#Auch vermeintlich harmlose Kältemittel schädigen das Klima

Wegen ihrer ozon- und klimaschädigenden Wirkung sind einige Kältemittel, die auf langlebigen FCKW beruhen, verboten. In Kühlschränken sind daher zunehmend alternative Kältemittel im Einsatz, die in der Atmosphäre nur eine kurze Lebensdauer haben und schnell wieder verschwinden: die Hydrofluorolefine. Doch auch diese Chemikalien haben offenbar unbeabsichtigte Folgen für die Umwelt: Einige von ihnen können das langlebige Treibhausgas Fluoroform bilden, wenn sie mit Ozon reagieren, wie eine neue Studie zeigt. Das stellt ihre Einstufung als klimafreundliche Chemikalien infrage.

Sogenannte Fluorchlorkohlenwasserstoffe (FCKW) verbleiben über hunderte Jahre in der Atmosphäre, schädigen dort die Ozonschicht und sind daher seit dem Montreal-Protokoll der Vereinten Nationen aus dem Jahr 1987 verboten. Als alternative Kältemittel für Kühlschränke und Co verwendet die Industrie seither unter anderem sogenannte Hydrofluorolefine. Von diesen fluorhaltigen chemischen Verbindungen wird angenommen, dass sie in der Atmosphäre eine deutlich kürzere Lebensdauer als FCKW haben, weil sie leicht mit Hydroxylradikalen in der Luft reagieren und somit abgebaut werden, bevor sie der Ozonschicht schaden können. Doch es gibt offenbar auch eine besorgniserregende chemische Nebenreaktion, wie ein Forschungsteam nun herausgefunden hat.

Aus einigen Kältemitteln entsteht Fluoroform

Die Forschenden um Max McGillen vom französischen Nationalen Zentrum für wissenschaftliche Forschung (CNRS) in Orléans ermittelten im Labor, wie schnell sich fünf Substanzen aus der Gruppe der Hydrofluorolefin-Kältemittel chemisch verändern und welche Produkte dabei entstehen. Dabei stellten sie fest, dass aus drei der fünf Hydrofluorolefine (CH2=CHCF3, trans-CHF=CHCF3 und cis-CF3CH=CHCF3) innerhalb einiger Tage das Produkt Fluoroform (CHF3, Trifluormethan) entstand, wenn in ihrer Umgebung viel Ozon (O3) vorhanden war. Um festzustellen, ob diese Reaktion auch außerhalb des Labors abläuft, untersuchten die Forschenden anschließend die chemische Zusammensetzung der Atmosphäre und die Verteilung der darin enthaltenen Gase. Diese Analyse ergab, dass Hydrofluorolefine in der Atmosphäre sehr viel wahrscheinlicher mit Hydroxylradikalen reagieren als mit Ozon, aber dass bis zu drei Prozent aller Hydrofluorolefin-Moleküle auch mit Ozon reagieren könnten.

Demnach finden diese Nebenreaktionen zwar nur selten und sehr langsam statt, sind aber dennoch nicht harmlos, wie die Wissenschaftler berichten. Denn Fluoroform ist ein sehr langlebiges Gas, dass über eine lange Zeit in der Atmosphäre verbleibt. Dort kann es den Analysen zufolge auch in 500 Jahren noch als Treibhausgas wirken und trägt somit zur Erderwärmung bei. Die Reaktion mit Hydroxylradikalen läuft hingegen tatsächlich sehr schnell ab, so dass die meisten Hydrofluorolefine bereits nach zehn Tagen in unschädliche Stoffe umgewandelt werden, wie McGillen und seine Kollegen herausfanden.

Nicht alle Hydrofluorolefine sind klimaschädlich

Insgesamt belegt die Studie, dass moderne Kältemittel aus Hydrofluorolefinen zwar deutlich umweltfreundlicher sind als frühere FCKW-Kältemittel, doch auch sie bergen ernstzunehmende Umweltrisiken. Wegen ihres Nebenprodukts Fluoroform überschreiten einige Hydrofluorolefine die von der Weltwetterorganisation festgelegten Grenzwerte für die vertretbare Wirkung solcher Chemikalien auf die Atmosphäre. McGillen und seine Kollegen vermuten, dass weitere, bislang nicht erforschte Hydrofluorolefine bei Kontakt mit Ozon ähnliche fluorhaltige langlebige Treibhausgase bilden können wie Fluoroform. Innerhalb der Gruppe der Hydrofluorolefine gebe es aber auch Substanzen, die chemisch so aufgebaut sind, dass sie keine solchen Produkte bilden können. Mit diesem Wissen könnte die Industrie künftig die langfristige Umweltwirkung ihrer verwendeten Chemikalien besser einschätzen, hoffen die Forschenden.

Quelle: Max McGillen (CNRS) et al., Proceedings of the National Academy of Sciences, doi: 10.1073/pnas.2312714120

© wissenschaft.de – Claudia Krapp