Chemikalien, schrittweise einzustellen. Der Ausstieg aus FCKW hat zur Entwicklung und Verwendung von alternativen Chemikalien wie Fluorkohlenwasserstoffen (HFKW) geführt, die weniger umweltschädlich sind.
Heute wird der Vertrag angesichts neuer wissenschaftlicher, technischer und wirtschaftlicher Entwicklungen weiterentwickelt, wobei die jüngste wichtige Ergänzung die Kigali-Änderung von 2016 ist. Diese Änderung zielt darauf ab, die Verwendung von HFKW bis 80 um 2047 % zu reduzieren. Während HFKW a zufriedenstellende Alternative, als FCKW weltweit abgeschafft wurden, sind sie immer noch Treibhausgase mit dem Potenzial, für sich genommen zur Erderwärmung beizutragen.
Der Erfolg des Montrealer Protokolls lässt sich auf mehrere Faktoren zurückführen. Erstens basierte es auf wissenschaftlichen Erkenntnissen, die die Auswirkungen von ozonabbauenden Stoffen auf die Umwelt eindeutig zeigten. Zweitens war die weltweite Reaktion auf das Thema prompt und entschlossen, wobei fast alle Länder der Welt den Vertrag unterzeichneten. Drittens bot die Entwicklung und Verwendung alternativer Chemikalien einen brauchbaren Ersatz für FCKW.
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