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CO₂

Perché il controllo del clima con la CO2?

Nel 2002 il Ministro tedesco dell'Ambiente ha pubblicato un documento che proibisce l'impiego di tutti i refrigeranti basati sugli H-FC (idrofluorocarburi alogenati come l' R134a, R404a, R407c, R410a), basandosi sugli obblighi prefissati dal protocollo di Kyoto finalizzati a ridurre l'emissione di CO2 del 21%. La proibizione è rivolta ai grandi operatori della climatizzazione, supermercati, navi porta-container, elettrodomestici e catena del freddo.

Terminologia

Potenziale ozonodeplettivo
Confrontato con l'R11, il potenziale ozonodeplettivo definisce quanto ozono in più o in meno può essere percentualmente perso in condizioni analoghe (R11=1).

Effetto serrra - fattore GWP
Il valore GWP (fattore di riscaldamento globale) di una sostanza è un valore comparativo che indica quanto questa sostanza assorbe la radiazione infrarossa nella finestra della luce visibile più del biossido di carbonio. Dal momento che la vita in atmosfera dei refrigeranti può differire considerevolmente, il valore GWP è determinato considerando un tempo di attività della sostanza di 100 anni.

Classificazione degli idrocarburi

CFC (clorofluorocarburi)
Clorofluorocarburi completamente alogenati, senza atomi di idrogeno nella molecola; formano composti molto stabili che si decompongono nello strato di ozono.

Alto potenziale di impoverimento dell'ozono
Elevato potenziale di riscaldamento globale

HCFC (idroclorofluorocarburi)
Clorofluorocarburi parzialmente alogenati, senza atomi di idrogeno; sono meno stabili e si decompongono in gran parte negli strati inferiori dell'atmosfera. Per questa ragione essi sono molto meno nocivi per lo strato di ozono.

Basso potenziale di impoverimento dell'ozono
Basso potenziale di riscaldamento globale

HFC (idrofluorocarburi)
Fluorocarburi parzialmente alogenati con atomi di idrogeno. Questi composti sono molto stabili; essi non contengono cloro o atomi di bromo.

Nessun potenziale di impoverimento dell'ozono
Basso potenziale di riscaldamento globale

FC (fluorocarburi)
Fluorocarburi che contengono nella molecola solo fluoro, eccetto il carbonio

Nessun potenziale di impoverimento dell'ozono
Basso potenziale di riscaldamento globale

BrCFC (bromoclorofluorocarburi)
Cloroflorocarburi con atomi di bromo; hanno un potenziale ozonodeplettivo superiore rispetto ai normali CFC.

Potenziale ozonodeplettivo molto alto
Alto potenziale di riscaldamento globale

HC (idrocarburi semplici)
Refrigeranti idrocarburi senza cloro, fluoro e bromo

Nessun potenziale ozonodeplettivo
Potenziale di riscaldamento globale molto basso

Altri paesi europei

Altri paesei europei pensano ad una deroga transitoria
Ad esempio la Svizzera prevede un limite di 3 kg di refrigeranti. Impianti con refrigeranti superiori al limite devono essere autorizzati
E' possibile richiedere condizioni speciali a causa della mancanza di soluzioni tecniche.

Perché utilizzare la CO2 per il controllo della climatizzazione?

Attualmente non è fissata alcuna data di prescrizione.
Durante un'audizione del Ministro dell'Ambiente tedesco nel febbraio 2003, il 2006 era stato indicato come anno limite di prescrizione
Nel 2004 l'anno 2009 era stato menzionato come anno di prescrizione, con un periodo di transizione fino al 2014.
Quest'anno si terranno ulteriori audizioni a Brussel.
Tutti i produttori di automobili stanno lavorando per introdurre refrigeranti alternativi.
Europe, Giappone: CO₂
USA: R152a (combustibile)
Situazione al 2004: sviluppo tecnico in larga misura completato

Quali possibilità ci sono?

Refrigeranti a combustibile (idrocarburi come l'R600, R290, R152a)

Vantaggi dell'R290 (esempio):

ODP = 0 (Potenziale Ozono-Deplettivo); R134a = 0, CO₂ = 0
GWP = 3 (Potenziale di riscaldamento globale); R134a = 1300; CO₂ = 1
Non critico per l'impiego con metalli ed elastomeri comuni
Minore tossicità
Maggiore capacità frigorifera volumetrica (+30% in confronto al 134a)
Minori quantità di carica del refrigerante (50-70% % in confronto al 134a)
I componenti dell'R 22 sono utilizzabili senza problemi
Prezzo più vantaggioso (circa 10% in confronto all'R134a)

Refrigeranti combustibili (idrocarburi come R600, R290, R152a)

Svantaggi dell'utilizzo, ad esempio, dell'R290:

Esplosivo: limite di infiammabilità compreso tra 1,7 e 10,9 % di volume in aria
Esempio: armadio TS 8606.600 - V= 0,72m³
Densità dell'aria = 1,293 kg/m³ (0°C); nell'armadio di comando TS 8606.600 = 930 g aria
Densità R290 (propano) = 2,01 kg/m³ (0°C);
1,7 Vol.% = 24 g 10, 9
Vol.% = 153 g
Vita critica: immagazzinamento/produzione/trasporto/operatività/smaltimento
Elevata solubilità nei lubrificanti e negli oli a base di esteri sintetici - ritenuta più difficile
Maggior tendenza a perdite - massa molare

Tendenza alla formazione di perdite

Masse molari:
R134a = 102.03 (g/mol)
R290 = 44.1 (g/mol)

Più la massa molare è grande e minore è la tendenza alla formazione di perdite.
La dimensione di una molecola è approssimativamente proporzionale alla radice quadra della sua massa molare.

Conclusione

Per quanto si sa oggi la CO2 è uno dei refrigeranti più promettenti del futuro.
Sul mercato sono disponibili i primi componenti con refrigerante alla CO2 (pompe di calore, climatizzatori auto).
Il tema dell'impiego della CO2 è sempre più d'attualità. La CO2 è considerata una valida alternativa in congressi, simposi e articoli specialistici (ad es. durante il simposio DKV sulla tecnica del freddo e della climatizzazione tenutosi a Dresda, novembre 2006).