Dado que la estratosfera no es ni mucho menos un sistema cerrado, un átomo de cloro acabará saliendo de ella. Mira el fraseo de nuevo:
Se calcula que un átomo de cloro puede destruir más de 100.000 moléculas de ozono antes de ser eliminado de la estratosfera.
No se dice que pierda su potencial, sino que simplemente abandona la región donde hay suficiente concentración de ozono.
En un sistema cerrado, el ciclo catalítico continuaría hasta que la concentración de ozono sea lo suficientemente pequeña como para que la posibilidad de que los átomos de cloro se recombinen sea mayor.
Gracias al comentario de Nicolau me decidí a seguir investigando el tema. También qwersjc dio algunas ideas valiosas. Para la lectura adicional sugiero, las siguientes fuentes:
El ciclo de Ozon
El ciclo del ozono es lo que nos protege de la peligrosa radiación UV-B ( $M$ es una molécula de aire inerte como $\ce{N2}$ ): $$ \ce{O2 ->[h\nu] O + O} \\ \ce{O + O2 ->[<M>] O3}\\ \ce{O3 ->[h\nu] O + O2} $$
Los alborotadores
La razón principal de los átomos de cloro en la estratosfera es de origen humano. Los clorofluorocarbonos eran muy comunes en muchos productos. Estas moléculas son incoloras e insolubles en agua. La difusión sigue su curso y acaban en la estratosfera, donde pueden sufrir una disociación. $$\ce{CCl3F ->[h\nu] Cl + CCl2F}$$ Así que el principal problema es que se producen radicales libres de cloro en la estratosfera. Además, estos CFC tienen una vida útil en la estratosfera de hasta 150 años.
Hay algunas fuentes naturales (de importancia casi insignificante) que también producen radicales libres de cloruro, es decir, las erupciones volcánicas. Éstas pueden transportar cloruro a la estratosfera, donde puede reaccionar con el radical hidróxido: $$\ce{HCl + OH -> Cl + H2O}$$
Eliminación del cloro
Hay varios pasos que conducen a la eliminación del cloro de la estratosfera. Básicamente, permanecerá allí durante bastante tiempo y causará un daño significativo. La estratosfera es muy seca y los compuestos solubles en agua, como el HCl, no serán eliminados rápidamente. Por tanto, para salir de la estratosfera, los átomos o compuestos de cloro tienen que estar cerca de la troposfera.
Probablemente la reacción más importante es con el metano formando clorhidrato, que puede ser arrastrado por el agua (causando, sin embargo, al menos una parte de la lluvia ácida). $$\ce{Cl + CH4 -> HCl + CH3}$$ La probabilidad de este evento es unas 1000 veces menor que la de colisionar con otro ozono.
Sin embargo, al cabo de unos dos años ( un número que recogí en el camino ), un cloro saldrá de la estratosfera. En la troposfera hay más presencia de agua, por lo que se formará ácido clorhídrico y será arrastrado.
En nuestras estimaciones, la terminación de la cadena Cl--ClO es el resultado de una difusión hacia abajo de las especies de vida más larga de la cadena (HCl, ClO) y su eventual eliminación por un proceso troposférico. De: Nature 249, 810-812 (28 de junio de 1974) .
También hay una serie de reacciones que disminuyen el potencial de los radicales de cloro. $$\ce{ClO + NO2 -> ClONO2}\\ \ce{ClO + O2H -> ClOH + O2}\\ ...$$
Sin embargo, estos también forman moléculas de reserva que podrían difundirse de nuevo a la estratosfera.
Los cálculos que hay detrás son bastante complejos y utilizan una gran variedad de datos empíricos junto con modelos complejos.
Creo que todavía se está investigando mucho en esta área, considerando más moléculas como $\ce{CO2}$ y otros gases de efecto invernadero, así como el cambio climático global.
La conferencia del Nobel (1995) se cierra con las siguientes observaciones y sólo podemos esperar que esto sea cierto:
Sin embargo, con las limitaciones que acabamos de expresar, la amenaza de un mayor agotamiento del ozono estratosférico durante el siglo XXI parece estar bajo control.
