Avant que Thomas Midgley Jr. et ses associés n'inventent le fréon en 1928, les réfrigérants les plus courants étaient des produits chimiques dangereux tels que le dioxyde de soufre, le chlorure de méthyle et l'ammoniac. Le fréon est une combinaison de plusieurs chlorofluorocarbures, ou CFC, qui sont si chimiquement inertes que les ingénieurs ont cru avoir trouvé un composé miracle. Les CFC sont insipides, inodores, ininflammables et non corrosifs, mais en 1974, deux scientifiques ont averti qu'ils étaient loin d'être inoffensifs, et leurs avertissements ont été confirmés en 1985.
La couche d'ozone
L'oxygène est le deuxième gaz le plus abondant dans l'atmosphère terrestre et il existe principalement sous forme de molécules composées de deux atomes d'oxygène. Cependant, l'oxygène peut se combiner en molécules à trois atomes, appelées ozone. L'ozone près du sol est un polluant, mais dans la haute stratosphère, il forme une couche protectrice autour de la planète qui absorbe la lumière ultraviolette du soleil, protégeant ainsi toute vie des effets nocifs de cette radiation. L'épaisseur de cette couche est mesurée en unités Dobson (DU); un DU correspond à un centième de millimètre à température et pression standard. La couche d'ozone a une épaisseur d'environ 300 à 500 DU en moyenne, ce qui correspond à peu près à l'épaisseur de deux centimes empilés.
L'effet des CFC
Les scientifiques ont commencé à réaliser le potentiel d'interaction destructrice du chlore avec l'ozone dans le début des années 1970, et Sherwood Rowland et Mario Molina ont mis en garde contre le danger que les CFC représentaient pour la couche d'ozone dans 1974. Ce danger est une conséquence directe du fait que les CFC - qui contiennent du carbone, du fluor et du chlore - sont si inertes. Parce qu'elles ne réagissent pas avec quoi que ce soit dans la basse atmosphère, les molécules de CFC finissent par migrer vers la haute atmosphère, où le rayonnement solaire est suffisamment intense pour les séparer. Cela produit du chlore libre - un élément qui est tout sauf inerte.
L'effet du chlore sur l'ozone
Le processus par lequel le chlore détruit l'ozone est en deux étapes. Un radical de chlore, qui est très réactif, retire l'atome d'oxygène supplémentaire d'une molécule d'ozone, formant du monoxyde de chlore et laissant une molécule d'oxygène comme produit de la réaction. Cependant, le monoxyde de chlore est également très réactif et se combine avec une autre molécule d'ozone pour former deux molécules d'oxygène et laisser l'atome de chlore libre pour recommencer le processus. Un seul atome de chlore peut détruire des milliers de molécules d'ozone à des températures suffisamment froides. Ces températures existent au-dessus de l'Antarctique, et dans une mesure plus limitée au-dessus de l'Arctique, pendant l'hiver.
Le trou d'ozone
Les scientifiques ont découvert pour la première fois des preuves d'un trou dans la couche d'ozone au-dessus de l'Antarctique en 1985. Les gouvernements mondiaux n'ont pas tardé à réagir, concluant un accord à Montréal en 1987 pour, d'ici 2010, éliminer progressivement l'utilisation des CFC parmi les pays qui ont signé. L'épaisseur moyenne de la couche dans un trou d'ozone, qui se développe chaque année pendant le printemps antarctique, est d'environ 100 UA - l'épaisseur d'un centime. Le plus grand trou observé était en 2006; sa superficie était de 76,30 millions de kilomètres carrés (29,46 millions de milles carrés); aucun trou dans les années suivantes, à partir de 2014, n'a été aussi grand. Le premier trou dans la couche d'ozone au-dessus de l'Arctique a été observé en 2011 après un hiver arctique exceptionnellement froid.