ผู้ค้นพบ สาร CFC ทำลายชั้นบรรยากาศของโลก

ในยุคแห่งภาวะโลกร้อนเช่นนี้  เมื่อพูดถึงสาร CFC หรือ Chlorofluorocarbon หลายคนคงคุ้นเคยและรู้จักกันดี  สารนี้ถูกค้นพบเป็นครั้งแรกในปี ค.ศ 1928 โดย Thomas Migley Jr. และถูกนำมาใช้เป็นส่วนประกอบสำคัญในวงการอุตสาหกรรมเคมี เช่น ตู้เย็น เครื่องปรับอากาศ โฟม หรือในผลิตภัณฑ์สเปรย์ ในอดีตนั้นเรายังไม่ทราบว่าสารนี้ก่อให้เกิดมหันตภัยต่อโลกของเราอย่างไร จนกระทั่ง ศาสตราจารย์ เอฟ เชอร์วูด โรว์แลนด์ (F.Sherwood Rowland) ได้ค้นพบว่าสาร CFC นี้เป็นสารที่ทำลายชั้นโอโซน ชั้นแห่งเกราะกำบังของโลก

 

F.Sherwood Rowland

 

 เชอร์วูด โรว์แลนด์ เกิดเมื่อวันที่ 28 มิถุนายน ค.ศ.1927 ณ เมือง Delaware ประเทศสหรัฐอเมริกา จบการศึกษาระดับปริญญาเอกสาขาเคมีนิวเคลียร์จากมหาวิทยาลัยชิคาโก

 

 เมื่อปี ค.ศ. 1970 James Lovelock ได้รายงานการค้นพบสาร CFC บนชั้นบรรยากาศเป็นครั้งแรก โรว์แลนด์จึงคิดที่จะใช้ CFC เป็นตัวบอกทิศทางความเร็วในการไหลของกระแสลมในบรรยากาศ เนื่องจากเป็นสารที่เสถียร แต่แล้วโรว์แลนด์ก็เกิดความสงสัยว่า บนชั้นบรรยากาศโลกย่อมได้รับแสงอาทิตย์อยู่ตลอดเวลา ซึ่งนั่นอาจทำให้เกิดการแตกตัวของสาร CFC เป็นอะตอมคาร์บอน ฟลูออรีน และคลอรีน และอะตอมที่แตกตัวเหล่านี้จะเกิดปฏิกิริยาต่อกันอย่างไร

 

 

 โรว์แลนด์จึงได้ศึกษาวิจัยร่วมกับมาริโอ โมลินา (Mario Molina) นิสิตหลังปริญญาเอก ผู้ซึ่งมีแนวความคิดอยากศึกษาการเปลี่ยนแปลงสภาพของชั้นบรรยากาศโลก ซึ่งเป็นสิ่งที่ผู้คนในยุคสมัยนั้นต่างละเลยและไม่ได้ให้ความสนใจ

 

 ผลจากการศึกษานั้นทำให้โรว์แลนด์และโมลินาได้ค้นพบว่า สาร CFC เป็นสารที่สลายตัวยาก เมื่อถูกปล่อยสู่อากาศ จะลอยสูงขึ้นไปสะสมในชั้นสตราโตสเฟียร์ ซึ่งเป็นชั้นบรรยากาศที่มีการสะสมของโอโซนเป็นจำนวนมาก

 

 

โอโซน (ozone) เป็นก๊าซสีน้ำเงินเข้ม โมเลกุลที่ประกอบด้วยอะตอมออกซิเจน 3 อะตอม (O3)  โอโซนจะทำหน้าที่เป็นเสมือนร่มบาง ๆ ที่คอยป้องกันโลก เนื่องจากมีคุณสมบัติพิเศษในการดูดซับรังสีอัลตราไวโอเลตจากดวงอาทิตย์  ไม่ให้ส่องกระทบโดยตรงมายังพื้นผิวโลกมากเกินไป โดยเฉพาะรังสี "ยูวีบี (UVB)" ซึ่งเป็นรังสีที่อันตรายต่อสิ่งมีชีวิต ทำให้เกิดโรคมะเร็งผิวหนังและต้อกระจก ทั้งยังก่อให้เกิดการเสียสมดุลทางธรรมชาติอีกด้วย

 

 สาร CFC เมื่อถูกรังสียูวีจากดวงอาทิตย์จะทำให้โมเลกุลของคลอรีนแตกตัวเป็นคลอรีนอิสระ ซึ่งอะตอมคลอรีนจากปฏิกิริยานี้เอง ที่จะทำลายโมเลกุลของโอโซน  โดยจะเข้ารวมตัวกับโมเลกุลของก๊าซโอโซน (O3) ดังสมการ

 

 

 อะตอมของคลอรีนจะเปลี่ยนแปลงโมเลกุลของโอโซน ได้คลอรีนมอนอกไซด์ (ClO) และก๊าซออกซิเจน (O2) ซึ่งทำให้โมเลกุลของก๊าซโอโซนลดลงไป

 

และไม่เพียงเท่านั้น อะตอมคลอรีนยังสามารถถูกสร้างขึ้นมาใหม่ จากปฏิกิริยาของคลอรีนมอนอกไซด์ (ClO) กับอะตอมของออกซิเจน ได้เป็น อะตอมของคลอรีน (Cl) และก๊าซออกซิเจน (O2) ดังสมการ

 

 

 อะตอมของคลอรีนอิสระนี้สามารถเข้าทำลายโมเลกุลของโอโซนได้อีกครั้ง ตามสมการแรก เป็นวัฏจักรเช่นนี้ไปเรื่อย ๆ โดยพบว่า คลอรีน 1 อะตอมสามารถทำลายโอโซน ได้มากถึง 100,000 โมเลกุลเลยทีเดียว

 

 

 จากการค้นพบนี้ทำให้โรว์แลนด์และโมลินา ได้รับการตีพิมพ์ผลงานในวารสาร Nature ในปี 1974 ซึ่งผลงานนี้นับเป็นงานวิจัยกระแสแรงที่ผู้คนให้ความสนใจเป็นจำนวนมาก เนื่องจากในขณะนั้นยังไม่มีใครให้ความสนใจกับสภาพการเปลี่ยนแปลงของชั้นบรรยากาศมากนัก แต่อย่างไรก็ตาม งานวิจัยของเขาทั้งสอง ก็ได้รับทั้งกระแสยอมรับและกระแสต่อต้านในขณะเดียวกัน เนื่องจากมีผู้ที่คิดว่าบนชั้นบรรยากาศมีสารที่สามารถทำลายสาร CFC ได้ และยังมีการนำงานวิจัยนี้เข้าไปเกี่ยวข้องกับการโจมตีทางการเมืองอีกด้วย

 

 จนกระทั่งในปี 1985 องค์การ NASA ได้แสดงภาพถ่ายของหลุมโอโซน (Ozone Hole) ขนาดใหญ่ในบรรยากาศโลกเหนือทวีปแอนตาร์กติกา ซึงนับเป็นหลักฐานพิสูจน์ได้ว่างานวิจัยของโรว์แลนด์และโมลินาเป็นจริง ซึ่งการพิสูจน์นี้ได้สร้างความตื่นตระหนกให้แก่ผู้คนในขณะนั้น เนื่องจากยังไม่มีใครคาดคิดว่าบรรยากาศของโลกจะเกิดการเปลี่ยนแปลง

 

 ความกังวลถึงสภาพภูมิอากาศของโลกที่เสื่อมถอยลงเช่นนี้ ทำให้นานาประเทศได้ร่วมกันลงนามในพิธีสารมอนทรีออล ว่าด้วยสารทำลายชั้นบรรยากาศโอโซน (Montreal Protocol on Substances That Deplete the Ozone Layer) ในวันที่ 16 กันยายน ค.ศ. 1987 ซึ่งเป็นสนธิสัญญาสากลที่สร้างขึ้นเพื่อควบคุม ยับยั้ง และรณรงค์ให้ลดการผลิตและการใช้สารทำลายชั้นโอโซน  เพื่อรักษาชั้นบรรยากาศโอโซนที่เริ่มจะสูญสลายไป

 

 

 การค้นพบว่าสาร CFC ทำลายชั้นโอโซนนี้ ทำให้โรว์แลนด์และโมลินาได้รับรางวัลโนเบลสาขาเคมีร่วมกันในปี 1995 ทั้งนี้โรว์แลนด์ยังเคยถูกข่มขู่จากบริษัทผลิตสาร CFC ซึ่งกล่าวหาว่าเขาต้องการทำลายวงการอุตสาหกรรม แต่โรว์แลนด์ก็ยังคงยืนกรานเจตนาของตนเอง เขายังคงมุ่งมั่นสร้างงานวิจัยและให้ความรู้วิทยาศาสตร์ เพื่อปกป้องโลกของเราให้ปลอดภัย