Refrigeranti naturali: distinguere mito e realtà

REALTÀ:

Il vapore di ammoniaca è più leggero dell’aria e quindi dovrebbe salire e disperdersi nel tempo e a distanza. Ma non sempre è così. Le concentrazioni pericolose di ammoniaca nell’aria possono rimanere vicine al suolo a seconda dell’umidità relativa, della temperatura e della velocità del vento. Le temperature più fresche e l’umidità relativa elevata spingono il vapore a rimanere vicino al suolo. Occorre prestare attenzione alle depressioni sottovento che possono raccogliere e trattenere i vapori tossici dell’ammoniaca.

La nuvola bianca che si sviluppa con la maggior parte dei rilasci di ammoniaca è un cattivo indicatore dell’estensione del pennacchio. Le concentrazioni pericolose di ammoniaca nell’aria possono andare ben oltre la nuvola bianca visibile.

Risorse di supporto:

Chron News: Città evacuata dopo una fuga di ammoniaca

Allarme EPA: rischi di rilascio di ammoniaca negli impianti di refrigerazione

Piano di risposta dei vigili del fuoco del Minnesota al rilascio di ammoniaca

Fuoriuscita di ammoniaca a Seward

REALTÀ:

La qualità del ghiaccio nelle piste di pattinaggio è determinata da soli 3 fattori: la qualità dell’acqua, le condizioni dell’edificio e la temperatura della soletta della pista.

Nei sistemi tipici delle piste di pattinaggio, la temperatura della lastra è controllata dal flusso di un fluido di trasferimento del calore a bassa temperatura (soluzione salina o glicole) sotto il pavimento, in modo che la superficie del ghiaccio sia fisicamente separata da qualsiasi refrigerante all’interno del sistema di refrigerazione (situato all’esterno o nella sala macchine). In altre parole, la lastra della pista di pattinaggio non sa quale refrigerante si trovi all’interno dell’impianto, poiché vede solo la soluzione salina e quindi, finché la temperatura e il flusso della soluzione salina rimangono adeguati, ciò è indifferente per il ghiaccio.

REALTÀ:

“Naturale” è una parola utilizzata per scopi di marketing, senza fondamenti ingegneristici o scientifici. La CO₂, gli idrocarburi e l’ammoniaca di grado refrigerante venduti e utilizzati nell’industria HVACR non vengono estratti dalla natura. Vengono invece prodotti attraverso processi industriali come tutti gli altri refrigeranti.

RISORSE DI SUPPORTO:

• Il parere di un esperto sui refrigeranti cosiddetti “naturali”: il futuro dei refrigeranti
• Scheda informativa EFCTC - Refrigeranti naturali
• “I cosiddetti refrigeranti naturali non esistono” - Video
• La verità sul freddo: uno sguardo a ciò che è reale, alle speculazioni e al clamore nel settore HVACR
• Notizie su chimica e ingegneria - Emissioni di CO₂ derivanti dalla produzione industriale di ammoniaca

REALTÀ:

Il GWP è solo un fattore tra i tanti nella scelta di un refrigerante. Come evidenziato nella sezione 3.1 del documento di posizione ASHRAE sui refrigeranti e il loro uso responsabile: “La scelta dei refrigeranti e dei relativi sistemi deve basarsi su un’analisi olistica che comprenda l’efficienza energetica e le prestazioni, l’impatto ambientale, la sicurezza dei dipendenti e pubblica e le considerazioni economiche. La scelta di un refrigerante non deve basarsi su un singolo fattore come il GWP, la pressione di esercizio, l’infiammabilità, ecc. L’ampia gamma di applicazioni HVAC&R e i loro requisiti in tutto il mondo richiedono una varietà di refrigeranti per soddisfare queste esigenze”.

RISORSE DI SUPPORTO:

• ASHRAE: Documento di sintesi sui refrigeranti e il loro uso responsabile

REALTÀ:

Negli Stati Uniti, i dati pubblici riportati dai partner di EPA GreenChill indicano che nel 2019 le emissioni di CO₂ come percentuale di refrigerante installato sono rimaste <1 %. Supermarket retailers have a variety of needs for existing and new stores and technology adoption trends vary by region. CO₂ is not a solution for existing system designs and requires purchase and installation of all new equipment. Supermarkets worldwide have had great success using retrofit refrigerants like Opteon™ XP40 (R-449A), che presenta un GWP inferiore e rispetta gli obiettivi di sostenibilità. Inoltre un numero crescente di ingegneri addetti alla progettazione dei sistemi refrigeranti e di utenti finali sta esplorando le soluzioni HFO a bassissimo GWP con architetture di sistema nuove, al fine di ottenere le prestazioni, i costi e la sostenibilità necessari per mantenere operazioni perfette.

RISORSE DI SUPPORTO:

• Il crescente interesse dei negozi di alimentari per le soluzioni HFO
• CO₂: una scomoda verità
• Breve video: Una delle principali catene di vendita al dettaglio del Regno Unito, ASDA, sceglie i refrigeranti A2L
• Webinar su Emerson E360: Prepararsi all’uso sicuro dei refrigeranti A2L nella refrigerazione commerciale

REALTÀ:

L’efficienza di un sistema di refrigerazione è determinata in gran parte dalla progettazione, dalla scelta dell’attrezzatura e dalle condizioni operative. Infatti, molti sistemi moderni con refrigeranti fluorurati hanno un’efficienza equivalente o migliore rispetto agli impianti con ammoniaca R-717. I progetti dei moderni sistemi di refrigerazione vengono costantemente innovati e migliorati, soprattutto per quanto riguarda l’ottimizzazione dell’efficienza energetica. Per valutare realmente le prestazioni di qualsiasi impianto di refrigerazione, è necessaria un’analisi ingegneristica approfondita ed esperta che tenga conto dei dettagli specifici del sistema, dell’applicazione, della località e delle condizioni operative. Le dichiarazioni generiche che si limitano a confrontare i refrigeranti, senza considerare altri fattori, sono una semplificazione eccessiva e potrebbero portare a conclusioni potenzialmente inaccurate.

RISORSE DI SUPPORTO:

• L’efficienza del sistema è più importante del GWP
• Pubblicazione ORFA primavera 2019: Efficiency 2.0

REALTÀ:

Per via del funzionamento ad alta pressione, i sistemi a CO₂ sono molto più suscettibili alla perdita della carica completa durante le interruzioni di corrente e la manutenzione. Per motivi di sicurezza, infine, i sistemi a CO₂ sono dotati di valvole di scarico di emergenza per favorire il rilascio della carica se/quando necessario. Uno studio del 2018 condotto negli Stati Uniti su circa 200 sistemi transcritici ha rilevato un tasso di perdita molto elevato (48,3% all’incirca), il che significa che ogni negozio perde l’equivalente dell’intera carica ogni due anni. 

La perdita di una carica completa di CO₂ nel sistema può portare a una perdita di refrigerazione per diverse ore o più, a seconda della disponibilità e della presenza di un tecnico qualificato. Per evitare interruzioni dell’attività, la maggior parte dei rivenditori sta installando sistemi di refrigerazione di riserva per raffreddare il ricevitore o sta immagazzinando le cariche del sistema di CO₂ in loco e pagando le relative tariffe di noleggio delle bombole. Tutte queste mitigazioni comportano un costo aggiuntivo per il proprietario/l’operatore.

RISORSE DI SUPPORTO:

• Conversazioni sul clima di Emerson: CO₂ come refrigerante - Vantaggi e svantaggi di R-744
• Cinque fatti da tenere in considerazione prima di passare alla CO₂

Sebbene sia commercializzata come refrigerante “naturale”, la produzione di refrigeranti all’ammoniaca contribuisce notevolmente all’utilizzo di gas a effetto serra e di carburanti fossili.

https://globalfact.org/wp-content/uploads/2021/02/globalFACT-Ammonia-Infographic.pdf

https://www.coolingpost.com/world-news/scientists-seek-way-to-make-ammonia-production-more-sustainable/

Le grandi perdite di biossido di carbonio possono sostituire l’ossigeno e comportare il rischio di asfissia. Inoltre, il limite di esposizione alla tossicità acuta (ATEL) per R-744 è di 30.000 ppm e le esposizioni al di sopra di questo valore, anche per brevi periodi, possono rappresentare un pericolo.

https://e360blog.emerson.com/co2-as-a-refrigerant-five-potential-hazards-of-r744/

REALTÀ:

Le emissioni totali del ciclo di vita dei sistemi con “refrigeranti naturali” sono effettivamente superiori a quelle dei gas fluorurati.

La maggior parte dei gas fluorurati viene rimossa rapidamente dall’atmosfera rispetto ai “refrigeranti naturali” come la CO₂. Ad esempio, dopo 100 anni il 30% delle emissioni di CO₂ persiste nell’ambiente e lo farà per oltre mille anni.

Risorse di supporto:

Atmospheric Chemistry and Physics Journal, 2013.

REALTÀ:

In diversi casi i “refrigeranti naturali” hanno un’intensità energetica maggiore rispetto ai gas fluorurati e possono essere dannosi per gli obiettivi ambientali e climatici.

La CO₂ è un refrigerante molto meno efficace. Bassa efficienza indica maggiore consumo energetico e maggiori emissioni di gas serra. Oggi esistono tecnologie di mitigazione volte a migliorare l’efficienza dei sistemi di CO₂, ma nella maggior parte dei casi richiedono l’utilizzo dell’acqua o di altre risorse naturali per la compensazione. 

REALTÀ:

Refrigeranti “naturali”, come il propano e l’ammoniaca, sono infiammabili, tossici o hanno entrambe le caratteristiche e possono essere mortali con il minimo errore umano. Alcuni studi hanno concluso che i gas fluorurati sono intrinsecamente più sicuri.

Il propano è facilmente combustibile e persino le scariche statiche derivanti dal calpestare un tappeto possono generare una combustione per accumulo di propano durante una perdita accidentale, mentre gli HFO richiedono 2.000 volte più energia per generare una combustione. 

L’uso dell’ammoniaca è stato già ridotto a causa della sua elevata tossicità e dei rischi per la salute in caso di perdite. Inoltre, l’ammoniaca è infiammabile ed è considerata un serio pericolo per la salute poiché è corrosiva per la pelle, gli occhi e i polmoni e l’esposizione a 300 parti per milione (ppm) è pericolosa per la vita e la salute.

Risorse di supporto:

HFO-1234yf flammability no excuse for HC temptation – VASA

REALTÀ:

Sebbene alcuni gas fluorurati possano degradarsi in TFA, si tratta di una sostanza naturalmente ricorrente e le concentrazioni misurate attualmente nell’ambiente e previste a lungo termine sono ben al di sotto delle soglie di preoccupazione relative alla salute umana e all’ambiente.

I TFA non costituiscono una minaccia per gli esseri umani o per l’ambiente, poiché le loro quantità nell’ambiente sono notevolmente al di sotto delle soglie di preoccupazione (eco)tossicologica, vengono espulsi facilmente dagli animali e hanno qualità uniche che ne prevengono il bioaccumulo nella catena alimentare.

Risorse di supporto:

Programma delle Nazioni Unite per l’Ambiente, “Environmental Effects of Ozone Depletion Amid its Interactions with Climate Change”

HFO e TFA: conoscere i fatti

REALTÀ:

Sebbene la CO₂ non comporti problematiche di infiammabilità e tossicità derivanti da altri refrigeranti “naturali”, è considerata un asfissiante e ha un tasso di perdita molto elevato.

Per via del funzionamento ad alta pressione, i sistemi a CO₂ sono molto più suscettibili alla perdita della carica completa durante le interruzioni di corrente e la manutenzione. In caso di perdita, quest’ultima si verifica rapidamente, causando l’arresto rapido delle operazioni e, a seconda dell’applicazione, generando rischi per la sicurezza, poiché si tratta di un asfissiante. La CO₂ è anche più pesante dell’aria; ciò significa che in spazi confinati una perdita può diventare estremamente pericolosa per le persone esposte. A concentrazioni appena del 2% è considerata tossica.

Uno studio del 2018 condotto negli Stati Uniti su circa 200 sistemi di CO₂ ha rilevato un tasso di perdita molto elevato (48,3% all’incirca), il che significa che ogni negozio perde l’equivalente dell’intera carica ogni due anni. Al fine di evitare interruzioni nelle operazioni aziendali, la maggior parte dei rivenditori sta installando sistemi di refrigerazione di riserva e/o generatori di alimentazione, facendo così aumentare i costi per i proprietari/operatori.

Risorse di supporto:

USDA Carbon Dioxide: Health Hazard Information Sheet
Five Fact to Consider Before Switching to CO₂

REALTÀ:

“Naturale” è una parola utilizzata per scopi di marketing, senza fondamenti ingegneristici o scientifici. La CO₂, gli idrocarburi e l’ammoniaca di grado refrigerante non vengono estratti dalla natura. Vengono prodotti con processi industriali come tutti gli altri refrigeranti.

Con il termine “naturale” si indicano gli stessi gas industriali prodotti sinteticamente, adottati oltre un secolo fa e ampiamente abbandonati per buone ragioni. Inoltre i “refrigeranti naturali” spesso comportano maggiori emissioni nel ciclo di vita rispetto ai gas fluorurati.

Risorse di supporto:

Programma delle Nazioni Unite per l’Ambiente, Report di valutazione 2022 “Environmental Effects"

REALTÀ:

I gas fluorurati sono fondamentali per raggiungere gli obiettivi climatici, l’autonomia strategica e gli obiettivi di innovazione dell’UE.

I gas fluorurati contribuiscono a raggiungere gli obiettivi dell’UE eliminando i combustibili fossili dagli impianti di riscaldamento e raffreddamento, a vantaggio di soluzioni efficienti dal punto di vista energetico, come l’adozione di pompe di calore. Limitare l’accesso ai gas fluorurati ne rallenterebbe l’adozione, aumenterebbe i costi di transizione, creerebbe un’incredibile quantità di sprechi di materiali (da sistemi inutilizzabili), comportando la fine dell’uso e dell’implementazione delle pompe di calore in Europa.

Rigorosi studi hanno ritenuto che i gas fluorurati sono sicuri e preferibili ad alcune alternative. Tutte le opzioni “naturali” come il propano, l’ammoniaca e la CO₂ comportano rischi elevati, tra cui tossicità, infiammabilità ed elevati costi operativi, il che le rende opzioni non contemplabili per il raggiungimento degli obiettivi climatici dell’UE.