Voordat Thomas Midgley Jr. en zijn medewerkers Freon in 1928 uitvonden, waren de meest voorkomende koelmiddelen gevaarlijke chemicaliën zoals zwaveldioxide, methylchloride en ammoniak. Freon is een combinatie van verschillende chloorfluorkoolwaterstoffen, of CFK's, die zo chemisch inert zijn dat ingenieurs dachten dat ze een wondermiddel hadden gevonden. CFK's zijn smaakloos, geurloos, onbrandbaar en niet-corrosief, maar in 1974 waarschuwden twee wetenschappers dat ze verre van ongevaarlijk zijn, en hun waarschuwingen werden in 1985 bevestigd.
De ozonlaag
Zuurstof is het op één na meest voorkomende gas in de atmosfeer van de aarde en bestaat voornamelijk als moleculen gemaakt van twee zuurstofatomen. Zuurstof kan zich echter combineren tot moleculen met drie atomen, die ozon worden genoemd. Ozon nabij de grond is een vervuilende stof, maar in de bovenste stratosfeer vormt het een beschermende laag rond de planeet die ultraviolet zonlicht absorbeert en zo al het leven beschermt tegen de schadelijke effecten daarvan straling. De dikte van deze laag wordt gemeten in Dobson-eenheden (DU); één DU is een honderdste van een millimeter bij standaard temperatuur en druk. De ozonlaag is gemiddeld zo'n 300 tot 500 DU dik, dat is ongeveer de dikte van twee gestapelde centen.
Het effect van CFK's
Wetenschappers begonnen zich voor het eerst te realiseren dat chloor destructief kan interageren met ozon in de begin jaren zeventig, en Sherwood Rowland en Mario Molina waarschuwden voor het gevaar dat CFK's vormen voor de ozonlaag in 1974. Dit gevaar is een direct gevolg van het feit dat CFK's -- die koolstof, fluor en chloor bevatten -- zo inert zijn. Omdat ze met niets in de lagere atmosfeer reageren, migreren CFK-moleculen uiteindelijk naar de hogere atmosfeer, waar de straling van de zon intens genoeg is om ze uit elkaar te halen. Dit produceert vrij chloor - een element dat allesbehalve inert is.
Het effect van chloor op ozon
Het proces waarbij chloor ozon vernietigt, bestaat uit twee stappen. Een chloorradicaal, dat zeer reactief is, ontdoet het extra zuurstofatoom van een ozonmolecuul, vormt chloormonoxide en laat een zuurstofmolecuul achter als product van de reactie. Chloormonoxide is echter ook erg reactief en combineert met een ander ozonmolecuul om twee zuurstofmoleculen te vormen en het chlooratoom vrij te laten om het proces opnieuw te beginnen. Een enkel chlooratoom kan duizenden ozonmoleculen vernietigen bij voldoende lage temperaturen. Deze temperaturen bestaan in de winter boven Antarctica, en in beperktere mate boven het noordpoolgebied.
Het ozongat
Wetenschappers ontdekten voor het eerst bewijs van een ozongat boven Antarctica in 1985. Wereldregeringen reageerden snel en bereikten in 1987 in Montreal een overeenkomst om tegen 2010 het gebruik van CFK's onder de ondertekende landen uit te faseren. De gemiddelde dikte van de laag in een ozongat, dat zich elk jaar tijdens de Antarctische lente ontwikkelt, is ongeveer 100 DU -- de dikte van een dubbeltje. Het grootste gat dat werd waargenomen was in 2006; het was 76,30 miljoen vierkante kilometer in oppervlakte (29,46 miljoen vierkante mijl); geen enkel gat in de daaropvolgende jaren, vanaf 2014, was zo groot. Het eerste ozongat boven het noordpoolgebied werd in 2011 waargenomen na een ongewoon koude Arctische winter.