オゾン層を破壊する「フッ素」の問題を人類はどうすれば徐々に解決できるのか？

冷媒といえば、皆さんもよくご存知のフロンですよね？しかし、冷媒は複数種類ありますが、日常生活でより一般的であるため、誰もがよりよく知っています。しかし、フロンは環境に非常に有害であるため、近年では環境への害を軽減するために冷媒が継続的に更新されてきました。

フッ素は地球の大気にどのような影響を与えるのでしょうか?

フロンは、クロロフルオロカーボン、ハイドロクロロフルオロカーボン、ハイドロフルオロカーボンの3つのカテゴリに大別されます。中でも塩素を含むフロンはオゾン層を破壊する物質です。これらの分子が成層圏の地上20キロメートルの高度まで上昇すると、炭素-塩素結合（C-Cl）が強い紫外線によって切断され、非常に活性な遊離塩素原子が放出されます。この高度域はオゾン（O 3 ）が集中している場所なので、オゾン層とも呼ばれます。遊離塩素原子はオゾン分子を酸素 (O 2 ) に変換することができます。反応中、塩素原子は消費されませんが、繰り返し反応を触媒することができるため、1 つの塩素原子は数千のオゾン分子を破壊することができます。地表近くのオゾン層は地球を守る傘なので、これらのCFCは地球を守る傘を破壊し、地球をこの強力な紫外線にさらすのと同じことになります。雨の日に傘を持っていないようなものです。私たちの体は必然的に何らかのダメージを受けますが、それによって引き起こされる病気を予測することはさらに困難です。

そのため、環境への害を減らすために冷媒を継続的に改良する必要があります。現在、当社ではR32、R125、R134a、R410aなどの第3世代冷媒を主に使用しています。

研究によると、第 3 世代の冷媒では GWP (オゾン層への損傷の度合いを表す) が大幅に減少し、第 4 世代の冷媒ではこれに基づいてさらに減少し、微小に近づいています。

したがって、第 4 世代の冷媒こそが私たちの取り組みの方向でなければなりません。ハネウェルは、2022年中国冷凍博覧会において、より環境に優しく、より効率的で、より安全な低地球温暖化係数（GWP）冷媒シリーズを発表しました。実際、欧州、米国、日本などの国々では、すでに15年ほど前から第4世代冷媒の研究が行われています。さまざまな特許は長い間先進国によって独占されてきました。別の方法を見つけることによってのみ、独自の第4世代冷媒を製造することができる。

中国のフッ素に対する解決策

中国科学院合肥物理科学研究所固体物理研究所の研究チームは、「固体-固体」相変化冷凍材料の研究において従来の考え方を打ち破り、「静水圧によって液体-固体相変化を駆動し、冷凍効果を達成する」（液体-固体）という革新的なアイデアを提案した。彼らはn-アルカン系で室温のポンジグザグ効果を実現し、環境に優しい新しい冷凍技術の開発に向けた新たなアイデアを切り開きました。

この考え方は、物質が相変化すると大きな熱差が発生するという事実を利用しています。冷凍プロセス中に物質の相変化によって大量の冷気が発生し、それによって冷凍効率が向上し、物質自体は環境にほとんど害を与えません。この技術を使用することで、冷凍効果を低下させることなく、冷媒による環境への害を大幅に低減することができます。

現在、中国は最後の種類のODSであるハイドロクロロフルオロカーボン（HCFC）の段階的廃止と代替を実施しており、2013年に冷凍、2015年に10％削減、2020年に35％削減の目標を達成し、2025年に67.5％削減の目標に向けて加速しています。第4世代冷媒の適用により、2030年までに冷凍の全体的なエネルギー効率を20％以上向上するという目標を達成し、デュアルカーボン目標に積極的に対応し、国際環境に貢献できると考えています。