Věčné hledání šetrného chladiva

Chladiva jsou látky, které kvůli svým fyzikálním vlastnostem můžeme využít v tepelném cyklu a využít tak přenos tepla z jednoho místa na jiné. Chladiva nám jednoduše řečeno umožňují chladit v chladničkách a klimatizacích nebo třeba topit tepelným čerpadlem. Historie i současnost chladiv ale připomíná environmentální thriller s nejasným koncem.

Chladiva jsou látky nebo směsi látek, které mají příhodné fyzikální vlastnosti pro použití v uzavřeném tepelném cyklu. Například musí mít vhodnou hustotu, výparné teplo, teplotu varu, vhodné pracovní tlaky, atd. Dále je žádoucí, aby chladivo bylo nehořlavé, nekorozivní, netoxické a levné. A v neposlední řadě požadujeme, aby chladivo bylo šetrné vůči životnímu prostředí. Tento požadavek je nejzáludnější – nové generace chladiv se totiž zaváděly především kvůli environmentálním potížím těch předcházejících.

V počátcích komerčního chlazení se používal například amoniak (čpavek), oxid siřičitý a chlormethan. První generace chladiv prořídly obvykle kvůli toxicitě používaných látek a dnes se užívá pouze amoniak. Amoniak je sice také toxický, navíc korozivní, ale je levný a účinný. V poslední době se tak vrátil do středu pozornosti kvůli jiným příznivým vlastnostem, ke kterým si ještě vrátíme.

V polovině 20. století se začaly používat chlor-fluorované uhlovodíky (CFC). Tyto látky jsou ve světě chladiv známé jako „freony“ či „tvrdé freony“, což je odvozeno od dříve používaného obchodního názvu. Dnešní freon bychom spíše nazvali označením R12. CFC se používaly mimo chladiva také jako plnicí plyny ve sprejích a jako rozpouštědla.

V roce 1974 Frank Sherwood Rowland, profesor na Kalifornské univerzitě v Irvine, poukázal na fakt, že organické látky CFC a některé další látky zůstávají velmi dlouho v atmosféře. CFC se působením ultrafialového záření rozpadají a volné atomy chloru reagují s přítomným ozónem. Počet molekul ozónu se tedy působením CFC snižuje a ozónová vrstva se tenčí. Ozónová vrstva je nicméně pro život na Zemi velmi důležitá, protože absorbuje až 99 % tvrdého ultrafialového záření (UV-C). A je to právě tento typ ultrafialového záření, který je pro život nebezpečný, pro člověka karcinogenní s mnohými dalšími nežádoucími účinky.

Objev principu ztenčující se ozónové vrstvy kvůli hromadění chlor-fluorovaných uhlovodíků byl zprvu podceňován či přímo zavrhován, zvláště firmami produkující tyto látky. Během tří let přibylo ale tolik dat a důkazů, že o ztenčující se ozónové vrstvě nebylo pochyb. Pesimistické a přitom reálné projekce vedly k četným regulacím chlor-fluorovaných uhlovodíků a dalších látek ohrožující ozónovou vrstvu. Celosvětové snahy o regulaci těchto látek vyvrcholily v roce 1985 podpisem Vídeňské úmluvy o ochraně ozónové vrstvy a pak především v roce 1987 podpisem Montrealského protokolu, který znamená závazek téměř všech států na světě k omezení používání látek, které škodí ozónové vrstvě. Podpis Montrealského protokolu je svým rozsahem a implementací obecně považován jako výjimečný příklad mezinárodní spolupráce. Dle dat se úbytek ozónové vrstvy zastavil v roce 1994 a od tohoto roku se ozónová postupně obnovuje. Na původní úroveň se dostaneme v následujících desetiletích. V našem příběhu o chladivech se objevil tedy happy-end, ale napětí nás neopouští.

Po chlor-fluorovaných uhlovodících (CFC) započalo pátrání po další generaci chladiv, které nemají negativní dopad na ozónovou vrstvu. Byly nalezeny hydrochlorofluorouhlovodíky (HCFC), které se označují jako „měkké freony“. HCFC mají vskutku menší dopad na ozónovou vrstvu, ale přesto jsou poměrně stabilními látkami a problém s ozónovou vrstvou se spíše zmenšil, než že by zmizel. Mezi další nově objevené a používané látky patří fluoruhlovodíky (HFC, zjednodušeně F plyny), u kterých je skutečně vliv na ozónovou vrstvu nulový. Zlomem v našem příběhu s touto další generací chladiv je globální oteplování, které si lidstvo začíná uvědomovat ještě pomaleji než v případě úbytků ozónové vrstvy. Většina ze zmiňovaných chladiv jsou velmi výrazné skleníkové plyny. Jedná se tedy o látky přispívající ke globálnímu oteplování a následným globálním změnám klimatu. Pro adekvátní pochopení účinků se zavedl pojem global warming potential, GWP (potenciál globálního oteplování), který udává násobek účinku oproti oxidu uhličitému. Letmou představu, jaký dopad mají tyto chladiva na klima, poskytuje tabulka.

S problémem významného přispění F plynů na globálním oteplování se náš příběh dostal do současnosti. Situace nápadně připomíná předchozí problémy se ztenčující se ozónovou vrstvou: fázi popírání a zlehčování máme za sebou a aktuálně jsme ve fázi regionálních regulací, zatím bez globálního happy endu připomínající Montrealský protokol. Je to samozřejmě dáno i tím, že globální oteplování a jeho příčiny se dotýkají výrazně více oborů – zdaleka ne pouze oblast chladiv a F plynů.

Členské státy Evropské unie se zavázaly regulovat chladiva s výrazným potenciálem globálního oteplování již v roce 2006. První nařízení (842/2006) bylo zaměřeno zejména na úniky a recyklaci. Dnes existují v rámci EU dva předpisy. Jeden zaměřený na mobilní klimatizace v autech (2006/40/ES), který mimo jiné zakazuje použití chladiv s GWP vyšším než 150 od roku 2017. Druhý předpis pro ostatní aplikace je nařízení 517/2014, které se týká F plynů. Jedná se o komplexní nařízení s několika pilíři: zákaz vypouštění do atmosféry, adekvátní kvalifikace pracovníků, kontroly těsnosti a snižování spotřeby chladiv s vyšším GWP. Poslední bod se týká komerčních chladniček, kde byl nastaven limit na maximálně GWP 150 od roku 2022. Dalších spotřebičů (např. tepelných čerpadel) se limity zatím netýkají. Nicméně již probíhají konzultace k připravované změně nařízení 517/2014 a lze předpokládat, že následné nařízení nastaví limity GWP i pro další skupiny spotřebičů.

Neustálý tlak na používání chladiv s nízkým GWP vede k vývoji nových chladiv či využívání tzv. přírodních chladiv s nízkým GWP. Např. pro auta bylo vyvinuté nové chladivo R1234yf s velmi nízkým GWP. Vrací se již dříve zmiňovaný amoniak (čpavek), který přes svou toxicitu a korozivitu má ve vhodném uspořádání a zvláště pro větší instalace předpoklad být velmi šetrným chladivem k životnímu prostředí (bez vlivu na ozónovou vrstvu, bez vlivu na klima). Pro menší aplikace je možné využití oxidu uhličitého, s kterým je ale nutné pracovat při vyšších tlacích a tedy jinak než s ostatními chladivy. V neposlední řadě se dnes často používají další chladiva s nízkým GWP – např. isobutan či propan.

V budoucnosti lze očekávat pokračující trend omezování použití chladiv s vysokým potenciálem globálního oteplování a důkladný dohled nad recyklací produktů s chladivy. Happy end našeho příběhu o chladivech je nicméně ještě daleko i kvůli vzrůstající potřebě chladiv obecně, jehož příčinou je mimo jiné i teplejší klima vedoucí k častějšímu využívání klimatizací. Přesto věřme, že druhý Montrealský protokol není daleko.

P. S.: V malé míře můžeme pomoci i my sami: důsledně vracejme nefunkční chladničky a klimatizace do sběrných dvorů a nezkoušejme je doma neodborně rozmontovat.

---

reklama

---