Los retos de prescindir de gases de efecto invernadero en frigoríficos y aires acondicionados

Adrián Mota Babiloni, Universitat Jaume I

El sector de la refrigeración es uno de los mayores contribuyentes al cambio climático. Según un estudio reciente del Instituto Internacional del Frío, está involucrado en alrededor del 7,8 % de las emisiones globales de gases de efecto invernadero.

Sin embargo, este sector también es clave en nuestro día a día. Permite mantener los alimentos en buen estado y que tengamos confort en casa, la oficina o las tiendas, y es vital para todo tipo de procesos industriales.

Contribución al efecto invernadero

Los hidrofluorocarbonos (HFC) surgieron en la década de los 90 del siglo pasado en la producción de calor y frío como alternativa a los gases refrigerantes de tipo clorofluorocarbono (CFC) e hidroclorofluorocarbono (HCFC), que tenían una alta capacidad de descomposición del ozono atmosférico. De hecho, los CFC se identificaron como uno de los principales responsables del agujero en la capa de ozono sobre la Antártida y su producción está prohibida.

Lamentablemente, los HFC también conllevan problemas ambientales: contribuyen al cambio climático. Esta capacidad se cuantifica mediante el potencial de calentamiento atmosférico (PCA), que compara la contribución al efecto invernadero con el dióxido de carbono.

Mezclas de estos gases que han sido comúnmente utilizadas en todo tipo de aplicaciones presentan un valor de PCA hasta 4 000. Esto significa que, si no se actúa, las emisiones de HFC pueden incrementar la temperatura global entre 0,1 y 0,3 °C para el año 2100.

En busca del refrigerante ideal

La elección del refrigerante más adecuado es una tarea compleja, pues depende de muchos factores a la vez. Destacan las propiedades termodinámicas, la seguridad, la protección medioambiental, el coste, la operatividad y la eficiencia energética, entre otros.

Las transiciones de refrigerantes han priorizado que los nuevos tengan un comportamiento termodinámico y unas características de seguridad similares a sus predecesores, para efectuar una sustitución lo más directa posible. Sin embargo, esta transición para dejar atrás a los HFC exige mayores modificaciones que lo observado en el pasado.

Según un estudio reciente, si se pretende que un refrigerante sea amigable con el medio ambiente, hay que sacrificar alguna de las características exigidas anteriormente. El debate surge cuando se habla sobre qué factor no se debería priorizar. Esto depende en gran medida de la aplicación concreta del sistema de refrigeración o calefacción.

Adicionalmente, en comparación con las transiciones anteriores, no hay una alternativa clara de reemplazo. En el abandono de CFC y HCFC la industria vio que los HFC eran los más adecuados. Ahora en cambio, existen multitud de alternativas verdes a los HFC con propiedades muy diferenciadas entre sí.

Alternativas verdes a los HFC

Existen diferentes métodos para clasificar los refrigerantes protagonistas de la última generación, pero lo más común es diferenciarlos en sintéticos y naturales.

Los refrigerantes naturales incluyen el dióxido de carbono, los hidrocarburos (isobutano y propano, principalmente), el amoníaco y el agua. Los de tipo sintético engloban los HFC con bajo PCA, y las hidrofluoroolefinas (HFO) e hidroclorofluoroolefinas (HCFO), moléculas de reciente comercialización.

No se espera que surja un nuevo refrigerante que cumpla con todos los requisitos simultáneamente. Así que también se propone mezclar los ya existentes entre sí para obtener fluidos que resulten en propiedades intermedias, con desventajas menos acusadas.

Medidas gubernamentales para reducir su uso

Las entidades gubernamentales promueven el abandono de los HFC con distintas estrategias. Europa ha sido una región pionera en la transición hacia refrigerantes más amigables para el medio ambiente.

Entre otras medidas, el reglamento europeo F-Gas, que entró en vigor en 2015, restringe el valor máximo de PCA del gas utilizado según la aplicación. También limita de forma gradual la cantidad de gases fluorados que pueden ser comercializados. El objetivo es alcanzar una reducción del 79 % en 2030 en términos de CO₂-eq respecto a los niveles de 2009-2012.

En España, se aplica además un impuesto sobre los gases fluorados que supera ampliamente su precio por kilo.

Debido a estas medidas y a la inflación, los gases con alto PCA han disparado su precio respecto a años anteriores.

Este alza de los precios está motivando la búsqueda de alternativas de menor PCA, un control de fugas adecuado y el diseño de circuitos con carga de refrigerante reducida. Sin embargo, estos esfuerzos parecen no ser suficiente para cumplir con los límites impuestos por Europa.

La importación ilegal de refrigerantes es un hecho en la industria del calor y frío. Los refrigerantes ilegales, que se estima que representan un tercio de los que se mueven en Europa, no pagan los impuestos ni cumplen con la regulación.

Reflejo en los hogares

Veamos la evolución de los refrigerantes usados en aires acondicionados domésticos con algunos ejemplos.

En general, si un equipo se adquirió hace un par de décadas o más, el gas refrigerante es un HCFC, designado como R22 en la placa de características. Si se adquirió antes del 2021, el refrigerante que seguramente aparezca es el R410A, un HFC de alto PCA.

A día de hoy, los equipos son comercializados con R32, un HFC de bajo PCA (en comparación con el R410A) y con ligera inflamabilidad. No obstante, en el sector ya se debate que esta no es la solución definitiva, y que los futuros equipos irán equipados con una mezcla de HFC y HFO, o incluso con propano, pese a su alta inflamabilidad. Esta transición no tendrá lugar hasta que la normativa de seguridad no se adapte a tal efecto.

Es difícil predecir qué sucederá en las aplicaciones de calor y frío a medio y corto plazo, pero está claro que los HFC están destinados a prácticamente desaparecer. Se están dando pasos de gigante para un futuro más verde, sin duda con mayor eficiencia y rapidez que otros sectores.

Adrián Mota Babiloni, Investigador postdoctoral en Máquinas y Motores Térmicos, Universitat Jaume I

Este artículo fue publicado originalmente en The Conversation. Lea el original.