สารคลอโรฟลูออโรคาร์บอน | สารทำความเย็นที่นิยมใช้ในอุตสาหกรรม พร้อมความสำคัญในกระบวนการนำความร้อนและผลกระทบต่อสิ่งแวดล้อม
สารคลอโรฟลูออโรคาร์บอน | สารทำความเย็นและการนำความร้อน
สารคลอโรฟลูออโรคาร์บอน หรือที่รู้จักกันในชื่อย่อว่า CFC เป็นสารเคมีที่ใช้กันอย่างกว้างขวางในอุตสาหกรรมต่างๆ โดยเฉพาะในระบบทำความเย็นและการนำความร้อน CFC ถูกพัฒนาขึ้นครั้งแรกในทศวรรษที่ 1930 เพื่อใช้เป็นสารทำความเย็นที่ปลอดภัยแทนสารอันตรายอื่นๆ เช่น แอมโมเนีย
กระบวนการทำความเย็นของ CFC
สารทำความเย็นทำงานโดยการแลกเปลี่ยนความร้อน ระหว่างของเหลวที่กำลังระเหยและสิ่งรอบข้าง โดยผ่านกระบวนการที่เรียกว่า “วัฏจักรการทำความเย็นของวิลเลียมส์” ที่ประกอบด้วย 4 ขั้นตอนหลักๆ ดังนี้:
- การบีบอัด (Compression): สารทำความเย็นในสถานะก๊าซจะถูกบีบอัดจนสารมีความดันและอุณหภูมิสูงขึ้น
- การควบแน่น (Condensation): สารที่มีความดันสูงจะถูกส่งผ่านทางคอนเดนเซอร์ที่ซึ่งมันจะสูญเสียความร้อนและเปลี่ยนสถานะเป็นของเหลว
- การขยายตัว (Expansion): สารในสถานะของเหลวจะผ่านทางวาล์วขยายตัวทำให้อุณหภูมิและความดันลดลง
- การระเหย (Evaporation): สารในสถานะของเหลวจะดูดซับความร้อนจากสิ่งรอบข้างและระเหยกลายเป็นก๊าซ
ข้อดีของสาร CFC
- มีความเสถียรและไม่ไวต่อการระเบิด
- ไม่มีกลิ่นและไม่เป็นพิษ
- ง่ายต่อการผลิตและมีราคาถูก
ปัญหาของสาร CFC ต่อละอองอุดมคติ
แม้ว่าสาร CFC จะมีข้อดีมากมายแต่มันก็มีผลกระทบต่อสิ่งแวดล้อมที่สำคัญ เมื่อมันถูกปล่อยออกไปในชั้นบรรยากาศสตราโตสเฟียร์ มันจะสลายตัวไปเป็นสารที่สามารถทำให้ชั้นโอโซนถูกทำลายได้ กระบวนการสลายตัวของ CFC ในชั้นบรรยากาศสามารถอธิบายได้ตามสมการเคมีง่ายๆดังนี้:
CFCl3 + UV light → CFCl2 + Cl
อะตอมของคลอรีน (Cl) ที่แยกออกมานั้นสามารถทำปฏิกิริยาเคมีกับโมเลกุลของโอโซน (O3) และสามารถทำให้โอโซนถูกทำลายได้
ทางเลือกแทนสาร CFC
เพื่อแก้ไขปัญหาสิ่งแวดล้อมในปัจจุบัน ได้มีการพัฒนาสารทำความเย็นที่เป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อมมากขึ้น เช่น:
- ไฮโดรฟลูออโรคาร์บอน (HFC): สารนี้ไม่มีคลอรีนจึงไม่ทำลายชั้นโอโซน
- ไฮโดรคลอโรฟลูออโรคาร์บอน (HCFC): เป็นตัวเลือกที่ดีกว่า CFC แต่ยังคงมีประสิทธิภาพที่ไม่ดีเมื่อเทียบกับ HFC
- สารทำความเย็นธรรมชาติ: เช่น แอมโมเนียและคาร์บอนไดออกไซด์ ซึ่งไม่ทำลายชั้นโอโซนแต่ต้องมีการจัดการความปลอดภัยอย่างเข้มงวด
การใช้สารทำความเย็นที่เป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อมนอกจากจะเป็นการรักษาสิ่งแวดล้อมแล้วยังเป็นการประหยัดพลังงานในระยะยาว
สรุป
สารคลอโรฟลูออโรคาร์บอน (CFC) มีบทบาทสำคัญในวงการอุตสาหกรรมการทำความเย็นและการนำความร้อน แต่ผลกระทบต่อสิ่งแวดล้อมทำให้เราจำเป็นต้องหันมาใช้ทางเลือกใหม่ที่เป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อมมากขึ้น การพัฒนาสารทำความเย็นที่ไม่ทำลายโอโซนเป็นขั้นตอนสำคัญในการรักษาสมดุลของธรรมชาติและลดผลกระทบของการเปลี่ยนแปลงสภาพอากาศ