Freony – właściwości, zastosowanie i szkodliwość dla środowiska

Freony (z ang. chlorofluorocarbons, CFC) to związki fluoru, chloru i węgla. Niekiedy cząsteczki te zawierają również atom bromu. Ich odkrywcą był Thomas Midgley. W 1928 r. połączył chlor, fluor i węgiel, tworząc właśnie freon.

Odkrycie tej niepalnej, nietoksycznej i nieszkodliwej dla człowieka substancji umożliwiło sprzedaż lodówek osobom prywatnym. Nie było to wcześniej możliwe, ponieważ stosowane płyny chłodnicze były łatwopalne i wybuchowe. Tym samym korzystanie z chłodziarek wymagało profesjonalnego nadzoru. Freony zdecydowanie ułatwiły życie. Tę grupę chloro- i fluoropochodnych węglowodorów nasyconych (alifatycznych) wprowadzono do produkcji na szeroką skalę w 1930 roku.

Najbardziej znanym, a zarazem najczęściej używanym freonem jest dichlorodifluorometan, znany również jako R-12o. Jego nazwa handlowa to Freon-12. Nieco mniej znanym, za to pierwszym szeroko stosowanym czynnikiem chłodzącym jest trichlorofluorometan, określany jako R-11. Nazwa handlowa związku to Freon-11. Warto wspomnieć, że słowo Freon jest zarejestrowanym znakiem handlowym należącym do koncernu DuPont.

Co wiemy o właściwościach freonów? W temperaturze pokojowej i ciśnieniu atmosferycznym są gazami, zaś w instalacjach chłodniczych przyjmują postać cieczy. Są nietoksyczne i niepalne, maja specyficzny zapach. Nie mieszają się z wodą. Cechują się dużą trwałością chemiczną.

W 1974 r., chemicy Frank Sherwood Rowland i Mario Molina wysunęli tezę, że freony mogą niszczyć warstwę ozonową. Ich opinia wywołała wówczas falę krytyki. Badania jednak potwierdziły te przypuszczenia, a naukowcy za swe odkrycie w 1995 r. otrzymali Nagrodę Nobla. Dziś freony cieszą się złą sławą.

Wiadomo bowiem, że mają szkodliwe działanie na środowisko - biorą udział w powiększaniu się efektu cieplarnianego. Jedną z głównych przyczyn zanikania warstwy ozonowej w atmosferze Ziemi jest właśnie ich emisja. To dlatego w latach 90. XX wieku freony zaczęły być wycofywane z użytku. Wyjątek stanowią freony typu 123 i freon 134, które uznano za ekologicznie dopuszczalne.

Głównym następcą freonu R12 jako cieczy chłodniczej stał się R 134a (1,1,1,2-tetrafluoroetan), który jest fluorowanym węglowodorem zawierającym niepodstawione atomy wodoru (nie zawiera chloru).

Freony do niedawna posiadały szerokie zastosowanie jako:

• ciecze robocze w chłodziarkach (czynnik chłodniczy),
• gaz nośny w aerozolowych kosmetykach (dezodorantach i środkach owadobójczych),
• składnik używany do produkcji spienionych tworzyw sztucznych oraz spienionych polimerów,
• substancja obecna w instalacjach i urządzeniach klimatyzacyjnych, sprężarkach i gaśnicach,
• czynnik stosowany w produkcji preparatów do mycia urządzeń elektronicznych i rozpuszczalników,
• dodatek do lakierów w przemyśle motoryzacyjnym.

Freony w latach 90. XX wieku uznano za szkodliwe dla środowiska i człowieka. Badania dowiodły, że ich emisja przyczynia się do zanikania ziemskiej warstwy ozonowej.

W 1987 r. podpisano Protokół Montrealski, który nakazywał eliminowanie związków chemicznych zagrażających warstwie ozonowej (w atmosferze ziemskiej, na wysokości od 10 do 50 km, występuje warstwa o podwyższonej koncentracji ozonu (O3)).

Ponieważ freony są trwałe chemicznie, w niezmienionej formie przenikają do ozonosfery. Pod wpływem promieniowania ultrafioletowego ulegają fotolizie, w wyniku czego uwalniane zostają atomy chloru.

W wyniku reakcji reaktywne atomy chloru rozkładają cząsteczki ozonu do tlenu. Spadek stężenia ozonu przyczynia się do powstania dziury ozonowej (zmniejszenie koncentracji ozonu w ozonosferze jest nazywane dziurą ozonową). Freony utrzymują się w atmosferze ziemskiej przez setki lat, ponieważ ich cząsteczki nie wchodzą w reakcję z innymi substancjami, nie rozpadają się w troposferze.

Freony nie stanowią bezpośredniego zagrożenia dla człowieka. Ich szkodliwy wpływ ma charakter pośredni. Oznacza to, że uszkodzenie warstwy ozonowej zwiększa działanie promieniowania UV. Tym samym promienie ultrafioletowe dociera do nas w większym stopniu. To przyczynia się do wzrostu przypadków chorób nowotworowych, sprzyja uszkodzeniom skóry (oparzenia słoneczne) czy zachorowaniom na zaćmę.