L’ozono è un gas tossico di colore blu composto da tre molecole di ossigeno (O3), che può essere pericoloso per la salute o benefico per la vita sulla Terra a seconda di dove viene osservato nell’atmosfera. A livelli più bassi nell’atmosfera, una concentrazione di ozono superiore a quantità minime può causare effetti sulla salute, influenzare la crescita delle piante e causare inquinamento atmosferico e danni agli edifici. Nell’atmosfera superiore a 10-20 miglia (20-30 chilometri) dal suolo, l’ozono funge da scudo per impedire che alcuni raggi ultravioletti nocivi del sole raggiungano il suolo.
L’ozono a basso livello si forma dalle reazioni dei veicoli alimentati a petrolio con i composti organici volatili (COV) presenti nella benzina e nei solventi per vernici. Quando i composti si accumulano nell’atmosfera, reagiscono con le normali molecole di ossigeno (O2) e creano ozono e altri composti che contribuiscono allo smog o all’inquinamento atmosferico. L’ozono è chimicamente attivo e, se inspirato, può reagire con i tessuti polmonari e causare danni. È anche corrosivo e può causare danni all’edificio a causa delle reazioni con i prodotti per l’edilizia esterna.
L’ozono in piccole concentrazioni può essere utile negli usi controllati, perché può agire come disinfettante per rimuovere i germi. I generatori di ozono possono essere utilizzati per gli impianti di trattamento delle acque e in alcuni sistemi di purificazione dell’aria per la rimozione dei germi. Questo viene deliberatamente mantenuto a basse concentrazioni per ridurre al minimo i potenziali effetti negativi sulla salute. Un esempio di ozono come purificatore d’aria si verifica quando si generano fulmini durante i temporali e l’aria ha un odore più fresco in seguito. L’elevata energia elettrica nei fulmini può creare ozono dalle molecole di ossigeno, che reagiranno con l’inquinamento atmosferico e puliranno temporaneamente l’aria.
Nell’alta atmosfera, l’ozono si forma naturalmente dalle reazioni delle molecole di ossigeno con la luce solare ad alta intensità. L’ozono è un ottimo assorbitore delle lunghezze d’onda delle radiazioni ultraviolette-B (UVB), note per promuovere il cancro nell’uomo e in molti animali. L’ozono reagisce costantemente con altre particelle per poi rigenerarsi durante il giorno, mantenendo una concentrazione di ozono costante. La quantità è molto piccola, misurata in poche parti per miliardo di parti d’aria, ma importante per la protezione dai raggi UVB.
I clorofluorocarburi (CFC) sono stati inventati negli anni ‘1930 come un gruppo di prodotti necessari per sostituire i refrigeranti pericolosi come l’ammoniaca e il cloruro di metile, che erano infiammabili o tossici. I test con i CFC hanno dimostrato che gli esseri umani e gli animali potrebbero essere esposti in sicurezza a perdite di piccole quantità trovate nelle case e nelle piccole imprese senza rischi. In breve tempo, i CFC sono stati ampiamente utilizzati in tutto il mondo nella refrigerazione, nelle bombolette spray e negli agenti estinguenti.
La ricerca iniziata negli anni ‘1960 ha mostrato che in alcune parti dell’alta atmosfera terrestre, la concentrazione di ozono stava diminuendo. Negli anni ‘1980, c’era una chiara relazione tra le perdite dello strato di ozono e i CFC rilasciati nell’aria che raggiungevano l’alta atmosfera. Gli scienziati hanno proposto che le molecole CFC estremamente stabili siano rimaste nell’atmosfera terrestre per molti anni, e alla fine le correnti d’aria e le condizioni meteorologiche hanno permesso loro di raggiungere le altezze atmosferiche dove la concentrazione di ozono era più alta.
La stessa energia solare che ha creato l’ozono era anche abbastanza forte da rompere le molecole di CFC, rilasciando molecole di cloro (Cl). Queste molecole, insieme alla polvere e ai cristalli di ghiaccio d’alta quota, hanno formato siti di reazione che hanno rotto l’ozono e creato normali molecole di ossigeno. Sebbene queste reazioni si siano verificate ovunque nell’atmosfera, temperature e condizioni meteorologiche molto basse trovate sul Polo Sud hanno causato una velocità di reazione più elevata lì.
I dati satellitari hanno mostrato una concentrazione di ozono molto bassa sul Polo Sud all’inizio della primavera polare, dopo diversi mesi di oscurità. Scienziati e media hanno coniato il termine “buco dell’ozono” all’epoca per spiegare l’effetto. Sebbene il buco dell’ozono fosse temporaneo ogni primavera e scomparisse in tempi relativamente brevi, destò grande preoccupazione per gli effetti a lungo termine dei CFC.
Nel 1987, quasi 200 paesi appartenenti alle Nazioni Unite hanno firmato il Protocollo di Montreal e hanno deciso di eliminare gradualmente o interrompere la produzione di CFC entro determinati anni di scadenza. Sono state apportate modifiche all’accordo nei decenni successivi poiché nuove prove hanno mostrato un impoverimento dell’ozono più elevato di quanto inizialmente pensato. I CFC sono stati sostituiti da composti con poco o nessun cloro nelle loro molecole, chiamati idroclorofluorocarburi (HCFC) e idrofluorocarburi (HFC).
Interesse sviluppato nell’uso di gas infiammabili come propano e persino ammoniaca per alcune applicazioni, perché questi prodotti non causano la riduzione dell’ozono. All’inizio del 21° secolo, i produttori erano alla ricerca di modi per incorporare in modo sicuro i gas infiammabili nei prodotti di consumo. La ricerca è stata inoltre ampliata per includere gas non infiammabili come l’anidride carbonica e altre tecnologie che potrebbero raffreddare il cibo senza l’uso di gas refrigeranti.