Siêu khí nhà kính: Nguy cơ và tháo gỡ

Khí dioxit carbonic CO₂ mấy thập niên qua đang được xem là loại khí đầu bảng gây nên hiện tượng biến đổi khí hậu toàn cầu, mối hiểm họa lớn đối với cuộc sống của loài người.

Bỗng vài năm gần đây, hydro-fluoro-carbon HFC nổi lên là một loại khí nhà kính mới có tác hại chục ngàn lần hơn và được trở thành một thứ “siêu khí nhà kính”. Như vậy, chưa yên với việc khống chế và giảm phát thải dioxit carbonic CO2, các quốc gia lại bắt tay đối phó, ngăn chặn HFC.

Nhưng sự xuất hiện của độc tố mới HFC này có căn nguyên từ một hiện tượng “anh em” với hiệu ứng nhà kính, đó là hiện tượng phá hỏng tầng ôzôn.

Tầng ôzôn, tấm khiên che chở Trái Đất

Khí ôzôn là một phân tử gồm 3 nguyên tử ôxy (O₃). Ở gần mặt đất, hàm lượng khí ôzôn trong khí quyển rất thấp, chiếm tỷ lệ chỉ một phần triệu, chỉ ở độ cao của tầng bình lưu (độ cao trung bình 20-25 km) khí ôzôn mới đậm đặc hơn với tỷ lệ vài phần triệu, tối đa có thể đạt 7 phần triệu (hay 7ppm) và tạo thành tầng ôzôn bao quanh Trái Đất.

Tầng ôzôn này tạo ra như thế nào? Ở tầng bình lưu hầu như không còn mây nên bức xạ cực tím (ký hiệu UV) của Mặt Trời rất mạnh. Trong điều kiện này có nhiều phản ứng quang hoá xảy ra, trong đó có phản ứng tạo ôzôn như sau. Dưới sự tác động của tia UV bước sóng ngắn (242nm) các phân tử oxy O2 bị bẻ gãy thành các nguyên tử: O₂ → O + O. Sau đó nguyên tử O tác dụng với phân tử O₂  để tạo ra phân tử O3 (ôzôn): O + O₂= O₃. Chính phản ứng trên dẫn đến hình thành tầng ôzôn.

Tuy mỏng nhưng tầng ôzôn có vai trò rất quan trọng, là tấm khiên bảo vệ, che chở sự sống trên Trái Đất. Chính nhờ tấm khiên này mà phần lớn tia cực tím (UV) của bức xạ Mặt Trời bị hấp thụ, không cho các tia này đến được Trái Đất. Tia cực tím (viết tắt UV) của Mặt Trời chia ra 3 loại: UV-A (với bước sóng 400-315 nanomet, nm), UV-B (315-280 nm), và UV-C (280-100 nm). Các tia này, nói chung, đều gây tác hại ở mức độ khác nhau cho con người và các vật sống. Chính tầng ôzôn đã giúp cản trở các loại tia có hại nhất cho con người là UV-B và UV-C, còn tia UV-A hầu hết chiếu được tới bề mặt Trái Đất nhưng may mắn là tia này ít gây hại cho sinh vật. Các nghiên cứu cho thấy rằng cường độ bức xạ UV-B trên bề mặt Trái Đất nhờ sự ngăn cản của tầng ôzôn trở nên yếu hơn tới 350 tỉ lần so với trên tầng khí quyển.

Nếu tầng ozon bị suy giảm sẽ gây tác hại rất lớn đối với mọi sinh vật trên hành tinh. Lúc đó, bức xạ UV sẽ đến Trái Đất nhiều hơn và làm tăng bệnh ung thư da, tạo ra các khối u ác tính trong con người, làm đục thủy tinh thể của mắt, làm giảm sản lượng lương thực, ảnh hưởng đến hệ sinh thái biển như hủy hoại các sinh vật phù du trong biển v.v…Và lịch sử tiến hóa của giới sinh vật trên Trái Đất đã cho thấy: sự sống chỉ được di cư từ dưới nước lên cạn khi trên Trái Đất xuất hiện tầng ôzôn.

Bảo vệ tầng ôzôn, kết thúc vai trò CFC

Sự phá hỏng lớp ôzôn trên tầng bình lưu do nhiều yếu tố. Theo các kết quả khảo sát trong những năm qua, người ta cho rằng chính một số hợp chất như NOx hay clo-flo-cacbon (CFC) đóng vai trò quan trọng trong việc phá hủy tầng ôzôn.

Trong thực tế, các NOx vừa do con người (trong các nhà máy…) hoặc do cả các hiện tượng tự nhiên tạo ra (sấm, sét...), nhưng các hợp chất CFC thì duy nhất chỉ xuất phát từ hoạt động của con người vào mấy thập niên trước đây trong công nghiệp lạnh (tủ lạnh, máy lạnh…) và công nghiệp tạo bột xốp polyurethane, trong chế tạo dung dịch giặt tẩy, các loại sơn, bình cứu hoả …

Chính các hợp chất CFC, đặc biệt là CFCl3 (ký hiệu R11), CF2Cl2 (R12), và CHClF2 (R22) … với tên gọi chung là dung dịch freon, trong quá trình sử dụng, đã thất thoát một lượng lớn, bốc hơi và bay lên khí quyển. CFC, đặc biệt R11, R12, khi đến được tầng bình lưu, dưới tác dụng của tia cực tím nó bị phân hủy tạo ra Clo nguyên tử, và Clo nguyên tử có tác dụng như một chất xúc tác để phân hủy ôzôn O₃ để trở về dạng phân tử O₂.

Người ta tính rằng một phân tử CFC mất trung bình là 15 năm để đi từ mặt đất lên đến các tầng trên của khí quyển và có thể ở đó cả 100 năm để phá hủy cả trăm ngàn phân tử ôzôn trong thời gian này. Vậy mà hàng năm trên thế giới đã sử dụng trên 2 triệu tấn các chất này và một lượng không nhỏ bị phát tán vào không khí.

Bên cạnh CFC, đến giữa thập kỷ 90, các “thủ phạm tích cực” khác, đặc biệt là các khí NOx, CO₂… vẫn liên tục phát lên không trung và phá hủy tầng ôzôn. Mặc dù có khả năng phá hủy tương đương, nhưng N2O có thể có tác động phá hủy nhiều hơn bởi vì nguồn sản sinh chúng quá lớn. Mỗi năm có khoảng 10 triệu tấn N₂O bị thải ra môi trường, tương đương hơn 1 triệu tấn CFC các loại tại điểm thải cao nhất. Do vậy, có thể nói N₂O đã “sánh vai” được với CFC để trở thành các loại khí phá hủy tầng ozon mạnh nhất.

Riêng đối với clo-flo-cacbon (CFC), do mối hiểm họa quá lớn của nó, Nghị định thư Montreal đã ra đời vào năm 1989 với sự tham gia của nhiều quốc gia nhằm hạn chế và cuối cùng chấm dứt hoàn toàn việc sử dụng và sản xuất các hợp chất CFC cũng như các chất hóa học gây suy giảm tầng ôzôn khác như tetraclorit cacbon, các hợp chất của brôm (halon) và methylchloroform.

Nghị định thư Montreal đã hoàn thành nhiệm vụ của mình trên mặt trận diện bảo vệ tầng ôzôn. Trong hơn hai thập niên qua, nó đã giúp giảm 97 % lượng tiêu thụ các chất phá hủy tầng ôzôn và gần như loại bỏ vai trò của loại “khí độc” CFC, một trong những độc tố lớn nhất phá hủy tấm khiên ôzôn che chắn Trái Đất, giảm bớt mối nguy hại lớn và lâu dài cho con người và mọi sinh vật sống trên hành tinh.      

Tránh vỏ dưa CFC, gặp vỏ dừa HFC

Nhưng đáng tiếc, Nghị định thư Montreal đang bị “soi” và đặt vấn đề điều chỉnh. Vì trong khi ngăn chặn được nguy cơ phá hủy tầng ôzôn của CFC nó lại “giúp” tạo ra mối đe dọa tăng thêm hiệu ứng nhà kính bởi với sự ra đời của siêu khí nhà kính HFC (hydrofluorocarbons).

HFC, đặc biệt là khí HFC-23 chính là một sản phẩm phụ trong quá trình sản xuất loại hóa chất mới HCFC-22 để thay thế cho khí CFC dùng chủ yếu trong điều hòa không khí và làm lạnh. Sự hoán đổi thế hệ khí lạnh cũ CFC sang khí lạnh mới HCFC không ngờ đã đẻ ra siêu khí nhà kính HFC gây ra hiệu ứng nhà kính đến 14.800 lần lớn hơn so với cùng một lượng khí tương đương carbon dioxide (CO₂). Theo số liệu công bố mới đây của Viện Quản lý và Phát triển Bền vững có trụ sở tại Hoa Kỳ, khí HFCs có thể sẽ đóng góp thêm tương đương khoảng 20 % lượng CO₂ mỗi năm trong sự ấm lên toàn cầu vào năm 2050.

Quả là khí HFC sẽ góp phần trầm trọng hóa hiện tượng biến đổi khí hậu toàn cầu. Vì vậy, Mỹ, Mexico, Canada và Micronsia, trong buổi làm việc cuối cùng của kỳ họp các thành viên Nghị định thư Montreal tại Bangkok hồi tháng trước đã đề xuất sửa đổi Nghị định thư Montreal nhằm cắt giảm chất làm lạnh HFCs.

Thực sự, ở đây không đòi hỏi ngưng sản xuất và cung cấp các khí làm lạnh HCFC-22 mà cần phải thay đổi công nghệ để khử, ngăn chặn sản phẩm phụ - khí HFC-23 không cho nó thoát ra môi trường.

Tưởng có vẻ giản đơn vậy, nhưng một số nước khác, chủ yếu là những nước sản xuất “độc tố” HFC-23 lớn nhất là Trung quốc và Ấn Độ lại không đồng tình và muốn “đá quả bóng” từ phạm vi giải quyết của Nghị định thư Montreal sang Nghị định thư Kyoto với lý do vấn đề đặt ra thuộc phạm trù “biến đổi khí hậu”.

Người ta đã “bắt mạch” điều gì ẩn náu sau đề xuất của hai nước trên. Các nhà nghiên cứu của Cơ quan Nghiên cứu Môi trường EIA đã phát hiện rằng, “nhiều nhà máy của Trung Quốc và Ấn Độ, mặc dù có công nghệ khử có sẵn, nhưng vẫn phát thải hoặc đe dọa phát ra các sản phẩm phụ (nói về khí HFC-23), trừ khi họ nhận được tài trợ bổ sung để xử lý các hóa chất”.

Vấn đề chỉ là đồng tiền, là đô la, là phải có các khoản tài trợ hay khoản tín dụng mua bán chỉ tiêu “siêu khí nhà kính HFC-23)” tương tự đối với khí nhà kính CO2 đã và đang tồn tại với Nghị định thư Kyoto.

Cuộc thương thảo trên tinh thần đó cũng đã bắt đầu vào một ngày Thứ Bảy tháng trước, ngày 8/6/2013, giữa hai nhà lãnh đạo Mỹ và Trung Quốc, Tổng thống Mỹ Barack Obama và Chủ tịch Trung Quốc Tập Cận Bình. Trong một tuyên bố ở cuộc gặp gỡ California này, Trung Quốc và Hoa Kỳ "đã đồng ý làm việc cùng nhau" thông qua một cơ quan quốc tế "để giảm thiểu sự sản xuất và tiêu thụ" của khí siêu nhà kính hydro-fluoro-carbon (HFCs).

Nguy cơ siêu khí nhà kính HFC không còn là câu chuyện để bàn cãi và hành trình tháo gỡ cũng đã bắt đầu chuyển động.