空調是溫室氣體的一個主要來源。在Project Drawdown的2017年列出的100多個減少人類造成的全球變暖的機會中，製冷和空調的清潔技術排在最前面。
揭開製冷劑的神秘面紗
從20世紀30年代到80年代，製冷劑帶來了兩個主要的環境問題。它們是極強的溫室氣體並破壞了臭氧層。
由於80年代的一些快速立法，人們不再使用破壞臭氧層的製冷劑。在Regreen Scale中，這些破壞臭氧層的製冷劑被描述為“Step 0”製冷劑，其靈感來自於用於跟蹤野火的空氣質量等級。
儘管在20世紀80年代取得了進步，但我們仍使用超級溫室氣體作為製冷劑。每台家用空調的側面都有一張貼紙，上面有關於其製冷劑的詳細信息。如果所有這些製冷劑都泄漏出來，那麼它所造成的全球變暖將跟燃燒1100加侖的汽油一樣多。
而且在所有的可能性中，至少有一些製冷劑會泄漏。從法律上講，美國環境保護局(EPA)要求房主修復泄漏的空調。但一位空調技術員透露，他每周都會接到許多修復空調製冷劑泄漏的電話，在許多情況下，空調已經泄漏了很多製冷劑，以至於它不再能冷卻房子。這些製冷劑已經泄漏到大氣中並使我們的地球變熱。
並非每一種製冷方式都像家用空調那樣骯髒。歐盟從2017年起禁止在新的汽車空調中使用超級溫室氣體，美國一半以上的新車現在也使用清潔製冷劑。
在超市製冷方面，美EPA已從2024年開始禁止在新設備中使用超級溫室氣體，許多連鎖超市正在迅速過渡到清潔製冷劑。該機構預計，等到2025年，新的家用冰箱將逐步淘汰超級溫室氣體製冷劑，而且消費者已經可以使用清潔製冷劑的冰箱了。2021年，美國通過法律以等2036年將超級溫室氣體製冷劑在美國的銷售減少85%。但家用空調仍是這項立法的一個空白。作為一個關心環境的房主，我很想安裝一個不使用超級溫室氣體的中央空調。我甚至願意成為一個早期採用者，並支付大大高於普通空調的價格。但是，據我所知，美國消費者還沒有這樣的空調。
潛在的解決方案
現成的清潔製冷劑和一個新的空調器
其他行業如超市製冷和汽車空調已經在改用清潔製冷劑方面取得了很大的進展。在汽車空調中，美國和歐盟最流行的製冷劑是一種叫做R-1234yf的製冷劑，從全球變暖的角度來看，它比我們今天在家用空調中使用的R-410a製冷劑清潔數千倍。
此外，在超市製冷中，二氧化碳是一種越來越受歡迎的第4步製冷劑。雖然二氧化碳是一種溫室氣體，但它卻比R-410a清潔數千倍。
那麼，下一代家用空調是否可以採用這些在凈化其他行業方面非常有效的製冷劑之一？為了調查這個問題，記者跟伊利諾伊大學厄巴納-香檳分校機械工程教授Pega Hrnjak進行了交談，後者在過去30年裡一直在研究製冷和空調的技術。
首先，人們能否可以在家用空調中使用來自汽車工業的R-1234yf？根據Hrnjak的說法，這在技術上是可行的，但存在一個挑戰。R-1234yf無法像R-410a那樣被壓縮，因此R-1234yf空調的管子和其他部件需要更大和更昂貴。
另外，越來越多的超市製冷系統使用二氧化碳作為製冷劑，那麼在家用空調中使用二氧化碳如何？Hrnjak對此回答道–“二氧化碳比R-410a更喜歡被壓縮，這使得管道和其他部件比基於R-410的空調更小–而且可能更便宜。”
二氧化碳在其他方面也是一個不錯的選擇。它價格低廉、不易燃的。因此，基於二氧化碳的家用空調可能是一個偉大的解決方案，它結合了成本效益和能源效率，且–關鍵是–它不會像今天基於R-410a的家用空調那樣對全球變暖產生極端影響。
開發使用清潔製冷劑的新空調的方法是有希望的。這將需要一個逐步的過渡，也許到2025年，新的家用空調將使用清潔的製冷劑。但舊空調將繼續出現泄漏並向大氣中排放大量的R-410a超級溫室氣體。
新製冷劑和同一台空調
如果有辦法使用一種更清潔的製冷劑來改造今天的空調會怎麼樣？幾年前，美國國家標準與技術研究所的一個小組對超過100萬種潛在的製冷劑進行了計算機分析。不幸的是，NIST並沒有找到R-410a的完美替代品。
然而還有其他角度可以解決這個問題。首先，有可能混合多種製冷劑來創造一個R-410a的替代品。其次，在NIST研究之後的幾年裡，人工智能系統在發現新分子和材料方面變得更加熟練。如人工智能在Moderna COVID疫苗的快速開發中發揮了關鍵作用。
那麼我們能否利用人工智能來發明一種新的製冷劑從而使今天的家用空調“接種”疫苗以避免強烈的溫室氣體排放？
為了探討這個問題，記者有跟來自阿卜杜拉國王科技大學化學工程教授S. Mani Sarathy進行了交談。Sarathy的團隊一直在使用人工智能來預測數百種碳氫化合物分子的特性，這些分子既被用作燃料也被用作冰箱等小型設備的製冷劑。
當Sarathy被問及其方法是否可以幫助開發更清潔的製冷劑時，他回答道：“我們已經應用這種方法來開發可再生燃料，這些燃料比其化石燃料燃燒更清潔。我很樂觀地認為，同樣的方法將適用於考慮數以百萬計的潛在製冷劑分子並準確預測其熱性能。我們還可以對低毒性和低可燃性進行優化。”
總之，這個問題至少有兩個令人信服的工程解決方案：可以開發新的家用空調、使用我們今天擁有的更清潔的步驟4製冷劑或可以發明一種步驟4清潔製冷劑用於我們已有的空調。