Los HCFC, HFC y los HC

Los problemas de cambio climático y la creciente importancia para reducir actuales y futuras emisiones de gas de efecto invernadero (GEI) ejercen cada vez mayor presión sobre las industrias, para cumplir con las regulaciones y los protocolos internacionales. El Protocolo de Montreal sobre las Sustancias que Agotan la Capa de Ozono, de 1987, es un acuerdo insignia que ha reducido satisfactoriamente la producción, el consumo y las emisiones mundiales de sustancias que agotan la capa de Ozono (SAO) que son también, gases de efecto invernadero que contribuyen al cambio climático.

Históricamente, los fluorocarbonos (CFC) han sido un tipo común de refrigerante en la mayoría de los sistemas de enfriamiento. El Protocolo de Montreal requirió la eliminación de los CFC, lo que condujo a que varios fabricantes introdujeran los hidroclorofluorocarbonos (HCFCs) y los hidrofluorocarbonos (HFCs) como sustitutos para cambiar, ya sea, nuevos electrodomésticos o sistemas recientemente instalados o bien, para reabastecer el refrigerante en los sistemas existentes

Hoy en día, un refrigerador típico para viviendas usa HFC-134ª en el circuito de refrigeración y HFC-141b como el agente espumante en el aislamiento de espuma de poliuretano (PUF).  Luego de la ratificación del Protocolo de Montreal y la introducción de refrigerantes HFC para reemplazar los CFCs y los HCFCs, se hizo trascendental el problema del calentamiento global, que fue impulsado principalmente por las organizaciones no gubernamentales en Europa, al hacerse evidente que solamente sustituir los HCFC con alternativas de HFC, no ofrecía ningún beneficio en la reducción de las emisiones GEI; sino que más bien aumentaban, en la mayoría de los casos, los gases del calentamiento global.

En consecuencia, se hizo cada vez más deseable el explotar  alternativas que  no solamente tuvieran un  potencial de cero agotamiento de la capa de ozono (PAO) y un potencial de calentamiento global (PCG) marginal, sino que además ofrecieran mejoras en la eficiencia potencial, reduciendo así las emisiones directas asociadas con la producción de electricidad.

Actualmente existe una amplia variedad de alternativas libres de HFC y HCFC, tecnológicamente probadas y favorables con el medioambiente, para satisfacer las necesidades de refrigeración. Estas incluyen refrigerantes naturales, sistemas de refrigeración secundaria, refrigeración por evaporación y absorción e innovadores diseños de construcción que eliminan la necesidad de refrigeración mecánica. Con más de una década de presencia y siendo usados por empresas y compañías, estos sustitutos son seguros, se encuentran disponibles y han sido probados comercialmente no solamente para satisfacer las necesidades humanas que antes eran satisfechas usando fluorocarbonos, sino que además satisfacen las necesidades y requerimientos del Protocolo de Montreal, bajo el cual se considera que los HCFCs estarán en desuso en los países en desarrollo al año 2030.

Se tiene además previsto que estas sustancias mitigarán los efectos que agotan la capa de ozono y reducirán las emisiones de GEI. Muchas organizaciones actualmente promueven el uso de HFC y mezclas de HFC como refrigerantes sustitutos. Sin embargo, si dichos reemplazos se adoptan ampliamente, surgirán implicaciones importantes debido a su alto PCG. Así, desde una perspectiva del calentamiento global, el uso adoptado de HFC no es beneficioso.

Al mirar con mayor detenimiento el impacto del calentamiento de los HFC, se observa  que el potencial peligro de un cambio a gran escala de los HCFC es más grave que lo sugerido únicamente mediante valores del PCG. En la Figura  se muestra el impacto real del calentamiento luego de la liberación de 1kg de diversos HFC (que representan los componentes de la mezcla de HFC, 1.000 kg de dióxido de carbono (CO2), calculado como potencial absoluto de temperatura global.

En la Figura se muestra que para todos los HFC existe un impacto de calentamiento inmediato durante los primeros 20 - 30 años, que luego disminuye hasta la descomposición.

Debido al uso de un período de integración de 100 años para calcular el PCG de dichos fluidos, este impacto está generalmente oculto. Considerando el aumento en la temperatura, se puede apreciar que el efecto inmediato de las emisiones de HFC es de hasta 3½ veces más grave, de lo que significa el PCG durante un período de 100 años (en relación con el CO).

Dada la creciente comprensión de la importancia de los mecanismos de retroalimentación que probablemente acelerarán el cambio climático, esta  característica de los refrigerantes con alto PCG debe ser tomada en cuenta.

Si se fuera a considerar la información sobre emisiones, el hecho de  reemplazar HCFC por HFC genera aún mayor preocupación. Dado que los HCFCs no están considerados en los requisitos de información de emisiones del Protocolo de Kyoto, la introducción de gases que caen en Kyoto resultará en el aumento automático de emisiones declaradas. Asimismo, desde una perspectiva ambiental general, es importante observar que la fabricación de la mayoría de los HFC comunes requiere de la producción de HCFC y/o CFC, que inevitablemente resultará en emisiones de SAO en el proceso de fabricación y que no están controladas por el Protocolo de Montreal.

En los países en desarrollo, a medida que los HCFC entran progresivamente en desuso, los HFC se convierten en los sustitutos dominantes, reemplazando más del 75% del consumo histórico de HFC con un creciente consumo anticipado que superará al de los países desarrollados antes de 2020. La evidencia científica indica que las emisiones de HFC ponderadas por PCG por sí solas alcanzarán entre 5,8 a 8,8Gt CO2 equivalente o 45% de las emisiones de CO2 al año 2050, socavando así los esfuerzos por combatir el calentamiento global.

En cuanto a la eliminación de HCFC requerida por el Protocolo de Montreal, es fundamental realizar un acuerdo y un esfuerzo concertado para la eliminación de los HFC con el fin de alcanzar también las metas de Kyoto. El creciente uso de los HFC se puede detener y, posiblemente, revertir, ya que hay suficientes alternativas para eliminar la necesidad de dichas sustancias a un grado importante.

La producción de refrigeradores que usan refrigerantes de hidrocarburo se originó en Alemania y se expandió a todas partes en Europa. Actualmente más de un tercio de los nuevos refrigeradores domésticos que entran al mercado usan isobutano (R600a), que tiene un PCG de tres y un PAO de cero donde la mayor parte de la producción se realiza en Europa, China, Corea y Japón.

Las ventas de estos electrodomésticos con R600a se extienden a partes  de África, América del Sur, el Sudeste asiático y el Medio Oriente. En la última década también se ha visto un aumento en consultas de los países en desarrollo, sobre el uso de hidrocarburos y los problemas periféricos relacionados con el mismo en equipos nuevos y como refrigerante para el reacondicionamiento. Para poder implementar los hidrocarburos y otros refrigerantes naturales en forma segura y satisfactoria, es esencial que el gobierno y sus agencias, el sector y en particular los técnicos pertinentes, entiendan a cabalidad los asuntos relacionados con su aplicación.

Estos aspectos técnicos, aunados a las cuestiones sobre el financiamiento, aumentan las inquietudes de los fabricantes para hacer el cambio. La transición a refrigerantes y agentes espumantes de bajo PCG en la producción final de equipos de refrigeración doméstica se resumen en la Figura 2. Las flechas continuas representan las alternativas que ya se encuentran disponibles en el mercado para estos sistemas, mientras que las flechas en trazos representan las que probablemente estarán disponibles en el  futuro.

Existe una tendencia creciente hacia los HC para refrigerantes y agentes espumantes, pero también se está explorando otra denominación, como HFC no saturados (u-HFCs). Para el agente espumante, la última tendencia son  los paneles al vacío con ciclopentano.

Programación actual de la eliminación del consumo de HCFC para países del Artículo 5

En la 19a Reunión de Partes del Protocolo de Montreal en 2007, se acordó un ajuste para acelerar la eliminación de HCFC en los países desarrollados y en vías de desarrollo, comúnmente referidos como Artículo no 5 y Artículo 5, respectivamente. El reemplazo predeterminado de HCFCs en la mayoría de los equipos de refrigeración son actualmente los HFCs, que en promedio tienen un mayor PCG y, en consecuencia podrían aumentar las emisiones de GEI provenientes de este sector, si se sustituyen en forma directa, lo que conduce a impactos climáticos intensificados que se desprenden de estas emisiones.

La Figura presenta la programación actual de eliminación del consumo de HCFCs para países del Artículo 5, donde existe un periodo de congelación en 2013 en base al promedio de consumo y niveles de producción entre 2009 y 2010 así como una reducción a partir de 2015 cada cinco años. A partir de 2030 solamente se permitirá un consumo de 2,5% durante 10 años para servicio. Asimismo se indica en la Figura la tasa de "crecimiento no controlado" de consumo de HCFC.

Desde 1998 se observa un crecimiento constante en el consumo de HCFCs, equivalente a alrededor de 50.000 toneladas por año, o 35.000 toneladas por año de R-22 Según los niveles de 2005, este es un promedio de alrededor de 10% por año, tomando en cuenta que en determinados países esta tasa se excede y que en algunos casos puede llegar a un 20% por año 3. Al extrapolar esta tendencia, el escenario de statu quo sugiere que el consumo de R-22 al 2020 sería el doble del valor de 2009-2010, lo que implica que ahora se hacen las intervenciones necesarias para que los países del Artículo 5 alcancen la reducción de 35% requerida, por el ajuste del Protocolo de Montreal.

Para ayudar en los esfuerzos de reducción y posterior desuso de HFC en los países en desarrollo, la División de Tecnología, Industria y Economía (UNEP DTIE) del Programa de Medioambiente las Naciones Unidas, así como las organizaciones bien establecidas que cuentan con el apoyo de la Unión Europea, han emprendido e implementado exitosamente proyectos que demuestran la viabilidad de cambiar al uso de HC.

Esto beneficia a los países en desarrollo en la rápida transición de todos los HFC a soluciones de largo plazo en base a refrigerantes y agentes espumantes naturales, evitando así la dependencia de sustitutos de HFC más caros, intensos en uso energético y de alto PCG que  necesitarán ser eliminados en un futuro cercano.