Náhrada freonů a freonových technologií

Namrazená lednice

Licence | Některá práva vyhrazena

Foto | Dan4th / Flickr

Doplňující informace k dotazu 152: Jaký je rozdíl mezi tvrdými a měkkými freony?

Při zvažování technických náhrad za dříve široce používané nejzávažnější freony se často zanedbával fakt, že tyto náhrady nemusí být nutně rovněž chemické povahy, nýbrž že je třeba zahrnout i možnosti nechemických způsobů. Dále je třeba si uvědomit, že jen několik málo alternativních postupů bude zcela bez jakéhokoliv dopadu na životní prostředí. Celkovou strategii lze však shrnout do následujících bodů:

• nejvyšší priorita musí být dána změně v produkčních a spotřebních vzorcích
  
• nutnost zvážení všech dostupných alternativních možností technického charakteru, z nichž však jen některé budou schůdné, především následující:
  
  • nepoužívat žádné sloučeniny chloru nebo bromu, které by vykazovaly obdobné vlastnosti ve stratosféře jako klasické freony
    
  • nepoužívat i jiné sloučeniny s obdobnými vlastnostmi
    
  • nepoužívat žádné látky, které by mohly přispívat ke zvýšení skleníkového efektu
    
  • musí být vyloučeny technologie užívající nebo produkující toxické nebo ekotoxické látky
    
  • spotřeba energií musí být minimální
    
  • přednostní pozornost by měla být věnována výzkumu a vývoji takových alternativních technologických postupů a látek, kde dosud neexistují žádné přijatelné náhrady
    
  • každá nově přijatá alternativní technologie by měla být velice pečlivě prověřována a sledována na mezinárodní úrovni s ohledem na její dopad na životní prostředí

Určitý problém představují i náhradní látky typu HCFC, neúplné halogenované uhlovodíky - tzv. měkké freony, kde existují názory, že i jejich tolik doporučovaný vývoj a zavádění je víceméně krátkozraká a záměrně manipulovaná a řízená politika ze strany reprezentantů průmyslu tyto látky vyrábějícího. Tyto látky ozonovou vrstvu rovněž poškozují, i když jejich ozon ničící potenciál je podstatně nižší než u nejzávažnějších tvrdých freonů.
Rozhodující ovšem bude, v jakém množství se budou tyto látky při jejich aplikaci dostávat do ovzduší a jaké množství jich pronikne až do stratosféry. Dnes jsou i tyto látky předmětem regulace Montrealského protokolu.
Jistě lze freony bez obav používat v uzavřených systémech, musí však být postaráno o jejich odbornou recyklaci, regeneraci či o konečné zneškodnění, aniž by došlo k jejich úniku do ovzduší.

Alternativní technologie
Stručně lze shrnout konkrétní možnosti substituce klasických freonových technologií v pěti hlavních průmyslových odvětvích užívajících látek CFC:

• chladírenká technika
• rozpouštědla a čistící technika
• propelanty do aerosolových rozprašovačů
• protipožární prostředky
• nadouvadla pro pěnové hmoty

Chladírenská technika
V chladírenství je k dispozici celá řada alternativních technologií, ať už jde o různé typy pracovních látek či různé systémy chladících cyklů. Některé z nich, jako např. odpařovací a kompresní systém na bázi čpavku či odparný na bázi vody, jsou již v širokém užívání.

Jako další možné alternativy uveďme odparný a kompresní systém s použitím propanu, systém založený na Stirlingově cyklu používající helium, nebo systém založený na adsorpci na zeolitech.

Důležitý je fakt, že mnoho alternativních systémů je srovnatelných s klasickým odpařovacími a kompresními systémy používajícími látky CFC, HCFC-22 nebo HCF-134a. S ohledem na náklady a účinnost je často dokonce předčí.

Důležité alternativní technologie:

• systémy používající jako chladícího média vody (cyklus vypařování a kondenzace)
• adsorpční systémy používající vodu a zeolity (zeolity jsou tuhé krystalické látky na bázi hliníku a křemíku se značnou porozitou)
• systémy na bázi Stirlingova cyklu užívající helia jako pracovní látky
• systémy na bázi CO₂ nebo dusíku využívající expanzního principu
• systémy na bázi amoniaku v cyklu odpar - kondenzace
• systémy na bázi uhlovodíků v cyklu odpar - kondenzace (propan, butan)
• systémy na bázi adsorpčního cyklu dvojice látek amoniak - voda
• systémy založené na adsorpčním cyklu používající bromidu litného a vody

Rozpouštědla a čistící technika
Pro každý typ rozpouštědla na bázi látek CFC dnes existuje rovnocenná bezfreonová náhrada. Tyto metody lze užít při čistění elektronických součástek a kovů, dále pak v lékařství, vojenství a u kosmické techniky. Zde je především potřeba eliminovat používání freonu CFC-113 a methylchloroformu.

Možné alternativy:

• přechod na čisticí média na bázi vody a přísad, např. citronové silice
• provádění některých technologických operací (např. pájení spojů a součástek) v atmosféře plynného dusíku (eliminuje se tím tvorba oxidů)
• odstraňování iontů pomocí deionizované vody za případné pomoci ultrazvuku
• čistící systémy používající vody jen k oplachu předchozího s vodou mísitelného polárního rozpouštědla
• alkoholové čistící procesy bez použití aditiv na bázi CFC
• systémy používající jako pracovní média drobné krystalky ledu o velikosti 0,1 - 300 mikrometru, které jsou na čištěný předmět prudce rozprašovány
• systémy používající k čištění stlačených plynů jako vzduch, vzácných plynů, oxidu uhličitého nebo dusíku
• systémy používající k čištění elektrického plazmatu
• systémy používající k čištění kombinace UV světla a ozonu, zejména pro odstraňování tuhých organických filmů z povrchu skla, křemene, keramiky, křemíku, kovů ap.

Propelanty do aerosolových rozprašovačů
Používání aerosolů s látkami CFC jako propelantů se od konce 70. let dramaticky snížilo. Pro alternativy za CFC existuje velký výběr dalších látek především v podobě užití jiných stlačených plynů (např. uhlovodíků) či systémů na mechanické bázi. Použití uhlovodíků ovšem znamená nutnost instalace výrobního zařízení pro aplikaci hořlavých látek.

Možné alternativy:

• v případě deodorantů, látek rozprašovaných na vlasy ap., lze přejít na látky jiné konzistence (tuhé deodoranty, gely, pěny, krémy...)
• mechanické rozprašovače
• náhrada CFC jinými plyny, například oxidem uhličitým, dusíkem, vzduchem či propelanty na bázi jednoduchých uhlovodíků (propan, butan, isobutan)
• zavádění inhalátorů na bázi suchých prášků

Protipožární prostředky
Existuje řada alternativ nahrazující užívané halony, například voda, oxid uhličitý, pěny, prášky ap., které je někdy možné používat kombinovaně.
Jako náhrada za halon 1301 by mohl být zaveden velmi efektivní systém založený na bázi oxidu uhličitého, dusíku a argonu. Nicméně použití halonů v letadlech se stále považuje za nezbytnou potřebu. U těchto látek je však velmi důležité posoudit, co se rozumí pod pojmem nezbytná potřeba. Příslušné látky by se určitě neměly používat při nácviku protipožární situací.

Nadouvadla pěnových hmot
Celá problematika těchto látek by měla být od základu přehodnocena. Polyuretany a polystyreny, stejně jako isokyanáty používané pro výrobu polyuretanu, jsou samy o sobě škodlivé životnímu prostředí. Řada aplikací těchto látek je navíc zbytečná.

Pro tyto látky existuje řada náhrad, které jsou již široce používány. Zahrnují celou paletu tradičních izolačních hmot, jako jsou skelné desky, papír a karton, a dále také výrobky z pryže a kůže. I když tyto látky mají vyšší hodnotu tepelné vodivosti, je možno provést kompenzaci použitím silnější vrstvy. V některých případech to ale není z různých důvodů možné. To se například týká chladírenství a stavebnictví, kde pěnové izolace znamenají i ekologické přínosy úsporou energie a snížením skleníkového efektu.

Alternativní látky pro použití jako nadouvadla jsou především oxid uhličitý, voda, propan, butany a pentany. Vykazují však v řadě případů toxické účinky, patří mezi skleníkové plyny nebo jsou výbušné či hořlavé.

Závěrem je třeba zdůraznit, že tento stručný přehled nezahrnuje ekonomické aspekty zmíněných alternativních technologií. Uvedená kritéria a ve stručnosti popsané principy však již zahrnují koncepci čistého technologického postupu, který předpokládá použití obnovitelných a recyklovatelných materiálů a látek za současné maximální úspory energií, technologické vody, půdy a jiných zdrojů, což by se mělo stát integrální součástí všech produkčních systémů.

Z knihy Ozonová vrstva Země, editor Erich Lippert. Praha, Vesmír a MŽP 1995, 155 stran, 84 Kč.