La pollution des CFC, ou fréons

Les chlorofluorocarbones, appelés CFC sont des composés contenant du carbone et des composés comme le fluor ou le chlore (CFCl3 ou CF2Cl2). Ils sont totalement halogénés et extrêmement stables dus à leurs liaisons covalentes fortes. Ils sont aussi connus sous le nom commercial de Fréons. Incolores, inodores, ininflammables, non-corrosifs et non nocifs pour la santé, on les sait aussi inertes dans la troposphère.



Synthèse du CF2Cl2, dichlorodifluorométhane ou commercialement Fréon 12 :
CH4+ 4Cl2 → CCl4 + 4HCl
CCl4 + 2HF → CCl2F2 + 2HCl
Les coûts de fabrication étant peu coûteux, ils ont été largement utilisés.



Les CFC ont été (mais le sont encore parfois) utilisés de part leur stabilité, leur facilité de liquéfaction ou encore leur chaleur de changement d’état intéressante. Ces propriétés ont ainsi pu être appliquées dans l’industrie tels que dans les réfrigérateurs, climatiseurs, extincteurs, solvants, bombes aérosols (laque, parfum, mousse à raser). Couramment utilisés durant les années 1980, on a constaté des émissions importantes de ces composés et des propriétés destructrices de l’ozone d’où une interdiction en 1987.



Fin des années 1980, on s’est rendu compte que l’accumulation de ces CFC dans l’atmosphère et leur durée de vie élevé leur laisser le temps de remonter jusqu’à la stratosphère. Les rayons ultraviolets sont alors assez forts pour pouvoir casser ces molécules. Les espèces fluorées et chlorées alors créés attaquent alors la couche d’ozone protectrice. En 1987 à Montréal, les principaux pays producteurs de CFC et de Halons (dérivé principal des CFC avec les HCFC) décidèrent donc d'en stopper la production. En Europe, depuis le 1er octobre 2000, les CFC ne peuvent plus être mis sur le marché et doivent être impérativement récupérés et détruits depuis le 1er janvier 2002. Il faudra attendre environ 50 ans pour pouvoir retrouver un équilibre en ozone similaire qu’auparavant.



Le chlore présent dans la stratosphère provient du monoxyde de chlore (ClO), produit de la décomposition des CFC, mais il ne se forme que dans certaines conditions. Il réagit alors avec l'ozone uniquement pour le détruire. Il agit comme un catalyseur, c'est à dire que tout en détruisant l'ozone il se recycle et ne disparaît pas au cours de la réaction, ce qui rend son action extrêmement efficace. Ainsi, un seul atome de chlore peut détruire plusieurs centaines de milliers de molécules d'ozone.



Le monoxyde de chlore formé par décomposition des CFC réagit avec le dioxyde d’azote, le monoxyde d’azote et le méthane pour donner respectivement du nitrate de chlore ClONO2, et des acides chlorhydrique et nitrique qui ne sont pas destructeurs pour l’ozone.
Les conditions de formation du chlore actif sont tout d'abord, une température de l'ordre de -80°C ou moins qu’on retrouve dans la stratosphère en Antarctique durant la nuit polaire. Dans ces conditions, l'acide nitrique et l'eau, sous forme de cristaux, peuvent former des nuages stratosphériques glacés qui n'existent pas à plus haute température. A la surface de ces particules de glace HCl et ClONO2 réagissent alors ensemble pour former de l’acide nitrique et du Cl2.
Durant l'hiver, il n'y a pas de soleil en Antarctique et la molécule de Cl2 ne peut pas se casser. Elle attend le printemps et le retour des ultraviolets, qui transforment cette molécule en chlore actif, capable de détruire l'ozone (voir réactions au dessus). C'est pour cela qu'on observe un trou dans la couche d'ozone, chaque année en Septembre et Octobre (printemps dans l'hémisphère sud). Cette destruction continue tant que les cristaux des nuages ne fondent pas et que le chlore actif n'est pas détruit par d'autres réactions.
De plus, certaines conditions météorologiques favorisent la formation du trou. En effet, la formation du composé chloré ClO se fait à des altitudes très élevées, loin de celles où on trouve le plus d'ozone aux pôles (entre 14 et 22 km d'altitude). Malheureusement pour l'ozone, il existe en Antarctique ce qu'on appelle un vortex, qui sont des conditions météorologiques particulières. Des vents tournants autour du pôle transportent le ClO vers les altitudes plus basses où se trouvent les plus fortes concentrations d'ozone.

Polluants similaires aux CFC

- Les Halons

Composé chimique halogéné bromé [HALON 1211 : CF2BrCl; HALON 1311 : CF3Br, HALON 2402 : C2F4Br2] principalement utilisés pour lutter contre les incendies là où on ne peut utiliser de l'eau. A l'instar des CFC, composés chlorés ou fluorés, ils sont responsables de la destruction de la couche d'ozone stratosphérique. Selon la variété, il est de 3 (halon-1211) à 10 fois (halon-1301) plus nocif pour l'ozone que les CFC. Selon des chercheurs australiens, le halon provoque actuellement 20% de la destruction d'ozone à travers le monde, le reste revenant aux CFC. En vertu du Protocole de Montréal de 1987, les pays industrialisés devaient cesser la production de halon dès le début de 1994. Mais les pays en voie de développement conservaient le droit d'en fabriquer jusqu'à 2010. La Chine augmente sa production de halon-1211 de 200 tonnes par année au lieu de graduellement la réduire. Ce pays est actuellement responsable de 90% de la production mondiale de ce gaz.


- Bromure de méthyle (CH3Br)

Composé chimique halogéné utilisé comme produit phytosanitaire de la famille des fongicides, il est utilisé dans la production fruitière. Une fois pulvérisé sur les cultures, il rejoint la haute atmosphère où il contribue à appauvrir la couche d’ozone. Sa durée de vie est plus courte que celle des CFC, mais il détruit les molécules d’ozone 50 fois plus rapidement.
C'est un gaz incolore et inodore, très toxique par inhalation, qui agit sur le système nerveux.
Le protocole de Montréal fait bannir le bromure de méthyle d’ici à 2005 dans les pays industrialisés. Pourtant, son utilisation à des fins de quarantaine et de traitement avant expédition est encore autorisée afin de garantir l’absence d’organismes nuisibles dans les cultures commerciales, dans la mesure où des solutions de remplacement pour cette utilisation spécifique tardent à être développées.

- Les gaz fluorés (HFC, PFC, SF6)

Ces gaz représentent 2% des émissions de gaz à effet de serre. Ces gaz sont utilisés dans les systèmes de réfrigération et employés dans les aérosols et les mousses isolantes. Les PFC et le SF6 sont utilisés dans l’industrie des semi-conducteurs. Les gaz fluorés ont un pouvoir de réchauffement 1 300 à 24 000 fois supérieur à celui du dioxyde de carbone et une très longue durée de vie. C’est pourquoi ils représentent un réel danger malgré la modeste part qu’ils représentent dans les émissions totales de GES.

Hexafluorure de soufre (SF6) :
Utilisé comme isolant électrique et dans la production de magnésium. Les principales émissions sont notamment dues à son utilisation dans les équipements à haute tension, à la production de magnésium et autres.

Hydrofluorocarbures (HFC) :
Composés halogénés gazeux utilisés en remplacement des CFC, mais qui entre dans le processus d'effet de serre.

Perfluorocarbures (PFC) :
Gaz fluorés composés exclusivement d'atomes de carbone et de fluor, ils sont totalement substitués. Ils ne sont pas réputés dangereux pour la couche d'ozone, mais les PFC sont des gaz à effet de serre Émis en faible quantité, ils participent néanmoins activement aux changements climatiques, en raison de leur grand potentiel de réchauffement planétaire et leur grande durée de vie.

Sources :

http://www.atmosphere.mpg.de/enid/2__Trou_d_ozone/-_trou_d_ozone_et_CFC_27c.html
http://www.arehn.asso.fr/dossiers/ozone/ozone.html
http://www.actu-environnement.com/ae/dictionnaire_environnement/definition/chlorofluocarbure_cfc.php4

Potentiel de réchauffement :

http://www.statcan.gc.ca/pub/16-255-x/2007000/t/4181232-fra.htm
http://www.greenfacts.org/fr/glossaire/pqrs/potentiel-rehauffement-global.htm
http://www.votreimpact.org/gaz-de-haut-potentiel-de-rechauffement-global.php