Ozon

Kort om ozon

Indtroduktion
Ozon findes i naturen, dels som et beskyttende lag mod ultraviolette stråler i stratosfæren dels som jordnær ozon i atmosfæren.
Tit og ofte bliver ozon nævnt i miljøsammenhænge; som udtynding af ozonlaget og forøget indhold af ozon i jordnære omgivelser. Faktum er at ozon faktisk anvendes til at desinficere luft og vand med og anvendes desuden i en lang række industrielle processer så som blegning af papirmasse. Ozon er et meget aktivt molekyle som er eftertragtet for sin stærkt oxyderende evne. At anvende ozon til rensning er en vel afprøvet teknik. Markedet for ozon er stort bl.a. i USA, Sverige og ekspanderende i Danmark, hvilket betyder at det er vigtigt at øge kendskabet til ozon.

Ozon
Ozon er et tri-atomart iltmolkyle dvs. O₃ der naturligt findes i moder naturs kredsløb. Oppe i stratosfæren, 10-50 km over vore hoveder, forvandler sollyset til stadighed en del af luftens ilt-molekyler (O₂) til ozon. Det naturlige ozonlag som dannes på denne måde absorberer det ultraviolette lys fra solen, nærmere bestemt den så kaldte UV-B stråling (som er stråling inden for bølgelængdeområdet 280 - 315 nm). Det er dette ozonlag der gør det muligt overhovedet at eksistere på jordkloden.
Ozon produceres bevidst i generatorer som enten bygger på metoder med UV-lys eller en Corona udladning. Udgangspunktet er tørret luft eller ilt (O₂) som tilføres energi. Iltmolekylet bliver derved opdelt i to iltatomer. Disse iltatomer forener sig derefter med et andet iltmolekyle hvilket betyder at man får et molkyle med tre iltatomer, dvs. Ozon.

Ozonmolkylet har et kraftigt oxyderingspotentiale hvilket indebærer at det reagerer med andre molekyler og nedbryder/forvandler disse. Selve ozonmolekylet er en instabil forbindelse, hvilket indebærer at den falder fra hinanden hvis ikke den støder på en anden forbindelse. Derved vender det tilbage som iltatomer. Levetiden for ozon varierer fra nogle minutter op i mod en time afhængig af omgivelserne (temperatur, tryk, forurening osv.)

Industriel ozon - jordnær ozon - stratosfærisk ozon
Det er vigtigt at skelne mellem det ozon vi producerer industrielt, jordnær ozon og det ozon som findes oppe i stratosfæren.

Stratosfærisk ozon er det ozon der dannes i atmosfæren ved hjælp af solens stråler som energikilde. Når man taler om ozonhuller drejer det sig om at den ozon der er dannet i stratosfæren ved solens hjælp på en eller anden måde er forsvundet. Den største årsag til at ozonlaget i stratosfæren er udtyndet er at vi her nede på jorden hat produceret og anvendt forbindelser så som freon som ozonet oxiderer (nedbryder) når de slipper ud i stratosfæren.

Dannelsen af jordnær ozon er en delvis naturlig proces. Ozon dannes ved elektrisk udladninger under tordenvejr og ved fotokemiske reaktioner som f.eks. terpener der afgives fra nåletræer. Den øgede mængde jordnær ozon, som ses som en miljøfare, forekommer ved reaktioner mellem sollys og gasser så som nitrogenoxider og flygtige kulbrinter. Disse forbindelser benævnes ofte som NOx henholdsvis VOC (Volatile Organic Compounds).

Både nitrogenoxider og kulbrinte optræder naturligt i atmosfæren og det samme er tilfældet med ozon. Luftens indhold af nitrogenoxider og kulbrinte er imidlertid øget på grund af tidens omfattende forureningsudslip. Derved er også mængden af den jordnære ozon tiltaget. I Europa er den godt og vel fordoblet siden slutningen af 1800-tallet, og endnu i 1970'erne øgedes den med omkring 1% pr år. Først de seneste år er synes det at øgningen har aftaget.

Det industrielle ozon er ozon som skabes i ozongeneratorer. Dette ozon fremstilles med tanke på at det skal anvendes for at f.eks. rense vand, luft eller for at indgå i en proces. Ozonet man genererer på denne måde er ikke ozon som slippes ud til omgivelserne. Der findes bestemmelser og love som beskytter omgivelserne mod at blive udsat for ozon. I industrielle processer undgår man at sende ozonet til naturen. I de fleste anlæg anvendes katalytiske konvertere hvor ozonet på millisekunder forvandles tilbage til ilt. Ved denne proces genvindes produktionsenergien i form af varme.
Katalyse kan hovedsagelig ske gennem forskellige metoder. Katalytisk forvandling sker ved at ozon overskuddet passerer en destruktor (f.eks. mangandioxid, aktivt kul) alternativt termisk destruktion. Restproduktet bliver ilt.
Eftersom ozon er et instabilt molkyle der spontant falder fra hinanden må den produceres for at bibeholde virkningen. Dette er en fordel eftersom man derved undgår problemer med lagring og transport af gasser. Det er også vigtigt at vide at når man anvender ozon til f.eks. at desinficere vand, anvendes ofte koncentrationer op til 200.000 PPM. Når ozonet møder vandet reduceres koncentrationen til mindre end et fåtal PPM. Ved senere kontrol af luften er det sjældent at der kan måles over 0,1 PPM. Efter kort tid i vandet kan man konstatere at der ikke findes rester af ozon i vandet. Dette er en meget stor forskel til når man anvender andre kemikalier som f.eks. klor. Derfor skal ozon ses som et miljøvenligere alternativ til disse foremål. Man skal have respekt for ozon, men med en øged viden om hvad ozon og dets potetiale er, kan det i mange tilfælde være et betydeligt bedre alternativ i forhold til hvad kemikalier kan tilbyde.

Ozons egenskaber

Kemisk navn	Ozon
Udseende	Farveløs gas ved rumtemperatur
Lugt	Skarp stikkende
Formel	O3
CAS-nummer	10028-15-6
Molkylevægt	48,0 g/mol
Densitet: Gas	2,144 kg/m3
Densitet: Vædske	1574 kg/m3
Densitet: Fast	1728 kg/m3
Opløselighed i vand	4,9 ml/l (ved 0°C)
Kogepunkt	-111,9°C (ved 1 atm.)
Smeltepunkt	-192,5°C (ved 1 atm.)
Kritisk temperatur	-12,1°C
Kritisk tryk	5460 kPa
Fordampninsvarme	681 kJ/m3 (ved NTP)

Grænseværdier / Reguleringer I 1997 fik Ozon GRAS status (Generally Recognized As Safe) til anvendelse i levnedsmiddelindustrien af FDA (Food and Drug Administration) i USA. Klassificeringen indebar at ozon er tilladt til sanering og desinfektionsmiddel for levnedsmidler når det anvendes i mængder og i applikationer som harmonerer med GMP (Good Manufacturing Practises). GMP anvendes i dag af mange levnedsmiddel- og medicinalvirksomheder for at være sikre på at produktionen følger love og bestemmelser, både hvad angår miljø, mennesker og kvalitet. Allerede inden ozon fik GRAS status blev det anvendt i levnedsmiddelindustrien. Anledningen til det er at man ser fordele med ozon ud modsætning til f.eks. klor. Ozonet efterlader ingen farlige biprodukter efter brugen, hvilket kan forekomme med anvendelsen af klor. Når det gælder anvendelsen af ozon har man en grænseværdi på hvor meget ozon der kan tillades i omgivelsesluften. De hygiejniske grænseværdier i Sverige og Danmark ligger på 0,1 PPM som niveaugrænse og 0,3 PPM som maxværdi. Niveaugrænsen refererer til en eksponering under en arbejdsdag på 8 timer og maxværdien for en eksponering i 15 minutter.

Helbredseffekter
Ozon er et kraftigt oxiderende middel, hvilket indebærer at man skal have respekt for det men ikke være bange for det. Som alle andre oxiderende midler (f.eks. klor og brintoverilte) er ozon giftigt over visse grænseværdier. Ozon forekommer naturligt i vore omgivelser i koncentrationer omkring 0,01 - 0,15 PPM (~0,3 mg/m3) og kan i bebyggede områder forekomme op til 1.0 PPM. Til sammenligning kan anføres at elektriske maskiner så som kopimaskiner, motorer og transformatorer producerer ozon i koncentrationer omkring 0,5 PPM.

En fordel ved ozon er dets karakteristiske lugt. Man lugter ozonet langt før det nærmer sig grænseværdien på 0,1 PPM. Dette betyder at man altid er bevidst om at man opholder sig i et miljø med fohøjet ozonindhold og derved kan undgå det.

Symptomer for mennesker når de udsættes for ozonkoncentrationer mellem:
0,1 - 1 PMM: Hovedpine, halstørhed, irritation i øjnene
1 - 100 PMM: Astmalignende symptomer, træthed, manglende appetit.

Udsættes men for højere doser under en kortere periode får man ofte irritationer i halsen og hoste. Dette giver dog ikke kronisk besvær men forsvinder i løbet af nogle timer.

Ozon har været anvendt i mere end 100 år i kommercielle sammenhænge, og endnu har ingen dødsulykker kunne sættes i forbindelse med eksponering for ozon.