سرمازاهای بی‌ضررجایگزین کلروفلوروکربن‌ها

چندین سال پیش شرکت شیمیایی دوپنت (در آمریکا) اعلام کرد که امتیاز اختراع مواد جایگزین کلروفلوروکربن‌ها (CFC) را به ثبت رسانده است و به زودی تولید آن‌ها را آغاز خواهد کرد. کلروفلوروکربن‌ها موادی شیمیایی هستند که سبب تخریب لایه‌ی اوزون در جو زمین می‌شوند. ترکیب‌های جدیدی که این شرکت به آن دست یافته است می‌تواند راه حل مهمی باشد برای کاهش موقت آثار زیانبار کلروفلورو کربن‌ها، تا زمانی که دستگاه‌های سرد کننده‌ی جدیدی طراحی شوند که با فلوروکربن‌های بی‌ضرر برای لایه‌ی اوزون ـ مانند فلوروکربن a 134 ـ بتوانند کار کنند.
دستگاههای سردکننده‌ی جدیدی که به مواد سرمازای جدید کار می‌کنند بازار می‌آیند. شرکت ایتالیایی زانوسی مدل‌های جدیدی از یخچال‌های خانگی عرضه می‌کند که در آنها نصف مدل‌های قبلی CFC به کار برده می‌شود. این شرکت تصمیم دارد پس از دریافت نتایج آزمایس‌های انجام شده در ومرد میزان سمی بودن a134، در صورت تأیید، تولید یخچال‌هایی را که با این ماده‌ی سرمازا کار می‌کنند آغاز کند. شرکت زانوسی برای تولید این یخچال در مدت یک سال برنامه ریزی کرده است. اما برای مصرف کنندگان صنعتی CFC، تولید دستگاه‌ها و تجهیزات اصلاح شده برای کار با مواد جدید مدت بسیار بیشتری طول خواهد کشید و هزینه‌ی بسیار زیادتری نیز خواهد داشت.
شرکت دوپنت بزرگترین تولید کننده‌ی کلروفلوروکربن‌ها در دنیاست. اما طی موافقتنامه‌ای که به امضا رسید و به پروتکل مونترال معروف شد، قرار است که دیگر هیچ نوع CFC تولید و مصرف نشود. بنابزاین تعجبی ندارد که این شرکت از

پیشگامان تولید مواد بی‌ضرر جایگزین CFC باشد.

نخستین ترکیب (مخلوط) جایگزین، که شامل کلروفلورو کربن‌های 22، a152، و CFC جدیدی به نام 124 است، بویژه برای لوازم خانگی و دستگاه تهویه‌ی اتومبیل‌ها در نظر گرفته شده است. چون ساختن کارخانه‌های لازم برای تولید انبوه و اقتصادی CFC 124 تا 4 سال دیگر به طول خواهد انجامید، ممکن است شرکت دوپنت مجبور شود از یکی از CFCهایی که قرار است از رده خارج شوند، یعنی 114 به جای 124 در ترکیب‌های جدید استفاده کند تا بتواند هرچه زودتر این ترکیب‌ها را به بازار عرضه کند.
CFCهایی که قرار است تولید و مصرف آنها قدغن شود بسیار پایدارند و از این رو می‌توانند به استراتوسفر برسند، کلر آزاد کنند (که همین عامل از بین بردن اوزون است) و مدت‌های زیادی بدون تغییر در جو زمین باقی بمانند. جایگزین‌های ابداعی دوپنت، مخلوط‌هایی از CFCهایی هستند که پایداری کمتری دارند و میزان خسارت آنها به لایه‌ی اوزون فقط 3درصد CFCهای ممنوع شده است.
قرار است این مواد جایگزین کلروفلوروکربن‌های 11 و12، به عنوان ماده‌ی سرمازا، بشوند. اگرچه این جایگزین موقتی است و در آینده مواد کاملا بی‌ضرری باید به کار برده شود.
همزمان با این اقدامات، شرکت دوپنت در حال ساختن یک کارخانه‌ی 25 میلیون دلاری برای تولید فلوروکربن a134 است. ماده‌ای که کلر ندارد و آسیبی به لایه‌ی اوزون نمی‌رساند.
مواد سرمازا، مانند فرئون 11 و 12، بر اثر کاهش فشار تبخیر می‌شوند و گرمای محیط را جذب می‌کنند. در قسمت دیگری از دستگاخ‌های برودتی، یعنی در کنانسور، مقداری از گرمای ایم ماده گرفته می‌شود، و سپس در کمپرسوری که آن را متراکم می‌کند گرمای بیشتری از آن گرفته می‌شود. دست آخر، ماده‌ی سرمازای متراکم شده دوباره به سیستم خنک کننده یخچال باز می‌گردد. این چرخه به طور پیوسته در یخچال تکرار می‌شود.
ظرفیت گرمایی ماده‌ی سرمازا، و نتطه‌ی جوش آن در فشارهای مختلف، دو عامل تعیین کننده‌ی حجم و استحکام لوله‌ها و کمپرسوری است که باید در یخچال برای تولید سرمای مناسب به کار برد. برای مواد سرمازای جدید با خواص جدید، مانند a 134، معیارها تغییر می‌کنند. بنابراین شرکت‌های صنعتی و مصرف‌ کننده‌ها باید دستگاه‌ها و تجهیزات خود را تعویض کنند، چون از ماده‌ی سرمازای جدید در یخچال‌های قدیمی نمی‌توان استفاده کرد.
مخلوط‌های جدید دوپنت "ناهمجوش" (آزئوتروپ) هستند، یعنی خواص فیزیکی‌ای دارند که ترکیبی است از خواص اجزای تشکیل دهنده‌ی آنها. به همین دلیل این مخلوط‌ها را می‌توان طوری تنظیم کرد که خواص آنها مشابه CFCهای 11 و 12 (متداولترین مواد سرمازای مصرفی در یخچال‌های امروزی) باشند. اخیرا مخلوط‌هایی از سه کلروفلوروکربن یا فلوروکربن ساخته شده است که نقطه جوش آنها در فشارهای مختلف در حدود 25 درصد 12CFC است.
مشکل مخلوط‌های ناهمجوش این است که اجزای آنها در دماهای مختلف می‌جوشند، و بنابراین در هر دما و فشار معین در سیستم، ترکیب بخار روی مایع با ترکیب خود مایع تفاوت دارد. اگر بخار به بیرون نشت کند، اجزای تبخیر شده به مقداری بیشتر از اجزائی که هنوز به حالت مایع هستند از سیستم خارج می‌شوند. از لحاظ نظری این فرایند سبب تغییر ترکیب، و نیز تغییر خواص سرمازایی مایع سرمازا می‌شود.
اما متخصصان دوپنت می‌گویند که مخلوط‌های ابداعی آنها با مدل‌های نظری کمی تفاوت دارند. یکی از کارشناسان این شرکت می‌گوید که ترکیب شیمیایی مخلوط‌ها به آن اندازه‌ای که قوانین گازها پیش بینی می‌کنند تغییر نمی‌کند. در نتیجه خواص سرمازایی مخلوط‌ها، در مقایسه با 12CFC، تغییر چشمگیری نمی‌کند، حتی اگر مقدار نشت زیاد باشد.