A 21. század egyik legjelentősebb kihívása az emberiség számára a globális felmelegedés és az éghajlatváltozás elleni küzdelem. Sokat hallunk arról, hogy az első ipari forradalom óta mennyi szén-dioxid, metán és dinitrogén-oxid kerül a légkörbe, de keveset beszélünk a szén-dioxidnál 23500-szor erősebb üvegházhatású gázról, a kén-hexafluoridról (SF6).
Pedig ellentmondásos módon több vállalat ma is azért lobbizik az EU-ban, hogy az üvegház hatású gázok királykategóriájába tartozó SF6-ot ne tiltsák be, hiszen csak így léphetünk fel hatékonyan a klímaváltozás ellen.
Kén-hexafluorid tulajdonságai
Ez a színtelen, szagtalan, nem mérgező és nem gyúlékony szervetlen vegyület, szobahőmérsékleten gáz halmazállapotú. Vízben alig, de apoláros (egyenletes elektroneloszlású molekula) szerves oldószerekben (pl. toluol, szerpentin) jól oldódik.
A kén-hexafluorid a legerősebb üvegházhatású gáz, és a kibocsátás növekedésével a légköri mennyisége párhuzamosan növekszik. Évente több, mint 10000 tonnát állítanak elő, melynek nagy részét (több, mint 8000 tonna) szigetelő anyagként használják fel a villamosenergia-iparban. Alkalmazzák továbbá védőgázként a magnéziumöntés során.
A kén-hexafluoridot széles körben használják az elektronikai iparágban a rövidzárlatok és balesetek megelőzésére, azaz szigetelőanyagokban, tűzvédelmi rendszerekben, a transzformátoroknál. 1984 óta a gumiabroncsok feltöltésére is hasznosítják, mivel a gáz molekulái sokkal nagyobb méretűek a levegő molekuláinál, sokkal lassabban diffundálnak a gumiabroncson keresztül. A két legnagyobb német gumiabroncsgyártó kutatása szerint, kén-hexafluoriddal akár egy évig is stabil marad a guminyomás.
A tartósan egyenletes nyomás növeli a közlekedés biztonságát és meghosszabbítja a gumik élettartamát. Ma már a nyílászárók hangszigetelésére és az időjárásfüggő energiára épülő erőművek gyártásánál egyre nagyobb arányban használják, továbbá felhasználásra kerül hűtő- és légkondicionáló berendezésekben és aeroszolos hajtóanyagként is.
A WMO (World Meteorological Organization - Meteorológiai Világszervezet) összesített adatai szerint a kén-hexafluorid légköri koncentrációja évente kb. 0,2-0,6 ppt (az egész 0,2-0,6 trilliomod része) növekedést mutat. A légkörben rendkívül sokáig megmarad, a troposzférában és a sztratoszférában sem lép reakcióba egyéb anyagokkal, becsült légköri tartózkodási ideje 800–3500 év. Átlagos alsólégköri globális koncentrációja évente 5-11%-kal nőtt az 1980-as és 1990-es években, a 2000-es évektől már évente 8-15%-kal, a 2010-es években pedig 15-17%-kal. Ennek a legfőbb oka, hogy a legtöbb gumigyártó ezt használja a gépjárművek kerekeinek feltöltéséhez, illetve rohamos tempóban nő a villamosenergia- és az elektronikai iparban történő felhasználása. A 2010-es évek markáns növekedésért az ipar a felelős, ugyanis a nagy erőművektől a szélturbinákon át a városi elektromos al-állomásokig növekszik a felhasználása.
Mindössze egy kilogramm kén-hexafluorid olyan mértékben képes növelni a globális hőmérsékletet, mint 40 ember 1000 km-es repülő útja, vagy 150 dízelautó 1 éves kibocsátása. Ez még nem is jelentene problémát, amennyiben a légköri kiülepedési ideje nem érné el a 800-3500 évet.
De, ha ennyire erős üvegházhatású gáz, miért használjuk évről-évre egyre nagyobb mennyiségben a kén-hexafluoridot?
Egyrészt, mert olcsó. Másrészt a villamosenergia-termelés módja drasztikusan megváltozott és folyamatosan változik. Elsősorban a decentralizált megújuló áramtermelés miatt az elektromos hálózatok hossza a fejlett nyugati világban megnégyszereződött 10 év alatt, és megnőtt a súlyos balesetek megelőzéséhez szükséges elektromos kapcsolók és megszakítók száma is. Ezek gyártásához nélkülözhetetlen jelenleg a kén-hexafluorid. A kapcsolóberendezések gyártásához túlnyomó részt kén-hexafluorid gázt használnak a rövidzárlatok megakadályozására, ugyanis egy elektronegatív gáz, dielektromos szilárdsága a légköri nyomáson körülbelül háromszorosa a levegőnek, továbbá nem éghető, nem mérgező, kémiailag inert, azaz közömbös anyag, nyomástűrő képessége háromszor jobb, mint a tiszta levegőé.
A szélturbinák gyártásánál, különösen a nagy tengeri szélerőmű telepeknél a kapcsolórendszerek és elosztók biztosítását kén-hexafluoriddal oldják meg a szakemberek.
Az Európai Unióban Németország és Dánia az egyik legnagyobb kén-hexafluorid kibocsátó. E két országban 2 millió kilogrammhoz közelít a felhasznált kén-hexafluorid mennyisége. Az egész európai mennyiség több mint 10 millió kilogramm. Az európai elosztóhálózatokon felhasznált mennyiség évente 30-40 tonnával nő, ebből a megújuló energiára épülő erőművekből származó kén-hexafluorid részaránya közel 40%. Ez a növekedés Európa-szerte is megmutatkozik: 2000 és 2020 között a 28 tagállam (Egyesült Királysággal kiegészítve) összes kibocsátása 134,6 millió tonna szén-dioxidnak felel meg.
Ez több mint kétszerese az éves magyar bruttó kibocsátásnak, vagy úgy is érzékeltethetjük, hogy annyi, mint 1,5 millió hagyományos üzemanyaggal üzemelő autó kibocsátása az utakon 20 éven keresztül.
Mennyi a kén-hexafluorid légköri mennyisége?
Az elmúlt két évtizedben megkétszereződött a troposzférában és az atmoszférában lévő kén-hexafluorid koncentráció.
A légkörben, az üvegházhatású gázokon belüli koncentrációja jelenleg még alacsony (alig 2,8%), a levegőben lévő CO2 mennyiségének csak a töredéke. Azonban az elmúlt évtizedek növekvő kibocsátása azt mutatja, hogy az évszázad közepére, de legkorábban a 2030-as években már a mai szint 175-250 százaléka lehet, mely arányosítva akár 0,2-1,8 oC-kal is növelheti a globális átlaghőmérsékletet.
Aggodalomra ad okot, hogy a kén-hexafluorid egy szintetikus gáz, és nincs semmilyen természetes folyamat, amiben elhasználódna, nem tud gyorsan kiülepedni, és nem semmisül meg természetes módon. Az éghajlatra gyakorolt hatásának korlátozása érdekében a fejlett országoknak (Magyarországnak is) minden évben jelentést kell tenniük az ENSZ-nek arról, hogy mennyi kén-hexafluoridot használnak fel.
Az EU fluortartalmú üvegházhatású gázokról szóló ún. F-gáz rendeletének 2014. évi aktualizált változata számos hétköznapi termék, például a teniszlabdák, a sportcipők, a gumiabroncsok és a kétrétegű ablakok előállításánál is megtiltotta a kén-hexafluorid használatát. E tiltásoknak köszönhetően sikerült csökkenteni az ezen termékek előállításához használt kén-hexafluorid mennyiségét, ennek ellenére számos tanulmányban kimutatták, hogy a légkör kén-hexafluorid tartalma az EU-ban éves szinten 8 százalékkal nő. A fejlődő országok kaptak némi türelmi időt, de legkésőbb 2030-tól nekik is szembesülniük kell a felhasználás korlátozásával.
1. ábra A kén-hexafluorid légköri mennyisége a National Oceanic and Atmospheric Administration (NOAA) mérései alapján
Eddig miért nem tiltották be?
Az Európai Unióban 2006. január 1. óta nem használható nyomjelző gázként. Az Európai Bizottság 2014-ben megpróbálta betiltani számos más környezetkárosító anyaggal – lásd a fentebb már említett F-gáz rendeletet - köztük a hűtésre és légkondicionálásra használt gázokkal együtt, de a terv Európa-szerte erős ellenállásba ütközött az egyes iparágak részéről. A villamosenergia-ipar és a megújuló energiaforrások iparának lobbija túl erős volt.
A villamosenergia-iparág azzal érvelt, hogy ha hatékony zöld átállást akar a közösség, akkor növekednie kell a villamosáramra épülő eszközök mennyiségének, ezáltal több kén-hexafluoridra van szükség. A másik érv a betiltás ellen az volt, hogy teljesen leállhat az EU klímacéljainak elérése. Hát, mindenesetre az bizarr, hogy egy erős üvegházgáz alkalmazása lesz szükséges a klímasemlegesség eléréséhez.
2020-ban az EU elkezdte felülvizsgálni az kén-hexafluorid használatát, hatékony alternatívákat keresve. Azonban még a legoptimistábbak sem gondolják, hogy 2025 és 2030 előtt bármilyen tilalmat életbe léptetnének, különösen most, amikor az EU le akar szakadni az orosz energiafüggőségről, és felakarja gyorsítani a teljes karbonsemlegességet.
