hypotetisk fråga: du är heartsick om global uppvärmning, så du har just betalat $25,000 för att sätta ett solsystem på taket på ditt hem. Hur svarar du på nyheterna att det tillverkades med en kemikalie som är 17 000 gånger starkare än koldioxid som orsak till global uppvärmning?
det kan låta som någons idé om ett dåligt skämt., Men förra månaden rapporterade en studie från Scripps Institution of Oceanography att kvävetrifluorid (NF3), med en global uppvärmningspotential på 17 000, nu är närvarande i atmosfären vid fyra gånger den förväntade nivån och snabbt stigande. Användningen av NF3 är för närvarande blomstrande, för produkter från datorchips och plattskärmar till tunnfilms solar photovoltaics, ett ekonomiskt och allt populärare solkraftformat.
dessutom omfattar Kyotoprotokollet, som begränsar ett halvt dussin växthusgaser, inte NF3., I FN: s ramkonvention om klimatförändringar förtecknas nu den bland fem stora nya växthusgaser som sannolikt kommer att ingå i nästa fas av förordningen om global uppvärmning, efter 2012. Och även om det kan vara lugnande, föreslår det också den komplicerade karaktären hos problemet med den globala uppvärmningen.
i själva verket hade NF3 blivit populär till stor del som ett sätt att minska den globala uppvärmningen. US Environmental Protection Agency började aktivt uppmuntra användning av NF3 på 1990-talet, som den bästa lösningen på ett utbrett problem med att göra komponenterna för allt från mobiltelefoner till bärbara datorer., Tillverkare inom elektronikindustrin använder alla en vakuumkammare för att etsa invecklade kretsar och att deponera ett tunt lager av kemisk ånga på ytan av en produkt. En del av ångan bygger oundvikligen upp istället som glasartad crud på kammarens inre.
UC Irvine forskare noterade att NF3 är en av de mest potenta växthusgaser som är kända och kvarstår i atmosfären i 550 år.
för att riva sönder det lagret av crud och rengöra vakuumkammaren använde tillverkarna kraftfulla fluorerade växthusgaser., Det vanliga valet, hexafluorethane eller c2f6 låter bättre först än NF3. I globala uppvärmningen termer, det är bara cirka 12,000 gånger värre än koldioxid. Men C2F6 är svårt att bryta ner, och ungefär 60 procent av vad som går in i vakuumkammaren hamnar i atmosfären. Med NF3 föreslog uppskattningar att under optimala förhållanden förstörs ungefär 98 procent av vad som går in i vakuumkammaren där.,
så när halvledarindustrin tillkännagav ett frivilligt partnerskap med EPA för att minska utsläppen av växthusgaser med 10 procent från 1995 nivåer mellan 1999 och 2010, blev NF3 den ersättningsteknik som valts. Tillverkare av plattskärmar tillkännagav snart ett liknande program. År 2002 gav EPA ett Klimatskyddspris till den största NF3-tillverkaren, Pennsylvania-baserade Air Products and Chemicals Inc. för sitt arbete med att minska utsläppen.
sedan förra sommaren, ett papper som kallar NF3 ”växthusgas saknas från Kyoto” lockade utbredd press uppmärksamhet. Medförfattare Michael J., Prather och Juno Hsu av University of California i Irvine noteras att NF3 är en av de mest potenta växthusgaser kända och kvarstår i atmosfären för 550 år.
men på 1990-talet när Kyotoprotokollet förhandlades fram var NF3 en nischprodukt av okänd global uppvärmningspotential (GWP). Så NF3 blev utelämnad, vilket betyder inget krav för industrin att spåra utsläpp, eller till och med att rapportera hur mycket NF3 faktiskt produceras.
som lämnade utrymme för vad som kändes att Prather som en ”flimflam.,”I en intervju med Yale Environment 360 uppskattade han att 20 eller 30 procent av den totala NF3 — produktionen hamnar i atmosfären-inte de två procent industrin hade tyckts föreslå. Han och Hsu karaktäriserade Luftprodukter, samma NF3-producent som EPA hade hedrat, som att producera den årliga globala uppvärmningsekvivalenten för ett av världens största koleldade kraftverk.
enligt en ny rapport är NF3 nu närvarande i atmosfären vid fyra gånger den förväntade mängden, med atmosfärskoncentrationer som stiger 11 procent per år.,
ett nytt papper, publicerat i geofysiska forskningsbrev i oktober, fyllde i luckor i denna glum — bild-och hotade att göra NF3-utsläppssucces-historien till en PR-katastrof. Ray Weiss och hans forskargrupp vid Scripps Institution of Oceanography rapporterade att NF3 nu är närvarande i atmosfären vid fyra gånger den förväntade mängden, med atmosfärskoncentrationer som stiger 11 procent per år. Att arbeta från årliga produktionsuppskattningar på 4,000 ton, Weiss tänkte att cirka 16 procent av den nuvarande produktionen hamnar i atmosfären.,
Corning Painter, en vicepresident på Air Products, lovordade Weiss papper men hävdade att ”i storleksordning siffrorna är relativt nära” till tidigare uppskattningar. I ett brev till New Scientist magazine i sommar verkade målaren ge intrycket att de totala utsläppen var i intervallet två procent. ”Mer än 20 års forskning och arbete med våra kunder finner att mindre än 2 procent av NF3 släpps ut i atmosfären”, skrev han.,
men i en intervju med Yale Environment 360 sa Painter Air Products har en utsläppsfrekvens på två procent bara för att producera och förpacka gasen, men han sa att hastigheten fortsätter att gå ner. Han sa att global NF3-produktion faktiskt är 7,300 ton årligen. Med tanke på Weiss siffror för atmosfäriska koncentrationer, sade han, som skulle översätta till en total utsläppstakt närmare 8 procent, inklusive tillverkning, transport och slutanvändning.
att få de annonserade resultaten med NF3 alltid gångjärn på en dyr ny teknik som kallas remote plasma cleaning., Det bryter upp gasen i en avlägsen behållare och injicerar sedan den aktiva beståndsdelen, fluor, tillsammans med kväve, i vakuumkammaren. Med den optimala konfigurationen förstör processen nästan alla NF3. Större företag gjorde förändringen till fjärr plasmarengöring när de bytte till nyare tillverkningsverktyg, ofta på stor bekostnad. ”Du kan höra killar som säger,” jag har gått från en Hummer till en Prius. Jag har uppfyllt alla mina frivilliga åtaganden”, säger målare.
men andra företag fastnat med äldre verktyg, helt enkelt ersätta C2F6 med NF3., Detta Band-Aid-tillvägagångssätt släpper fortfarande cirka 20 procent av NF3 i atmosfären. Målare hävdade att den kämpande ekonomin kommer att tvinga tillverkarna att stänga dessa mindre effektiva produktionslinjer, vilket minskar de totala utsläppen. Men i oktober uppskattade globala branschanalytiker att under de kommande fyra åren kommer NF3-produktionen att öka till nästan 20 000 ton på grund av ökad efterfrågan inom elektronikindustrin.
dessutom garanterar inte ens den senaste utrustningen att ett företag kommer att uppnå optimala utsläppsnivåer — till exempel inom solcellsindustrin., Amorfa kiseltunnfilm solceller, tillverkade med NF3, är något mindre effektiva än kristallina kisel solceller, den dominerande tekniken. Men de är billigare att producera och förväntas leverera en snabbt ökande andel av solmarknaden, för både storskaliga och inhemska applikationer.
eftersom tunnfilm är en ny teknik använder tillverkarna i allmänhet den senaste utrustningen. Men en kunnig källa, som bad om att förbli oidentifierad, besökte nyligen solfilmsforskare i Asien. ”De var omedvetna om NF3-frågan., De använde en avlägsen plasma, men de använde också en hel del NF3. De var inte säkra på att de hade det rätt för 98 procent förstörelse. Det var inte riktigt på deras radar.”
summan av kardemumman, sade UC Irvine Prather, är att ”industrin verkligen inte kan lita på självreglering.”Vi kommer inte att veta omfattningen av problemet” tills vi har ärlig, juridiskt krävs rapportering.”Den andra viktiga lektionen från NF3-fallet, enligt Scripps Weiss, är att de bottom-up-mätningar som krävs av vissa globala uppvärmningsregler inte räcker., Räkna ut hur mycket metan en ko producerar, sedan lägga upp korna, får inte ge dig mark sanning när det gäller den globala uppvärmningen. ”Du måste mäta uppifrån och ner, och se vad som faktiskt går in i luften.”
ett praktiskt alternativ till NF3 finns redan. Enligt Paul Stockman från München – baserade Linde Gas, fluor har noll global uppvärmningspotential och ingen atmosfärisk livstid. Men det är också mycket giftigt och reaktivt. Så istället för att skickas i flaskor som NF3 måste den genereras på plats med hjälp av specialutrustning., Stockman, vars företag tillverkar NF3, säger fluor kommer att bli viktigt i tunnfilms solproduktion, eftersom snabbare rengöringstider innebär en betydande ökning av produktiviteten.
under tiden säger Air Products att det stöder att lägga till NF3 i listan över reglerade växthusgaser i Kyotoprotokollets andra åtagandeperiod, som börjar 2012. Men Prather anser att industrin behöver bli mer ärlig om NF3-produktion och utsläpp före dess. Solceller är som alla andra produkter, sade han, genom att tillverkningsprocessen har en global uppvärmning fotavtryck., Men Sol köpare kommer sannolikt att vara särskilt bekymrad över storleken på det fotavtrycket — och inte så glad att ta reda på att det de trodde var en Prius är verkligen bara en Hummer på insidan.