Изобретение и инновация (3)⁠⁠1

Продолжаем знакомиться с книжкой Вацлава Смила.
Предыдущие части выложены в серии.

Фреон и компания

Трудно назвать более вездесущей вещи в быту, чем холодильник или кондиционер. Конструкцию из компрессора, конденсатора, расширительного клапана и испарителя Якоб Перкинс придумал ещё в далёком 1834 году, а вот с поиском подходящего хладагента не заладилось. Первое поколение включало в себя всё, что попадало изобретателям под руку. В него вошли разнообразные газы, начиная с метана и заканчивая диоксидом серы. Но им всем было далеко до идеала, который должен быть негорюч, неядовит и достаточно инертен. Это особенно было важно для бытовых холодильников, производителем которых примерно век назад стала всё та же Дженерал Моторс. Поиском хладагента занялись всё те же Кеттеринг с Миджли. И они нашли фреон, который Миджли представил на заседании Американского Химического общества оригинальным образом: он вдыхал порцию газа, после чего гасил выдохом пламя свечи.

Патентованный аппарат конструкции Томпсона

Бытовые холодильники начали свою победную поступь по планете. В 1929 году GM произвели свой миллионный холодильник, через три года их число утроилось, несмотря на Великую Депрессию. Успех повторился в послевоенных Европе и Азии, и к началу семидесятых во всех развитых странах было больше холодильников, чем цветных телевизоров. А ещё кондиционеры! И все они работали на фреонах, производство которых в 1974 году превысило 800 тысяч тонн.

Примерно к этому же времени Джеймс Лавлок занялся измерением концентрации фреонов в атмосфере. Оказалось, она постоянно росла. Очевидно, эти газы слишком медленно разрушались. И примерно тогда же последовали первые предположения о том, что оксиды хлора могут разрушать озоновый слой нашей планеты. Был предложен механизм этого разрушения, за который его авторы впоследствии получили Нобелевскую премию по химии. Молекулы фреонов теряют свой хлор под влиянием солнечной радиации. Этот атом забирает один атом кислорода у озона, превращая его в кислород, а впоследствии теряет этот атом, становясь готовым к новому циклу. Такое каталитическое действие приводит к тому, что один-единственный атом хлора может разрушить порядка 100 тысяч молекул озона.

Очень плохо жить без стратосферного озона. Он защищает нас от губительного солнечного ультрафиолета. Озоновый слой дал развиться современной жизни. Особенно страдают от ультрафиолета морские флора и фауна, но и нам пришлось бы несладко. Поэтому запреты и ограничения начались практически сразу после высказывания учёными своих опасений, в середине семидесятых. Ведущими стали страны Запада. В марте 1985 года была подписана Венская конвенция об охране озонового слоя. Она пришлась как нельзя вовремя, поскольку примерно тогда же было экспериментально подтверждено истощение озонового слоя над Антарктикой, приводящее к образованию озоновых дыр. В 1986 году с помощью воздушных шаров было доказано протекание реакций хлора на краях полярных стратосферных облаков. Промышленность охотно согласилась предоставить замену фреонам, тем более, что альтернативы стоили в 5-10 раз дороже.

К 2010 году все страны должны были отказаться от хлорфторуглеродов. Снижение их производства привело к постепенному снижению концентрации вредоносных хладагентов в стратосфере. Озоновый слой тоже потихоньку стал восстанавливаться. По оценкам ООН, к 2060 году мы вернёмся к уровням семидесятых годов прошлого века. Надо, однако, сказать, что площадь озоновой дыры, а также её контуры, постоянно меняются.

Уровни озона в южном полушарии в октябре 2021 года

Расчёты показывают, что при отсутствии запрета рост производства фреонов привёл бы в худшем случае к разрушению 17 процентов озонового слоя уже к 2020 году, а к 2065 году от озона осталась бы всего лишь треть, а ультрафиолет удвоил бы раздражения кожи у жителей умеренных широт. Короче, оно стоило того.

Тема закрыта? Как бы не так. Снова появились проблемы, откуда их не ждали. Современные хладагенты, будучи хлорфторуглеродами, оказались сильнейшими парниковыми газами. Снова нам нужна альтернатива, ведь отказаться от холодильников и кондиционеров мы не в состоянии. Выбор из того, что осталось, увы, невелик. Так что исследователи возвращаются к «старым добрым» хладагентам первого поколения, включая углекислый газ, аммиак и углеводороды.

Эта история, в отличие от истории тетраэтилсвинца, о вреде которого было известно с самого начала, послужила иллюстрацией по-настоящему непредвиденной неудачи изобретения. По этой причине автор не разделяет воплей в сторону «самого вредного изобретателя в истории» Миджли. В мире есть достаточно полезных вещей, которые обратили во вред. Никто ведь не обвиняет Даймлера, Бенца и Майбаха за то, что под колёсами их изобретения погибает 1,2 миллиона человек ежегодно.

Я где-то читал, что вся эта история вокруг запрета фреонов послужила средством для обогащения производителей холодильной техники. Есть скептики, отрицающие истощение озонового слоя или разрушительное влияние фреонов. Однако наука собрала достаточно доказательств, как и в более общем случае антропогенного влияния на климат. Наша вина бесспорна, и если мы можем сделать что-то для восстановления – должны делать. А если не можем – пытаться жить с этим.