Fluidos refrigerantes naturais: Separando mitos e fatos

FATO:

O vapor de amônia é mais leve que o ar e, portanto, deve subir e dissipar ao longo do tempo e da distância. Nem sempre é assim. Concentrações perigosas de amônia no ar podem permanecer próximas ao solo, dependendo da umidade relativa, temperatura e velocidade do vento. Temperaturas mais baixas com alta umidade relativa incentivarão o vapor a pairar próximo ao solo. Esteja ciente das depressões a favor do vento que podem coletar e reter o vapor de amônia tóxico.

A nuvem branca que se desenvolve com a maioria dos vazamentos significativos de amônia é um indicador pobre da extensão da pluma. Concentrações perigosas de amônia no ar podem se estender muito além da nuvem branca visível.

RECURSOS DE APOIO:

• Até mesmo o menor vazamento de amônia pode ser perigoso | CPECN
• Sete pessoas hospitalizadas após vazamento de amônia em uma sorveteria em Modesto – CBS Sacramento (cbsnews.com)
• Vazamentos de produtos químicos perigosos feriram trabalhadores em um dos maiores processadores de carne dos Estados Unidos | CNN Business
• Plano de resposta do corpo de bombeiros de Minnesota para vazamento de amônia

FATO:

A qualidade do gelo em pistas de patinação é determinada apenas por três fatores: qualidade da água, condições do edifício e temperatura da placa da pista.

Para sistemas de pista típicos, a temperatura da placa é controlada pelo fluxo de um fluido de transferência de calor de baixa temperatura (salmoura ou glicol) sob o piso, portanto, a superfície do gelo é fisicamente separada de qualquer fluido refrigerante dentro do sistema de refrigeração (localizado ao ar livre ou na sala de máquinas). Em outras palavras, a placa da pista não tem como saber qual fluido refrigerante está dentro do sistema, pois só vê a salmoura e, portanto, desde que a temperatura e o fluxo da salmoura permaneçam adequados, o gelo é indiferente.

FATO:

“Natural” é uma palavra de marketing, não baseada em engenharia ou ciência sólida. O CO₂, os hidrocarbonetos e a amônia de grau de fluido refrigerante vendidos e usados na indústria de HVACR não são extraídos da natureza. Em vez disso, são feitos por processos industriais como todos os outros fluidos refrigerantes.

RECURSOS DE APOIO:

• Opinião de um especialista sobre os chamados “naturais”: Futuro dos fluidos refrigerantes
• Ficha informativa do EFCTC – fluidos refrigerantes naturais
• “Não existe essa de naturais” – Vídeo
• A verdade fria: Uma análise do que é real, especulação e exagero na indústria de HVACR
• Notícias de química e engenharia – Emissões de CO₂ da produção industrial de amônia

FATO:

O GWP é apenas um fator entre muitos na seleção de um fluido refrigerante. Como destacado na Seção 3.1 do Documento de posicionamento da ASHRAE sobre fluidos refrigerantes e seu uso responsável: “A seleção de refrigerantes e seus sistemas deve se basear em uma análise holística, incluindo a eficiência energética e atributos de desempenho, impactos ambientais, segurança pública e dos funcionários, e considerações econômicas. Um fluido refrigerante não deve ser selecionado com base em um único fator, como GWP, pressão de operação, inflamabilidade etc. A ampla variedade de aplicações de HVAC&R e seus requisitos em todo o mundo exigem uma variedade de fluidos refrigerantes para atender a essas necessidades.”

RECURSOS DE APOIO:

• ASHRAE: Position Document on Refrigerants & Their Responsible Use (Documento de posicionamento sobre refrigerantes e seu uso responsável)

FATO:

Nos EUA, dados públicos reportados pelos parceiros do EPA GreenChill indicam que, em 2019, o uso de CO₂ como porcentagem do fluido refrigerante instalado manteve-se inalterado <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), resulting in lower GWP, while staying on track with their sustainability goals. In addition, an increasing number of refrigeration design engineers and end-users are exploring ultra-low GWP HFO solutions with new system architectures as a means to deliver the performance, cost, and sustainability they need to maintain seamless operations.

RECURSOS DE APOIO:

• Supermercados ainda não estão convencidos quanto aos sistemas de refrigeração a CO₂ | ACHR News
• Supermercados compartilham preocupações sobre fluidos refrigerantes alternativos | ACHR News
• Interesse crescente de mercearias em soluções HFO

FATO:

Sistemas a CO₂ são complexos e exigem altas pressões de operação. Qualquer imprevisto nesse tipo de sistema, como uma onda de calor, pode causar o desligamento.

A perda de uma carga completa do sistema a CO₂ pode levar à perda de refrigeração por vários dias, dependendo da disponibilidade de técnicos de serviço qualificados e de materiais. Quando um sistema a CO₂ perde a carga total, ele pode congelar e produzir gelo seco; por sua vez, torna-se impossível reiniciar o sistema até que o gelo seco seja removido. No caso de supermercados, a perda de refrigeração por vários dias pode resultar em deterioração significativa de alimentos e impactar os custos para os lojistas e consumidores, como visto durante as ondas de calor nos últimos anos.

Para resolver esse problema, os varejistas estão instalando sistemas de back-up que acrescentam mais custos e complexidade a um sistema que já é caro.

RECURSOS DE APOIO:

• CO₂ como fluido refrigerante – Os cinco riscos potenciais do R-744 (copeland.com)
• O CO₂ congela: Porquê isso acontece e o que você pode fazer (harrisproductsgroup.com)
• CO₂: A verdade inconveniente
• Vídeo curto: Importante varejista do Reino Unido, a ASDA, escolhe fluidos refrigerantes A2L
• Webinário Emerson E360: Preparação para o uso seguro de fluidos refrigerantes A2L em refrigeração comercial

FATO:

A eficiência de um sistema de refrigeração é amplamente determinada pelo design, seleção de equipamentos e condições de operação. Na verdade, muitos sistemas modernos com fluidos refrigerantes fluorados têm eficiência equivalente ou melhor em comparação com as fábricas de amônia R-717. Os designs modernos de sistemas de refrigeração estão constantemente sendo inovados e melhorados, especialmente na otimização da eficiência energética. Para avaliar verdadeiramente o desempenho de qualquer fábrica de refrigeração, é necessária uma análise profunda e especializada de engenharia considerando os detalhes específicos do sistema, aplicação, localidade e condições operacionais. Declarações generalizadas simplesmente comparando fluidos refrigerantes, sem considerar outros fatores, é uma simplificação excessiva e pode levar a conclusões potencialmente imprecisas.

RECURSOS DE APOIO:

• A eficiência do sistema é mais importante do que o GWP
• Publicação da ORFA na Primavera de 2019: Eficiência 2.0

FATO:

Devido à sua operação em alta pressão, os sistemas de CO₂ são significativamente mais suscetíveis à perda total de carga durante quedas de energia e manutenção. Na verdade, por razões de segurança, válvulas de descarga de emergência são integradas aos sistemas de CO₂ para incentivar a liberação da carga quando e se necessário. Um estudo de 2018 nos EUA de cerca de 200 sistemas transcríticos constatou que eles têm uma taxa de vazamento muito alta (cerca de 48,3%), o que significa que cada loja está perdendo o equivalente à sua carga inteira a cada dois anos.

Para evitar interrupções nos negócios, a maioria dos varejistas está instalando sistemas de refrigeração de backup para resfriar o receptor ou armazenando cargas completas do sistema de CO₂ no local e pagando as taxas de aluguel associadas ao cilindro. Todas essas mitigações adicionam custo ao proprietário/operador.

RECURSOS DE APOIO:

• Conversas sobre clima Emerson: CO₂ como fluido refrigerante – vantagens/desvantagens do R-744
• Cinco fatos a considerar antes de mudar para CO₂

FATO:

Embora comercializados como fluidos refrigerantes “naturais”, a produção de amônia de grau de fluido refrigerante contribui significativamente para gases de efeito estufa e uso de combustíveis fósseis.

RECURSOS DE APOIO:

• Cientistas buscam uma maneira de tornar a produção de amônia mais sustentável – Cooling Post
• globalFACT: Você sabe por onde anda o seu fluido refrigerante de amônia?

FATO

Grandes vazamentos de dióxido de carbono podem deslocar o oxigênio e criar risco de asfixia. Além disso, o Limite de exposição aguda a toxicidade (ATEL) para o R-744 é de 54 g/m3, ou 30.000 ppm, e exposições acima disso, mesmo por períodos curtos, podem ser preocupantes. Na realidade, o CO₂ é tóxico em concentrações a partir de 2% (Vol/Vol) e pode ser mortal a partir de 25%.

RECURSOS DE APOIO:

• O CO₂ como fluido refrigerante – Os cinco riscos potenciais do R-744

FAKE:

As emissões totais ao longo do ciclo de vida de sistemas que utilizam "fluidos refrigerantes naturais" são, na verdade, superiores às dos F-gases.

A maioria dos gases fluorados é removida da atmosfera rapidamente em comparação com um “fluido refrigerante natural” como o CO₂. Por exemplo, após 100 anos, 30% das emissões de CO₂ permanecem no ambiente por mais de mil anos.

RECURSOS DE APOIO:

• Atmospheric Chemistry and Physics Journal, 2013. 
• A atmosfera: Começando a entender o dióxido de carbono – NASA Science

REAL:

Gases industriais, como o CO₂, são mais intensivos em energia do que os gases fluorados, e podem ser prejudiciais aos objetivos ambientais e climáticos. 

O CO₂ é um fluido refrigerante significativamente menos eficiente. Baixa eficiência significa maior consumo de eletricidade e, portanto, maiores emissões de gases de efeito estufa. Atualmente, existem tecnologias de mitigação para melhorar a eficiência dos sistemas de CO₂, mas, na maioria dos casos, elas são complexas e podem exigir o uso de água como forma de compensação.

REAL:

Estudos rigorosos demonstraram que os gases fluorados são seguros para o uso proposto e são preferíveis a opções "naturais", como propano, amônia e CO₂. Esses gases naturais podem ser altamente inflamáveis, corrosivos e apresentar altos custos operacionais. Esses riscos limitam a viabilidade dos fluidos refrigerantes “naturais” em contribuir efetivamente para as metas climáticas globais.

O propano é altamente inflamável e pode ser explosivo – até mesmo uma simples descarga de eletricidade estática ao caminhar sobre um tapete pode provocar a ignição de propano vazado acidentalmente. Na verdade, a energia mínima necessária para o R-1234yf se inflamar é superior a 5.000 mJ, enquanto a do R-290 é inferior a 0,5 mJ, o que significa que o R-290 é 10.000 vezes mais fácil de inflamar.

A amônia já é amplamente restrita em seu uso devido à sua alta toxicidade e aos sérios riscos à saúde em caso de vazamento. A amônia também é inflamável e representa um grave risco à saúde, pois é corrosiva para a pele, olhos e pulmões. A exposição a concentrações de 300 partes por milhão (ppm) já é considerada perigosa para a vida e a saúde.

RECURSOS DE APOIO:

• Refrigeração com amônia – Visão geral | Administração de segurança e saúde ocupacional (osha.gov)
• O potencial do propano como fluido refrigerante – ACR Journal
• Características de inflamabilidade do HFO‐1234yf – Menor – 2010 – Progresso de segurança de processos – Biblioteca on-line Wiley
• Sobre a energia de ignição mínima (MIE) para propano/ar – ScienceDirect

REAL:

Embora alguns gases fluorados possam se degradar em TFA, trata-se de uma substância que ocorre naturalmente. As concentrações atualmente medidas no ambiente, bem como as previstas para o futuro distante, estão abaixo dos limites de preocupação em relação à saúde humana e ao meio ambiente. 

O TFA não representa uma ameaça para os seres humanos ou para o meio ambiente, pois suas concentrações no ambiente estão significativamente abaixo dos limites de preocupação (eco)toxicológica. Além disso, ele é facilmente excretado pelos animais e possui características que impedem sua bioacumulação na cadeia alimentar.

RECURSOS DE APOIO:

• Programa das Nações Unidas para o Meio Ambiente, “Efeitos ambientais da degradação da camada de ozônio em meio às suas interações com a mudança climática”,  

REAL:

Embora o CO₂ não apresente os mesmos riscos que outros fluidos refrigerantes “naturais”, ele é considerado um asfixiante e possui uma alta taxa de vazamento, o que pode representar desafios em algumas aplicações. 

Devido à operação em alta pressão, os sistemas de CO₂ são significativamente mais vulneráveis à perda total de carga durante quedas de energia e durante a manutenção, o que pode comprometer sua eficiência e confiabilidade. Quando ocorrem vazamentos, eles tendem a acontecer rapidamente, podendo interromper as operações de forma abrupta. Dependendo da aplicação, esses vazamentos podem criar riscos à segurança, pois o CO₂ é um asfixiante em concentrações elevadas. O CO₂ também é mais pesado que o ar, o que significa que, em espaços confinados, um vazamento pode se acumular nas partes inferiores, tornando-se extremamente perigoso para qualquer pessoa exposta devido ao risco de asfixia. Em concentrações tão baixas quanto 2%, o CO₂ já é considerado tóxico

Um relatório de 2023 da NASCR, fornecedora de CO₂, revelou que supermercados com sistemas de CO₂ apresentavam, em média, uma taxa de vazamento de cerca de 100%. Isso significa que, em um ano, a quantidade de CO₂ vazada foi equivalente à carga total do sistema. Para evitar interrupções nas operações, a maioria dos varejistas está instalando sistemas de refrigeração de backup e/ou geradores de energia. Isso eleva os custos tanto para os proprietários quanto para os operadores.

RECURSOS DE APOIO:

• Fornecimento de CO₂ Supply – NASRC – Apresentado na Conferência de energia e design de lojas FMI 2023, em Baltimore, Maryland
• Dióxido de carbono USDA: Ficha de informações sobre perigos à saúde
• Cinco fatos a considerar antes de mudar para CO₂

REAL:

"Natural" é um termo marketeiro, sem fundamento sólido na engenharia ou na ciência. O CO₂, os hidrocarbonetos e a amônia de grau refrigerante não são extraídos da natureza. Eles são produzidos por meio de processos industriais, assim como todos os outros fluidos refrigerantes.  

Os “naturais” são os mesmos gases industriais fabricados sinteticamente que foram adotados há mais de um século e amplamente abandonados por boas razões. Além disso, os equipamentos que utilizam gases industriais, como o CO₂, tendem a ser menos eficientes em termos de energia do que as soluções com gases fluorados que pretendem substituir. Isso pode resultar em emissões mais altas ao longo do ciclo de vida dos sistemas, em comparação com os gases fluorados.

RECURSOS DE APOIO:

UN Environment Programme, “Environmental Effects” – Relatório de avaliação de 2022

REAL:

Os gases fluorados são essenciais para alcançar as metas climáticas da UE, promovendo autonomia estratégica e impulsionando os objetivos de inovação

Os gases fluorados contribuem para os objetivos da UE ao promover a transição do aquecimento e refrigeração do uso de combustíveis fósseis para soluções mais eficientes em termos de energia, como a adoção de bombas de calor, que desempenham um papel crucial na redução das emissões de carbono e no aumento da eficiência energética. Os gases fluorados também podem ser reutilizados quando o equipamento atinge o fim de sua vida útil, ajudando a promover a implementação de economias circulares ao reduzir o desperdício e otimizar o uso de recursos ao longo do ciclo de vida dos produtos.

Restringir o acesso aos gases fluorados atrasaria a adoção de tecnologias essenciais, aumentaria os custos da transição e geraria uma enorme quantidade de resíduos materiais provenientes de sistemas inutilizáveis. Isso poderia prejudicar o uso e a implantação de bombas de calor na Europa, comprometendo os esforços para atingir as metas climáticas.

Estudos rigorosos consideraram os gases fluorados seguros e preferíveis a certas alternativas. Opções "naturais" como propano, amônia e CO₂ apresentam altos riscos, incluindo toxicidade, inflamabilidade e elevados custos operacionais. Isso as transforma em alternativas menos viáveis para atingir os objetivos climáticos da UE de maneira segura e eficiente.