Bagaimana CFC Merusak Lapisan Ozon?

Sebelum Thomas Midgley Jr. dan rekan-rekannya menemukan Freon pada tahun 1928, refrigeran yang paling umum adalah bahan kimia berbahaya seperti sulfur dioksida, metil klorida, dan amonia. Freon adalah kombinasi dari beberapa klorofluorokarbon, atau CFC, yang sangat lembam secara kimia sehingga para insinyur percaya bahwa mereka telah menemukan senyawa ajaib. CFC tidak berasa, tidak berbau, tidak mudah terbakar dan tidak korosif, tetapi pada tahun 1974, dua ilmuwan memperingatkan bahwa mereka jauh dari tidak berbahaya, dan peringatan mereka dikonfirmasi pada tahun 1985.

Oksigen adalah gas paling melimpah kedua di atmosfer bumi, dan ada terutama sebagai molekul yang terbuat dari dua atom oksigen. Oksigen dapat bergabung menjadi molekul dengan tiga atom, bagaimanapun, yang disebut ozon. Ozon di dekat tanah adalah polutan, tetapi di stratosfer atas, ia membentuk lapisan pelindung di sekitar planet yang menyerap sinar matahari ultraviolet, sehingga melindungi semua kehidupan dari efek berbahaya itu radiasi. Ketebalan lapisan ini diukur dalam satuan Dobson (DU); satu DU adalah seperseratus milimeter pada suhu dan tekanan standar. Lapisan ozon rata-rata tebalnya sekitar 300 hingga 500 DU, yang kira-kira setebal dua sen yang ditumpuk.

Para ilmuwan pertama kali mulai menyadari potensi klorin untuk berinteraksi secara destruktif dengan ozon di awal 1970-an, dan Sherwood Rowland dan Mario Molina memperingatkan bahaya yang ditimbulkan CFC terhadap lapisan ozon di 1974. Bahaya ini adalah akibat langsung dari fakta bahwa CFC -- yang mengandung karbon, fluor dan klorin -- sangat lembam. Karena mereka tidak bereaksi dengan apa pun di atmosfer yang lebih rendah, molekul CFC akhirnya bermigrasi ke atmosfer atas, di mana radiasi matahari cukup kuat untuk memecahnya. Ini menghasilkan klorin bebas -- elemen yang sama sekali tidak lembam.

Proses dimana klorin menghancurkan ozon adalah dua langkah. Radikal klorin, yang sangat reaktif, melepaskan atom oksigen ekstra dari molekul ozon, membentuk klorin monoksida dan meninggalkan molekul oksigen sebagai produk reaksi. Klorin monoksida juga sangat reaktif, bagaimanapun, dan bergabung dengan molekul ozon lain untuk membentuk dua molekul oksigen dan membiarkan atom klorin bebas untuk memulai proses lagi. Satu atom klorin dapat menghancurkan ribuan molekul ozon dalam suhu yang cukup dingin. Suhu ini ada di Antartika, dan pada tingkat yang lebih terbatas di Kutub Utara, selama musim dingin.

Para ilmuwan pertama kali menemukan bukti lubang ozon di atas Antartika pada tahun 1985. Pemerintah dunia dengan cepat bereaksi, mencapai kesepakatan di Montreal pada tahun 1987 hingga, pada tahun 2010, menghapus penggunaan CFC di antara negara-negara yang menandatangani. Ketebalan rata-rata lapisan dalam lubang ozon, yang berkembang setiap tahun selama musim semi Antartika, adalah sekitar 100 DU -- ketebalan sepeser pun. Lubang terbesar yang diamati adalah pada tahun 2006; luasnya 76,30 juta kilometer persegi (29,46 juta mil persegi); tidak ada lubang di tahun-tahun berikutnya, sejak 2014, sudah sebesar itu. Lubang ozon pertama di atas Kutub Utara diamati pada tahun 2011 setelah musim dingin Arktik yang luar biasa dingin.