Cosa sono gli idroclorofluorocarburi (HCFC)?

Gli HCFC sono composti contenenti carbonio, idrogeno, cloro e fluoro. L’industria e la comunità scientifica considerano alcune sostanze chimiche di questa classe di composti come alternative temporanee accettabili ai clorofluorocarburi. Gli HCFC hanno una vita atmosferica più breve dei CFC e forniscono meno cloro reattivo alla stratosfera dove si trova lo “strato di ozono”. Di conseguenza, ci si aspetta che queste sostanze chimiche contribuiscano molto meno alla riduzione dell’ozono stratosferico rispetto ai CFC. Poiché contengono ancora cloro e hanno il potenziale di distruggere l’ozono stratosferico, sono visti solo come sostituti temporanei dei CFC. L’attuale legislazione internazionale ha imposto dei limiti di produzione per gli HCFC; la produzione è vietata dopo il 2020 nei paesi sviluppati e dopo il 2030 nei paesi in via di sviluppo.

Figura 1. Cambiamenti atmosferici osservati per gli alocarburi sostitutivi dal NOAA/GML Flask Sampling Network.

Gli HCFC sono meno stabili dei CFC perché le molecole HCFC contengono legami carbonio-idrogeno. L’idrogeno, quando è attaccato al carbonio in composti organici come questi, è attaccato dal radicale idrossile nella parte inferiore dell’atmosfera conosciuta come la troposfera. (I CFC, poiché non contengono idrogeno e, quindi, nessun legame carbonio-idrogeno, non vengono distrutti dal radicale idrossile). Quando gli HCFC sono ossidati nella troposfera, il cloro rilasciato si combina tipicamente con altre sostanze chimiche per formare composti che si dissolvono in acqua e ghiaccio e vengono rimossi dall’atmosfera tramite precipitazioni. Quando gli HCFC vengono distrutti in questo modo, il loro cloro non raggiunge la stratosfera e non contribuisce alla distruzione dell’ozono.

Una certa parte delle molecole di HCFC rilasciate nell’atmosfera raggiungerà la stratosfera e vi sarà distrutta dalla fotolisi (decomposizione avviata dalla luce). Il cloro rilasciato nella stratosfera può quindi partecipare a reazioni di riduzione dell’ozono come fa il cloro liberato dalla fotolisi dei CFC. Poiché gli HCFC sono degradati significativamente da due meccanismi nell’atmosfera (al contrario dei CFC che sono distrutti quasi esclusivamente dalla fotolisi nella stratosfera), e poiché i tassi di fotolisi degli HCFC sono generalmente più lenti di quelli dei CFC, viene rilasciato proporzionalmente meno cloro dagli HCFC nella stratosfera inferiore rispetto ai CFC. Queste proprietà spiegano perché ci si aspetta che gli HCFC riducano molto meno l’ozono stratosferico rispetto a quantità equivalenti di CFC.

Come sono cambiate le concentrazioni atmosferiche di HCFC nel tempo?

Misure regolari e accurate dell’aria da località remote mostrano che le concentrazioni globali di HCFC sono aumentate rapidamente nel tempo. Questo aumento può essere attribuito all’aumento dell’uso degli HCFC come sostituti dei CFC e di altre sostanze chimiche come solventi/pulitori, refrigeranti, agenti soffianti, fluidi per aria condizionata, ecc, a partire dalla fine degli anni ’80 e l’inizio degli anni ’90. Le misurazioni dell’aria immagazzinata in contenitori originariamente riempiti già nel 1977 e le misurazioni di aria ancora più vecchia intrappolata nella neve sopra l’Antartide o la Groenlandia hanno permesso agli scienziati del NOAA, del CSIRO (Australia) e dell’Università di East Anglia (Regno Unito) di ricostruire come le concentrazioni di questi gas sono cambiate nell’atmosfera negli ultimi 100 anni. Il quadro che emerge è quello in cui gli HCFC non erano presenti nell’atmosfera nella prima parte del 20° secolo. Una volta che il loro uso è stato incoraggiato per aiutare ad accelerare l’eliminazione dei CFC e dei relativi gas dannosi per l’ozono, le concentrazioni di HCFC sono aumentate rapidamente da zero alle quantità osservate oggi.

Per quanto riguarda l’impoverimento dell’ozono stratosferico, gli aumenti delle concentrazioni di HCFC hanno compensato le diminuzioni osservate nelle concentrazioni atmosferiche dei CFC e di altri prodotti chimici che impoveriscono l’ozono?

L’equilibrio dell’ozono nella stratosfera è determinato da una serie di fattori importanti tra cui la concentrazione di cloro e bromo reattivi. Gli aumenti drammatici della concentrazione di cloro e bromo nella stratosfera a partire dagli anni ’50 hanno portato ad una maggiore distruzione dell’ozono. La distruzione è più evidente durante la primavera (settembre-novembre) sull’Antartide, ma è anche osservata in misura minore sull’Artico durante marzo-maggio e sulle medie latitudini durante tutto l’anno. Tuttavia, le misurazioni del NOAA di CFC, HCFC e altre sostanze che distruggono l’ozono mostrano che la quantità totale di cloro e bromo nell’atmosfera ha cominciato a diminuire negli anni 90! Questa diminuzione è un risultato diretto di molte nazioni che hanno aderito ai regolamenti delineati nel Protocollo di Montreal per limitare la produzione di sostanze che distruggono l’ozono. Così, mentre le concentrazioni atmosferiche di HCFC hanno continuato ad aumentare nell’atmosfera, le diminuzioni osservate fino ad oggi per le sostanze più potenti che distruggono l’ozono (come i CFC e il cloroformio di metile) hanno più che compensato l’aumento dell’influenza degli HCFC. I regolamenti del Protocollo di Montreal che limitano ed eventualmente eliminano la produzione di HCFC sono concepiti con l’intento che gli HCFC non diventino un problema maggiore dei CFC che hanno sostituito.

Cosa forniscono le misurazioni NOAA/GML ai responsabili delle politiche pubbliche, al pubblico in generale e alla comunità scientifica?

Le misurazioni NOAA/GML consentono il quadro più completo e coerente delle concentrazioni globali di gas in traccia e dei cambiamenti di tali concentrazioni nel tempo. I gas in traccia che misuriamo giocano un ruolo importante nel determinare le quantità di ozono nella stratosfera. Influenzano anche fortemente l’equilibrio del calore nell’atmosfera perché assorbono la luce e perché influenzano altri gas che assorbono la luce (ozono nella stratosfera). Solo con il monitoraggio continuo di Cl, Br, aerosol e temperature saremo in grado di rispondere alle domande:

• Il protocollo di Montreal funziona?
• Il recupero dello strato di ozono procede come previsto?
• Esistono lacune importanti nella nostra comprensione dei fenomeni di impoverimento dell’ozono?
• L’aumento dei gas serra sta ritardando il recupero dello strato di ozono?

Per ulteriori informazioni, contattare:
Dr. Stephen A. Montzka; telefono: (303)-497-6657