Refrigeranti F-Gas

I gas fluorurati (F-gas, F-gas) sono gas a effetto serra prodotti dall'uomo, utilizzati come refrigeranti nei sistemi di riscaldamento, ventilazione, condizionamento e refrigerazione (HVAC&R) sin dal loro primo sviluppo alla fine degli anni Venti. I principali gas fluorurati comprendono clorofluorocarburi (CFC), idroclorofluorocarburi (HCFC), idrofluorocarburi (HFC), idrofluoroolefine (HFO) e miscele di refrigeranti.

I gas fluorurati e l'ambiente

Prima dello sviluppo dei gas fluorurati, i sistemi di refrigerazione erano già in uso da tempo, con i refrigeranti naturali a farla da padrone. Tuttavia, la collaborazione tra i sistemi precedenti e i refrigeranti naturali ha avuto i suoi problemi: infiammabilità, tossicità e la natura corrosiva di alcuni refrigeranti naturali hanno causato grossi problemi. Per questo motivo, sono stati progettati refrigeranti sintetici a gas fluorurati, con proprietà che non solo risolvevano alcuni dei grandi problemi dei refrigeranti naturali, ma erano anche progettati per adattarsi a diverse applicazioni HVAC e di refrigerazione.

Tuttavia, si è scoperto che i vantaggi dei refrigeranti sintetici avevano un costo per l'ambiente. Dal contributo al buco nell'ozono al ruolo nel riscaldamento globale, i gas fluorurati si sono rivelati problematici. Per decenni siamo stati coinvolti in un ciclo di divieto o riduzione graduale dell'uso dei refrigeranti più dannosi, di sviluppo di nuovi gas fluorurati come sostituti, e poi di divieto di tali sostituti, man mano che entravano in vigore le normative che limitavano l'uso di quelli con il più alto potenziale di riduzione dell'ozono (ODP) e di riscaldamento globale (GWP). 

Sebbene le normative varino da Paese a Paese, la maggior parte delle nazioni si attiene ai tempi stabiliti dal Protocollo di Montreal (e dai suoi successivi emendamenti), un trattato internazionale che regola la produzione e il consumo di sostanze che riducono lo strato di ozono (ODS).

Tipi di gas fluorurati

Clorofluorocarburi (CFC)

Il clorofluorocarburo contiene cloro (Cl), fluoro (F) e carbonio (C). I CFC comprendono refrigeranti come R-11, R-12, R-13, R-113, R-114 e R-115. 

Inventati per essere "refrigeranti sicuri", i clorofluorocarburi sono stati ampiamente utilizzati a partire dagli anni '30 perché non tossici, non infiammabili e molto stabili. Tuttavia, all'epoca non si sapeva che i CFC avevano un elevato potenziale di riduzione dell'ozono (ODP) e stavano svolgendo un ruolo importante nella distruzione dello strato di ozono. Una volta scoperto questo fatto, si è deciso di vietarne l'uso. 

Il 16 settembre 1987 il Protocollo di Montreal ha segnato il destino dei CFC, con un'eliminazione graduale. I CFC sono stati vietati nei Paesi sviluppati entro il 2000 e nei Paesi in via di sviluppo entro il 2010. 

Idroclorofluorocarburi (HCFC)

Gli idroclorofluorocarburi contengono idrogeno (H), cloro (Cl), fluoro (F) e carbonio (C). Gli HCFC comprendono gas come R-22, R-123, R-124 e R-142B.

Gli HCFC, come i CFC, erano ampiamente utilizzati negli anni '30, essendo stati sviluppati per essere "refrigeranti sicuri", in quanto non tossici, non infiammabili e molto stabili. Tuttavia, è emerso che gli HCFC avevano anche un elevato potenziale di riduzione dell'ozono (ODP).

Un emendamento successivo al Protocollo di Montreal ha esteso il divieto agli HCFC, con un'eliminazione graduale nei Paesi sviluppati entro il 2020 ed entro il 2030 nei Paesi in via di sviluppo. 

Idrofluorocarburi (HFC)

Gli idrofluorocarburi sono creati con idrogeno (H), fluoro (F) e carbonio (C). I refrigeranti HFC includono R-32, R-125, R-134A, R-143A, R-152A e R-410A. 

Gli HFC sono stati sviluppati per sostituire i CFC e gli HCFC, con particolare attenzione al potenziale di riscaldamento globale (GWP). Il GWP misura il potenziale come gas serra confrontandolo con il biossido di carbonio (CO2). Ad esempio, l'HFC R-23 ha un GWP di 14.800, il che significa che ogni kg di R-23 rilasciato nell'atmosfera ha lo stesso effetto serra di 14.800 kg di CO2. 

Gli HFC sono stati ampiamente utilizzati negli anni '80 con l'introduzione del Protocollo di Montreal. Pur non danneggiando lo strato di ozono (hanno un ODP pari a zero), gli HFC hanno un GWP elevato. Proprio come i CFC e gli HCFC, il destino degli HFC è stato segnato dall'emendamento di Kigali al Protocollo di Montreal nell'ottobre 2016. In base al Protocollo di Montreal, i Paesi sviluppati si sono impegnati a ridurre gradualmente gli HFC a partire dal 2019. Nei Paesi in via di sviluppo, il congelamento dei livelli di consumo di HFC entrerà in vigore a partire dal 2024 (o dal 2028 per alcuni Paesi), con l'obiettivo di una riduzione dell'80-85% degli HFC entro la fine degli anni 2040. 

L'uso degli HFC è molto diffuso: l'R-134A è uno dei refrigeranti HFC più comunemente utilizzati, soprattutto nei sistemi di refrigerazione. L'R-410A è un altro refrigerante HFC familiare, in quanto è stato introdotto come sostituto dell'R-22 nelle applicazioni residenziali e commerciali. È ampiamente utilizzato nei sistemi a pompa di calore e VRF. 

Idrofluoroolefine (HFO)

Le idrofluoroolefine sono create da idrogeno (H), fluoro (F) e carbonio. Gli HFO sono olefine (O), altrimenti note come alcheni. I refrigeranti includono R-1234ze, R-1234yf e R-513A.

Dopo aver scoperto che anche gli HFC erano dannosi per l'ambiente, gli HFO sono stati sviluppati come refrigeranti di nuova generazione. Le idrofluoroolefine sono composti organici insaturi e hanno un ODP pari a zero e un GWP basso. La maggior parte degli HFO non è tossica ed è leggermente infiammabile o non infiammabile. 

Inoltre, alcuni dei refrigeranti HFO di recente creazione, come l'R-513A, offrono prestazioni praticamente identiche all'R-134A. Tuttavia, non tutti gli HFO offrono questo livello di efficienza energetica. 

Miscele di refrigeranti

Come suggerisce il nome, le miscele di refrigeranti si ottengono mescolando due o più refrigeranti monocomponenti diversi. Le miscele di refrigeranti comprendono le miscele zeotropiche (serie 400), R-407C, R-448A, R-454A, R-454B e le miscele azeotropiche R-500, R-502 e R-511A.

Le miscele di refrigeranti sono state sviluppate per sostituire i refrigeranti ad alto ODP e GWP e per combattere problemi quali la tossicità, l'infiammabilità e la corrosione. Le miscele di refrigeranti sono classificate come azeotropiche o zeotropiche. Le miscele azeotropiche sono create da refrigeranti con un punto di ebollizione comune, che non si separano in condizioni normali e agiscono come un unico fluido. Le miscele zeotropiche sono create da refrigeranti con punti di ebollizione diversi e si separano in condizioni normali (poiché i refrigeranti componenti agiscono a pressioni diverse).

Le miscele possono essere progettate dai produttori secondo specifiche precise, ma possono avere proprietà diverse dai refrigeranti originali che vanno a sostituire. In effetti, anche quelli che sembrano essere ideali, possono non agire allo stesso modo in tutte le condizioni. 

Impatto delle normative sui gas fluorurati

I produttori di sistemi HVAC&R sviluppano costantemente nuovi sistemi in grado di utilizzare i più recenti refrigeranti a basso GWP che rispettano il clima. Se da un lato questa è un'ottima notizia per chi cerca un nuovo sistema, dall'altro ci saranno delle sfide per chi spera di mantenere in funzione i sistemi esistenti con refrigeranti vietati o che lo saranno presto. 

Che si operi in Europa, Asia o Australia, le nuove normative che controllano i gas fluorurati cambieranno il panorama della climatizzazione e della refrigerazione negli anni a venire. Non tutti gli impianti avranno un'alternativa compatibile con HFO, miscele di refrigeranti o refrigeranti naturali da utilizzare. E per quelli che ce l'hanno, è improbabile che si tratti di una sostituzione immediata, in quanto saranno necessari interventi sul sistema per effettuare il passaggio. 

Mantenere i sistemi funzionanti con i vecchi refrigeranti diventerà sempre più costoso. Con l'avanzare della riduzione degli HFC, aumenterà la richiesta di forniture sempre più scarse. Per molti, l'acquisto di un nuovo impianto HVAC&R sarà l'opzione migliore. I nuovi impianti sono un grosso investimento, quindi è ragionevole installare prodotti che offrano opzioni di refrigeranti efficienti dal punto di vista energetico e rispettosi del clima, per proteggere i sistemi dal continuo cambiamento delle normative e mantenere i costi di gestione il più bassi possibile. 

Il modo migliore per scegliere questi prodotti è cercare quelli certificati. I programmi di certificazione come Eurovent Certified Performance non solo garantiscono le prestazioni dei prodotti, ma consentono di confrontare i prodotti ad alta efficienza energetica in modo obiettivo, per prendere una decisione consapevole. La certificazione consente di non prendere per oro colato le dichiarazioni del produttore. Vi permette di scegliere un prodotto le cui prestazioni sono state verificate da un organismo imparziale, indipendente e competente.

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