Химия

В 1980-х годах большую популярность приобрела борьба с озоновыми дырами. Из-за нее хладагенты из хлорфторгулеродов заменили на аналоги из гидрофторуглеродов. Теперь ученые выяснили, что эта замена — как и следующие за ней, уже в рамках борьбы с глобальным потеплением — ведет к накоплению в атмосфере довольно опасных «вечных химикатов».

Последние десятки лет ученые все активнее изучают так называемые «вечные химикаты», также известные как ПФАС (перфторалкильные и полифторалкильные соединения). Один из самых массовых из них — трифторуксусная кислота. Уточнение вреда от ПФАС все еще идет, на сегодня его уже связали с ростом риска выкидышей, снижением фертильности и гипертензией у беременных. Другие работы указывают на снижение эффективности вакцин из-за ПФАС и другие негативные последствия для иммунитета. Часть ПФАС (хотя и не трифторуксусную кислоту, о которой пойдет речь ниже) считают установленными канцерогенами первой группы. А еще они нарушают работу части желез внутренней секреции. Неприятной особенностью этих соединений остается их практическая неразрушимость в земных природных условиях на разумных отрезках времени (откуда и название «вечные химикаты»).

Идут попытки ограничить использование то тефлона, то изоляции на основе ПФАС, то фум-лент (на той же основе), но успехи пока ограниченные. Что еще хуже, источниками этих соединений могут быть другие продукты химической промышленности, в которых исходно никаких ПФАС не было и не планировалось.

Ученые из Великобритании опубликовали в Geophysical Research Letters работу, где попытались уточнить вклад в накопление ПФАС в атмосфере именно от таких источников. Результаты оказались достаточно неутешительны: авторы работы прогнозируют, что пик накопления «вечных химикатов» в атмосфере придется на период от наших дней до 2100 года.

Для борьбы с озоновыми дырами вместо хлорфторуглеродов как хладагенты в холодильниках, кондиционерах и так далее стали использовать гидрофторуглероды. Они нейтральны по отношению к озону. Но оказалось, что их распад в земных условиях ведет к появлению трифторуксусной кислоты. В последние годы гидрофторуглероды попытались заменить на гидрофторолефины. Но выяснилось, что и их распад — источник «вечных химикатов».

Авторы работы показали, что общее количество трифторуксусной кислоты, получаемой из этих соединений, выросло в 2000-2022 годах в 6,8 раз. За этот период они добавили в атмосферу 0,335 миллиона тонн «вечных химикатов». Наибольший вклад внесли стандартные хладагенты без хлорфторуглеродов — например, HCFC-123, HCFC-124 и HFC-134a.

Ученые предлагают более тесно отслеживать объемы использования таких хладагентов, но непонятно, как это поможет обратить ситуацию вспять. Возврат к хлорфторуглеродам явно не произойдет. Другие хладагенты либо существенно менее эффективны — то есть их внедрение увеличит расход энергии, — либо в итоге продуцируют «вечные химикаты». Есть и исключения (пропан, изобутан, аммиак), но аммиак токсичен, а пропан и изобутан взрывоопасен, что делает опасной любую их утечку. Поэтому тот же изобутан применяют в холодильниках, где даже полная утечка не даст мощный взрыв, но практически не используют в кондиционерах, где объем хладагента уже довольно опасен.

Существуют соединения, которые и относительно эффективны как хладагенты (в некоторых диапазонах температур охлаждения, для специализированных установок глубокого охлаждения), и не дают «вечных химикатов», например, элегаз. Однако его широкое внедрение еще менее вероятно, потому что это сверхмощный парниковый газ. Кроме того, компрессоры на нем требуют давлений несколько выше, чем в современных холодильниках.

Все это значит, что пока проблема «вечных химикатов», получаемых как побочный продукт борьбы с озоновыми дырами и глобальным потеплением, выглядит трудно решаемой на практике. В связи с этим прогноз авторов о росте концентрации трифторуксусной кислоты в атмосфере в 2025-2100 годах выглядит вполне оправданным.