"Criegee Intermediate" พระเอกตัวใหม่ที่จะมาช่วยแก้ปัญหาโลกร้อน?

ในปี 1949 นักเคมีชาวเยอรมัน Rudolf Criegee ได้เสนอว่าเมื่อโอโซนทำปฏิกิริยากับสารไฮโดรคาร์บอนจะเกิดสิ่งที่เรียกว่า "Criegee Intermediate" ขึ้นในกระบวนการ หากไฮโดรคาร์บอนตัวนั้นเป็นพวก alkene โมเลกุลของ Criegee Intermediate ที่เกิดขึ้นก็จะเป็น biradicals ซึ่งหมายความว่ามันมีช่องอนุมูลในการทำปฏิกิริยากับสารอื่นๆ ถึงสองช่อง นักวิทยาศาสตร์สงสัยมานานแล้วว่าบนชั้นบรรยากาศที่มีทั้งโอโซนและไฮโดรคาร์บอน มันจะมี Criegee Intermediate เกิดขึ้นมากน้อยแค่ไหน และจะส่งผลกระทบอย่างไรบ้าง แต่การศึกษา Criegee Intermediate ในสภาวะก๊าซเป็นเรื่องยากเพราะ Criegee Intermediate สลายตัวเร็วเกินกว่าจะตรวจอะไรกับมันได้

ทีมวิจัยจาก Sandia National Laboratories ในรัฐแคลิฟอร์เนีย กับ University of Manchester และ University of Bristol ของสหราชอาณาจักร เป็นทีมวิจัยแรกที่สามารถสังเกตพฤติกรรมของ Criegee Intermediate ในสภาวะก๊าซได้ และผลที่ออกมาก็น่าสนใจกว่าที่นักเคมีหลายคนหวังไว้เสียด้วย

พวกเขาสร้างโมเลกุล formaldehyde oxide (CH₂OO) ซึ่งเป็น Criegee biradical ที่มีขนาดเล็กที่สุดขึ้นมาโดยการฉายแสงเลเซอร์เข้มข้นไปยังโมเลกุลของ diiodomethane (CH₂I) เพื่อให้พันธะเคมีแตกออก แล้วก็ทำปฏิกิริยา O₂ การเตรียมวิธีนี้ทำให้พวกเขาสามารถวัดปริมาณ formaldehyde oxide ที่เกิดขึ้นและปฏิกิริยาของพวกมันได้

พวกเขาสังเกตต่อไปว่า formaldehyde oxide มีความสามารถในการทำปฏิกิริยากับก๊าซไนโตรเจนไดออกไซด์และซัลเฟอร์ไดออกไซด์ได้รวดเร็วกว่าที่คาดคิดไว้มาก และผลิตภัณฑ์ที่ได้จากปฎิริยาก็อยู่ในสภาพที่เรียกว่า aerosol (อนุภาคของเหลวหรือของแข็งที่ล่องลอยอยู่ในอากาศ) เช่น เมื่อ formaldehyde oxide ทำปฏิกิริยากับซัลเฟอร์ไดออกไซด์ก็จะเกิด aerosol ของกรดซัลฟูริก

คนธรรมดาฟังแล้วคงผ่านๆ ไป (ด้วยสีหน้างงๆ เหมือนผม) แถมชื่อกรดซัลฟูริกที่เกิดขึ้นก็ฟังดูค่อนข้างน่ากลัวมากกว่าน่าสนใจ นอกจากนักเคมี ใครอยากดมกรดซัลฟูริกเล่น

แต่อย่าลืมว่านักเคมีคาดกันว่า Criegee biradical พวกนี้จะเกิดขึ้นในบรรยากาศชั้นโอโซน และก๊าซไนโตรเจนไดออกไซด์และซัลเฟอร์ไดออกไซด์ก็เป็นก๊าซเรือนกระจกตัวร้ายที่ก่อให้เกิดปรากฏการณ์เรือนกระจก (สาเหตุของสิ่งที่เราเรียกกันว่า "ภาวะโลกร้อน") การค้นพบว่ามีสารตัวหนึ่งสามารถทำปฏิกิริยากับก๊าซเรือนกระจกได้อย่างรวดเร็วจึงเป็นข่าวดีต่อการแก้ไขปัญหาโลกร้อน แถมผลิตภัณฑ์ที่เกิดขึ้นก็ยังเป็น aerosol อีกต่างหาก นักวิทยาศาสตร์รู้มานานแล้วว่า aerosol ส่วนใหญ่เป็นตัวช่วยสะท้อนแสงอาทิตย์กลับไปสู่อวกาศ เป็นตัวช่วยลดอุณหภูมิโลก ตัวอย่างเช่น ในปี 1991 ตอนที่ภูเขาไฟปินาตุโบระเบิดพ่น aerosol ของกรดซัลฟูริกปริมาณมหาศาลสู่ชั้นบรรยากาศ อุณหภูมิของโลกลดลง 0.5 องศาเซลเซียสติดต่อกันถึงสองปี

อย่างไรก็ตาม นักวิทยาศาสตร์ไม่บ้ากล้าพอที่จะวางแผนเอา Criegee biradical ไปโปรยบนชั้นบรรยากาศ การมี aerosol ในชั้นบรรยากาศมากเกินไปก็ไม่ใช่เรื่องดีสักเท่าไร สิ่งที่นักวิทยาศาสตร์สนใจกับผลงานวิจัยนี้คือ การแสดงให้เห็นว่าโลกของเรามีกลไกในการรักษาสมดุลที่ดีเยี่ยมอยู่แล้ว ขอเพียงเราพยายามรักษากลไกนี้ให้ดี อย่าไปทำมันพัง

งานวิจัยนี้ตีพิมพ์ลงในวารสาร Science DOI: 10.1126/science.1213229

ที่มา - Reuters via Scientific American, Live Science