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Caminho sem volta

Fluidos como o R-290 e o R-600a ganham mais espaço no mercado a partir de normas como a ISO 5149.

A Busca por processos cada vez mais seguros e boas práticas em torno do manuseio e da armazenagem de fluidos refrigerantes inflamáveis tem levado fabricantes desses produtos e de equipamentos de climatização e refrigeração comercial a investir em inovações tecnológicas e a adotar normas técnicas para facilitar o dia a dia dos profissionais do setor.

Essa corrida ganhou corpo há aproximadamente cinco anos, quando foram iniciadas novas pesquisas sobre os potenciais de utilização de fluidos com baixo potencial de aquecimento global (GWP, na sigla em inglês). Em 2020, em função da pandemia, houve uma freada brusca na evolução das migrações, conforme atestam gestores do mercado ouvidos pela Revista do Frio.

 Mesmo assim, o trabalho não cessou. A Associação Brasileira de Normas Técnicas (ABNT), com apoio do Comitê Brasileiro Comitê Brasileiro de Refrigeração, Ar Condicionado, Ventilação e Aquecimento (CB-55), por exemplo, publicaram em 2020 três das quatro partes da ABNT NBR ISO 5149. A parte 2 da norma, atualmente em fase conclusiva de elaboração e tradução, deve ser divulgada em breve.

A NBR ISO 5149 especifica os requisitos para aspectos de segurança e ambientais em relação à operação, manutenção e reparo de sistemas de refrigeração, recolhimento, reutilização e descarte de todos os tipos de fluidos refrigerantes, óleo lubrificante, fluido de transferência de calor, sistema de refrigeração e parte deles.

“Os estudos têm se focado no uso de fluidos inflamáveis (A3) e levemente inflamáveis (A2L). Com iniciativas de parcerias estrangeiras, existem máquinas no mercado com R-290 para refrigeração comercial, e alguns estudos para R-32 ou R-454B para ar condicionado. Mas ainda nada concreto em larga escala de produção”, explica Danilo Gualbino, gerente técnico da Emerson.

Segundo ele, o CB-55 vem trabalhando em algumas normas sobre o assunto, e em breve o mercado terá mais regulamentos sobre manuseio e armazenagem de fluidos inflamáveis, assim como cartilhas sobre boas práticas. “São trabalhos longos que precisam do apoio da indústria e dos profissionais da classe”, salienta.

O gestor acredita que o crescimento do segmento nos próximos anos deve ser influenciado principalmente pela sustentabilidade, redução da emissão de CO2 e no consumo de energia e pelas quebras de paradigmas quanto à operação de sistemas com fluidos inflamáveis.

Para atender às demandas que se apresentarão quando a economia começar a se recuperar, a Emerson oferece compressores das linhas YP e YA, cujo desenvolvimento traz como principais vantagens o uso de menor carga de fluido refrigerante quando comparado com um sistema com R-410A, portanto, com menor GWP.

“Esses equipamentos trazem maior capacidade de resfriamento e, como consequência, melhor eficiência, principalmente quando falamos do R-32 versus R-410A”, complementa Gualbino, enfatizando que o fato de o Brasil ainda não ter ratificado a Emenda de Kigali ao Protocolo de Montreal acabou dificultando alguns projetos de saírem do papel.

Segundo o pacto climático, o Brasil faz parte do grupo de países deverá congelar o consumo dos hidrofluorcarbonos (HFCs) em 2024 e iniciar sua redução escalonada a partir de 2029, para em 2045 atingir o consumo máximo de 20% em relação à linha de base (média do consumo antes do congelamento).

Hoje, os carros-chefes da Emerson são os compressores e componentes para uso com o R-410A, conforme pontua o diretor comercial André Stoqui. “Esses produtos estão presentes tanto em ar-condicionado para conforto, como na indústria de processo, e em algumas aplicações de refrigeração comercial”.

A gradual mudança do mercado de fluidos refrigerantes também levou a profundas transformações nos negócios da Embraco, marca que agora faz parte do portfólio da Nidec Global Appliance. Esse processo reforçou os investimentos em pesquisa e desenvolvimento para a fabricação de compressores que utilizam os refrigerantes como o propano (R-290) e o isobutano (R-600A).

“Ambos já são uma parte considerável do nosso portfólio de compressores e unidades condensadoras. Isso porque a migração para refrigerantes naturais é um movimento mundial. Eles são considerados inflamáveis, mas as normas criadas para regulamentar seu uso garantem a segurança dessa utilização”, argumenta Fábio Venâncio, gerente de vendas responsável pelo portfólio Embraco para aplicações comerciais e mercado de reposição na América Latina.

Segundo ele, com a alta demanda do mercado, principalmente no segundo semestre do ano passado, os clientes focaram em entregaras produções e seguraram os novos desenvolvimentos, impactando diretamente nas migrações para os chamados refrigerantes naturais.

“Nossa expectativa, porém, é que os novos desenvolvimentos sejam retomados a partir do segundo trimestre de 2021”, projeta.

O gestor conta que entre os clientes de grande porte da multinacional, tanto do segmento de refrigeração comercial quanto do doméstico, todos já possuem produtos que utilizam R-600a e R-290. “No entanto, todos eles ainda utilizam plataformas para R-134a e R404A, entre outros tipos de HFCs”, preocupa-se.

Atualmente, entre os equipamentos da Embraco para o mercado brasileiro que usam refrigerantes naturais, destacam-se algumas famílias de compressores, como o modelo FMF, voltados à refrigeração comercial de todos os segmentos, desde o varejo de alimentos até a área médica. Já para o segmento residencial, a empresa oferece a família de compressores da linha EM, cujos modelos mais modernos disponíveis no país são o EM2 e o EM3.

“Acreditamos que o uso de refrigerantes naturais são uma parte importante do presente e do futuro da refrigeração. Por isso, direcionamos nossos esforços para desenvolver compressores e unidades condensadoras aptos a utilizar esses tipos de fluidos, que não causam a destruição da camada de ozônio e têm impacto mínimo no aquecimento global, além de contribuírem para a eficiência energética do equipamento”, completa Venâncio.

GIZ lança licitação para contratar escolas técnicas de refrigeração

A Cooperação Alemã para o Desenvolvimento Sustentável, por meio da Deutsche Gesellschaft für Internationale Zusammenarbeit (GIZ) GmbH, sob a coordenação do Ministério do Meio Ambiente, está promovendo licitação para a contratação de duas instituições de ensino técnico profissionalizante para realização de cursos de treinamento e capacitação de mecânicos e técnicos de refrigeração para uso seguro de CO2 e HC-290 em sistemas de refrigeração comercial.

O projeto de treinamento e capacitação faz parte da segunda etapa do Programa Brasileiro de Eliminação dos HCFCs (PBH) e tem como objetivo reduzir o consumo de HCFC-22 no setor de serviços e, ao mesmo tempo, introduzir o uso seguro e eficiente de fluidos frigoríficos alternativos de zero potencial de destruição da camada de ozônio (PDO) e de baixo potencial de aquecimento global (GWP).

Está prevista a implantação de dois centros de treinamento, localizados em duas regiões diferentes do País, dotados de um sistema de refrigeração e de ferramentas práticas de demonstração, para a capacitação de 300 técnicos e mecânicos de refrigeração em design, instalação, operação e manutenção segura de sistemas de refrigeração comercial a base dos fluidos naturais CO2 e HC-290.

As instituições de ensino técnico profissionalizante interessadas de todo o Brasil deverão manifestar interesse por meio de envio de uma carta de apresentação para o endereço eletrônico br_quotation@giz.de até 15 de fevereiro.

IEC rejeita aumento de carga inflamáveis em sistemas frigoríficos

Em uma votação concluída na última sexta-feira (12), a Comissão Eletrotécnica Internacional (IEC, em inglês) rejeitou a proposta para aumentar de 150 g para 500 g o limite de carga de fluidos refrigerantes inflamáveis (A3) em unidades independentes de refrigeração comercial.

A votação encerrou um processo de longas fases que muitos esperavam que resultasse em um limite de carga mais alto para substâncias como o propano (R-290) sob a norma IEC 60335-2-89.

Segundo reportagem do site Hydrocarbons21, a demanda pode ser colocada em pauta novamente, embora o destino dessa questão não esteja claro no momento.

A votação do projeto final de revisão da norma, conhecido como Final Draft International Standard (FDIS), foi encerrada antes do último voto. Do total de 35 votos emitidos pelos comitês nacionais, nove (25,7%) votaram contra – para a proposta a ser promulgada, os votos contrários não poderiam exceder 25%.

O resultado da votação foi recebido como um grande revés para muitos que viam nessa mudança uma forma de impulsionar o mercado de hidrocarbonetos (HCs) na refrigeração, ressaltou a reportagem.

“Estamos muito desapontados com a notícia, especialmente pela derrota ter ocorrido por uma margem tão pequena”, disse Danielle Wright, diretora executiva do Conselho Norte-Americano de Refrigeração Sustentável (NASRC), que apoiou fortemente o aumento do limite de carga para 500 g.

“Contudo, perder por um só voto indica que a mudança de limite de carga para HCs é uma questão de ‘quando’, e não ‘se’, ela será aprovada no futuro”, acrescentou.

Desde 2014, o subcomitê SC 61C vinha trabalhando para atualizar a IEC 60335-2-89. “Eu esperava que a votação fosse exitosa”, disse Marek Zgliczynski, presidente do SC 61C e diretor de pesquisa e desenvolvimento da Embraco.

“A quantidade de recursos dedicados ao desenvolvimento do novo padrão foi grande, e todo esse trabalho não deu frutos”, lamentou.

Segundo o cientista, a revisão da norma permitiria que um único circuito de 500 g de HC fosse empregado em equipamentos frigoríficos maiores, no lugar de múltiplos circuitos usando não mais que 150 g de refrigerante.

No entanto, mesmo com o limite de 150 g, os sistemas com HCs proliferaram em todo o mundo e estão se tornando cada vez mais comuns em supermercados e restaurantes.

“Com 150 gramas você pode fazer um sistema de até 1,5 kW [0,4TR] em uma unidade de temperatura média”, observou Zgliczynski. Usar vários compressores conforme necessário em um gabinete maior “não é uma solução ruim”, acrescentou.

Se o limite de carga de HCs mais alto fosse aprovado, ele serviria de modelo para que os países adotassem seus próprios padrões. “Agora, não espero que nenhum país desenvolva seu próprio padrão local para resolver esse problema”, ressaltou.

Se tivesse sido aprovada, a emenda à norma também teria aumentado de 150 g para 1,2 quilo o limite de carga de refrigerantes classificados como levemente inflamáveis (A2L). “Apenas sistemas muito pequenos podem operar com 150 g de A2L”, disse.

Carga de inflamáveis em sistemas de refrigeração deve subir para 500 g

Em resposta às regulamentações ambientais que visam proteger a camada de ozônio e reduzir o aquecimento global, o mercado de refrigeração e ar condicionado está mudando rapidamente em todo mundo.

Como resultado desse processo, os chamados refrigerantes naturais, a exemplo dos hidrocarbonetos (HCs), estão sendo introduzidos em uma ampla gama de sistemas do gênero, devido ao seu impacto climático baixíssimo.

No caso específico dos HCs, a norma 60335-2-89, da Comissão Eletrotécnica Internacional (IEC), limita a 150 gramas a carga de fluidos refrigerantes inflamáveis (A3) em sistemas frigoríficos hermeticamente selados com unidade de refrigeração incorporada ou remota, por questões de segurança.

Todavia, uma votação importante sobre o aumento desse limite começou em 1º de março na IEC, processo que deve ser finalizado no outono. Caso a revisão da norma seja aprovada, a carga permitida de HCs subirá para 500 g, e a regra será aplicada a fluidos como o propano (R-290) e o isobutano (R-600a) em equipamentos de refrigeração comercial, o que provavelmente deve ampliar o uso deles em todo o planeta.

A ECOS, uma organização não governamental (ONG) ambientalista global especializada em padronização e políticas técnicas de produtos, avalia que essa revisão “altera, positivamente, o padrão anterior, que impõe barreiras ao uso de refrigerantes inflamáveis, por meio de limites apertados de carga”.

Num artigo publicado na edição de fevereiro da revista Accelerate America, a diretora executiva do Conselho Norte-Americano de Refrigeração Sustentável (NASRC, em inglês), Danielle Wright, diz que, “para muitos varejistas, especialmente redes nacionais de supermercados, os sistemas de refrigeração independentes que usam R-290 são a solução ideal e o caminho mais rápido para a conformidade regulatória em lojas novas e existentes”.

Segundo ela, a lista de benefícios é longa: economia de energia, custos reduzidos de capital, índice praticamente zero de emissões de CO₂ e flexibilidade de comercialização, além de manutenção e serviços simplificados.

“Mas a carga máxima de 150 g impede que esses benefícios sejam plenamente alcançados, colocando os supermercados dos EUA em desvantagem diante das crescentes pressões regulatórias”, argumenta.

Desde 2014, o subcomitê SC61C trabalhou para atualizar o padrão global IEC 60335-2-89. Portanto, a votação do projeto final de revisão da norma, conhecido como Final Draft International Standard (FDIS), representa o último passo de um processo de longas fases.

Depois de várias revisões e um exame minucioso da pesquisa e dos dados de segurança, todos os sinais apontam que o voto a favor da mudança será maioritário, escreve Wright.

Embora o Senado do EUA ainda não tenha ratificado a Emenda de Kigali ao Protocolo de Montreal, prossegue a especialista, a indústria norte-americana de supermercados também deverá seguir as tendências tecnológicas globais e reduzir o uso de hidrofluorcarbonos (HFCs) nos próximos anos.

“Estados como Califórnia e Nova York já estão adotando cronogramas rigorosos de redução de HFCs. Agora, mais do que nunca, os varejistas precisam de opções para lidar com as regulamentações pendentes”, diz.

Desde 1º de janeiro, os supermercados californianos não podem mais utilizar gases fluorados de alto potencial de aquecimento global (GWP), como o R-404A e o R-507A, em sistemas de refrigeração comercial novos e modernizados e unidades de condensação remotas; unidades independentes retrofitadas; novas unidades independentes de média temperatura dotadas de compressor com capacidade inferior a 2,2 mil BTU/h e sem evaporador inundado.

A partir de 2020, os refrigerantes de alto GWP serão banidos de outras aplicações. Segundo a legislação local, os fabricantes não podem vender equipamentos ou produtos que usam HFCs proibidos fabricados após suas respectivas datas de proibição.

Quem também parece disposto a restringir ainda mais o uso de HFCs em sistemas de refrigeração é o governo da Dinamarca. O Ministério do Meio Ambiente do país europeu considera proibir totalmente, a partir de 2020, novas plantas com esses gases, informa a Associação Dinamarquesa da Indústria de Refrigeração e Bombas de Calor (AKB, em dinamarquês).

Por sinal, a Dinamarca tem liderado iniciativas de redução de HFCs desde 2001, quando adotou sua primeira legislação nacional sobre o tema. Isso incluiu a proibição de seu uso para determinados fins, medidas tributárias e suporte para pesquisa e desenvolvimento de tecnologias alternativas.

Em fevereiro, o Ministério da Economia, Comércio e Indústria do Japão anunciou que vai aumentar os subsídios para o desenvolvimento de substâncias de baixo GWP nos próximos anos.

O aumento vem depois que o Ministério do Meio Ambiente do país asiático confirmou em dezembro do ano passado um orçamento de € 58 milhões para instalações com refrigerantes naturais no ano fiscal de 2019.

A medida recém-anunciada ajudará o Japão a “cumprir sua obrigação de redução de HFCs a partir de 2029, fortalecendo nossos esforços para desenvolver e introduzir fluidos refrigerantes usando novas alternativas”, disse Hideyuki Naoi, vice-diretor do Ministério da Economia.

Em junho do ano passado, o Japão revisou sua Lei de Proteção da Camada de Ozônio para controlar a produção e importação de HFCs. A nova legislação entrou em vigor em 1º de janeiro de 2019, assim como a Emenda de Kigali, pacto ratificado pelos japoneses em dezembro.

Esse acordo, aprovado pelas partes do Protocolo de Montreal na capital Ruanda, em 2016, obriga os países desenvolvidos signatários a reduzir o uso de HFCs em 85% até 2036, com base no consumo entre 2011 e 2013.

A ação também deverá ajudar esses países a atingir as metas de redução de emissões de dióxido de carbono (CO2) do Acordo de Paris.

Fluidos refrigerantes propano (R-290) e isobutano (R-600a) em loja da Frigelar

Caso seja aprovada, revisão de norma da IEC será aplicada a fluidos como o propano (R-290) e o isobutano (R-600a) | Foto: Nando Costa/Pauta Fotográfica

Oportunidades de negócios

A indústria global de refrigerantes de baixo GWP avança aproveitando oportunidades lucrativas em nações desenvolvidas, assim como nos países em desenvolvimento.

Para os especialistas, a crescente demanda por sistemas de refrigeração e condicionadores de ar, juntamente com a eliminação dos clorofluorcarbonos (CFCs) e hidroclorofluorcarbonos (HCFCs) em todas as regiões do planeta, gerou um impacto positivo para o segmento, aumentando o consumo de substâncias mais ecológicas.

Um relatório recém-publicado pela Fact.MR, empresa global de pesquisa de inteligência de mercado, indica que o mercado de refrigerantes de baixo GWP vai registrar uma taxa de crescimento anual composta (CAGR) de 8,1% entre 2019 e 2027.

Embora o cronograma de adoção de refrigerantes amigáveis ao clima possa variar por região ou país, em função de requisitos regulatórios individuais, as indústrias de compressores têm uma visão global focada na busca por refrigerantes de menor impacto climático.

“Em uma visão de curto a médio prazo, as regulamentações locais reduzirão ou banirão significativamente o uso de HFCs com alto GWP em aplicações de refrigeração”, reforça a Tecumseh, fabricante de compressores herméticos alternativos, rotativos e scroll, com capacidade de 1/15 a 30 cavalos de potência (hp), além de uma linha completa de unidades e sistemas de condensação para uso em aplicações residenciais e comerciais de refrigeração e ar condicionado.

Fundada em 1934, a companhia norte-americana – cujos equipamentos são fabricados em quatro continentes, incluindo a América Sul, onde a multinacional possui uma planta em São Carlos (SP) – acredita que os refrigerantes de baixo ou baixíssimo GWP serão a escolha principal dos fabricantes e usuários de sistemas de refrigeração comercial.

Num comunicado divulgado à imprensa no início do ano, a multinacional destaca que já dedicou recursos consideráveis na avaliação de refrigerantes de baixo GWP. Por isso, a empresa tem fornecido ao mercado compressores homologados para compostos desse tipo, assim como outras grandes indústrias do setor.

Indústria aposta em compressores para gases de baixo GWP

A indústria global de compressores segue atualizando suas linhas de equipamentos, a fim de permitir o uso mais irrestrito de fluidos frigoríficos alternativos de baixo potencial de aquecimento global (GWP, em inglês) no mercado de refrigeração e ar condicionado.

Para amenizar os efeitos das mudanças climáticas, cerca de 200 países concordaram, em outubro do ano passado, com uma proposta de emenda ao Protocolo de Montreal visando diminuir gradualmente, até a metade deste século, o uso de hidrofluorcarbonos (HFCs) em sistemas do gênero.

Há tempos, diversos fabricantes têm anunciado a ampliação da oferta de compressores homologados para operar com hidrofluorolefinas (HFOs), hidrocarbonetos (HCs) e dióxido de carbono (CO2), entre outros gases.

“Mas o caminho adiante vai envolver escolhas conflitantes”, analisa Mark McLinden, pesquisador do Instituto Nacional de Padrões Tecnológicos dos EUA (NIST).

“As diretrizes de segurança podem ser revisadas para permitir o uso de refrigerantes levemente inflamáveis. Misturas de dois ou mais fluidos podem gerar um refrigerante não inflamável, mas com alto GWP. O CO2 não é inflamável, mas demanda uma completa remodelação dos equipamentos”, exemplifica.

Indústria desenvolve equipamentos para refrigerantes à base de HCs

Para os grandes players do setor, essa é uma grande oportunidade. “Novos regulamentos exigem um forte investimento para resolver problemas complexos”,  sustenta Carlos Obella, vice-presidente de serviços de engenharia e gestão de produtos comerciais e residenciais da Emerson na América Latina.

Enquanto essa indústria está no meio de uma transição para refrigerantes mais sustentáveis, a verdade é que não existe uma única solução que atenda a todas as aplicações com o mínimo efeito sobre o meio ambiente.

“A melhor avaliação do refrigerante requer uma abordagem holística, envolvendo segurança, impacto ambiental, desempenho do sistema e economia”, diz.

Atualmente, a Emerson possui uma linha completa de compressores com diversas tecnologias, como scroll, pistão e de parafuso, utilizando refrigerantes sintéticos de baixo GWP, como misturas de R-32 e HFO, além de fluidos naturais, como amônia, CO2 e HCs.

Novos rumos

Segundo os fabricantes, o Brasil tem liderado a aplicação de refrigerantes naturais, como o CO2, na América Latina, particularmente nos supermercados. Mais recentemente, o propano (R-290) chegou com força ao mercado de refrigeração comercial leve e, há muitos anos, o isobutano (R-600a) está presente no segmento de refrigeração doméstica.

Dióxido de carbono é uma das tendências no setor

“Em 2016, 50% dos nossos lançamentos foram feitos com oferta de fluidos refrigerantes de baixo GWP”, informa o engenheiro mecânico Homero Cremm Busnello, diretor de marketing da Tecumseh na América Latina.

O R-290 continua sendo a opção preferida da companhia para equipamentos de refrigeração comercial autônomos com capacidade inferior a ½ cavalo de potência (hp).

No entanto, a empresa ressalta que, em função de sua alta inflamabilidade, as limitações de carga e os requisitos de segurança devem ser sempre levados em consideração. Aplicações típicas para o R-290 incluem refrigeradores de bebidas, máquinas de venda automática e freezers comerciais.

“A indústria tem se adaptado aos novos fluidos nos últimos anos e, agora, chegou a vez do mercado de reposição prestar seu tradicional suporte à substituição correta e segura de componentes por outros originais”, salienta.

Para o engenheiro Wilson José de Carvalho, gerente de engenharia de produto de refrigeração da Elgin, os novos desenvolvimentos demandam mão de obra mais qualificada.

“O uso do R-134a e do R-404A já está se difundido no mercado, mas, quanto aos fluidos naturais, tanto os usuários quanto os técnicos de refrigeração terão de se preparar melhor, por causa da periculosidade e de outras características dessas substâncias”, ressalta.

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“Empresas precisam investir em treinamentos dos operadores de novos equipamentos”, diz Silvio Guglielmoni, da Mayekawa

“As empresas precisam investir em treinamentos para os operadores desses novos equipamentos”, concorda o engenheiro Silvio Guglielmoni, gerente comercial da Mayekawa no Brasil.

Segundo o gestor, a indústria japonesa tem desenvolvido soluções de engenharia utilizando refrigerantes naturais para uma extensa faixa de temperaturas em sistemas de aquecimento e resfriamento.

“Chamamos essas soluções de Natural Five, pois englobam cinco refrigerantes desse tipo: amônia (NH3), CO2, água (H2O), HC e ar”, diz.

Tais substâncias são usadas em instalações de aquecimento, secagem, fornecimento de água quente, ar condicionado, resfriamento, refrigeração e congelamento em um range de temperaturas variando de 200 ºC a -100 ºC.

“A aplicação desses fluidos naturais e as soluções de engenharia em eficiência energética visam apoiar o desenvolvimento sustentável, não afetando a camada de ozônio e diminuindo drasticamente o aquecimento global”, reforça.

Nos últimos meses, a Danfoss tem trabalhado forte no desenvolvimento de equipamentos para gases de baixo GWP, incluindo unidades condensadoras. Uma das prioridades da empresa é validar o portfólio atual de compressores para os novos fluidos alternativos.

“Quando falamos de soluções ambientalmente amigáveis, o mercado brasileiro tem sido influenciado externamente, mas o que mais pesa na hora da escolha dessas tecnologias ainda é o custo da energia”, lembra o gerente de contas de compressores comerciais da companhia, Gustavo Asquino.

Mayekawa também aposta nos chamados fluidos naturais

Em busca do substituto ideal para os HFCs

Pesquisadores do Instituto Nacional de Padrões Tecnológicos dos EUA (NIST) finalizaram, em fevereiro, um estudo de vários anos para identificar os “melhores” candidatos entre os fluidos refrigerantes que, no futuro, terão o menor impacto sobre o clima.

Infelizmente, todos os 27 gases que o NIST identificou como os melhores a partir de uma análise de desempenho são, no mínimo, levemente inflamáveis, o que não é permitido pelas diretrizes de segurança dos EUA e de outros países para a maioria das aplicações. E diversas substâncias da lista são altamente inflamáveis, como o R-290.

Em outras palavras, o estudo não encontrou nenhum refrigerante ideal que combinasse baixo GWP  – uma medida da quantidade de calor que um gás retém quando liberado na atmosfera – com outras características desejáveis de performance e segurança, como não ser inflamável e nem tóxico.

“A conclusão é de que não há um substituto fácil e perfeito para os refrigerantes atuais”, diz Mark McLinden, engenheiro químico do NIST. “Durante o estudo, pensávamos que encontraríamos algo mais. Acontece que não há muita coisa. Então, o resultado foi um pouco inesperado, um pouco decepcionante.”

Órgãos reguladores norte-americanos já admitiram a dificuldade de escolher novos refrigerantes. A Agência de Proteção Ambiental (EPA) ainda não estipulou limites específicos de GWP, mas tem, em vez disso, conduzido análises de risco comparativo para cada fluido e finalidade. Os critérios incluem efeitos atmosféricos e os impactos correlatos no meio ambiente e na saúde, riscos ao ecossistema, riscos ao consumidor, inflamabilidade, custo e disponibilidade.

Com o intuito de ajudar a indústria e os formuladores de políticas públicas dos EUA a compreenderem os limites e as escolhas intrincadas que envolvem a redução gradual dos HFCs, o NIST realizou, durante quatro anos, uma pesquisa abrangente para achar os melhores fluidos alternativos com baixo GWP e apenas um componente em sua fórmula.

O estudo do NIST focou em possíveis fluidos substitutos para os sistemas de ar condicionado pequenos, que são comuns em residências e pequenas empresas. Uma mescla de HFCs chamada R-410A é agora o refrigerante mais popular em tais sistemas.

Essas unidades são lacradas, o que significa que elas não devem liberar HFCs na atmosfera. Entretanto, os sistemas podem ter vazamentos, e quando eles recebem manutenção ou são descartados, o refrigerante tem o risco de escapar e não pode ser recuperado e reciclado, disse McLinden.

O estudo fez uma triagem em um banco de dados de mais de 60 milhões de substâncias químicas, estimando as propriedades unicamente com base na estrutura molecular. Isso foi feito com a ajuda de um método computacional desenvolvido anteriormente no NIST.

Visto que todos os refrigerantes atuais são pequenas moléculas, a pesquisa do NIST ficou limitada a moléculas com 18 ou menos átomos e a apenas oito elementos que formam compostos voláteis o suficiente para servirem como refrigerantes. Esta seleção inicial resultou em 184 mil moléculas que seriam melhor analisadas depois.

A triagem por propriedades energéticas que correspondem aos fluidos utilizados em pequenos sistemas de ar condicionado e a um GWP menor que 1.000 (entende-se por convenção que representa os efeitos por um período de 100 anos) rendeu 138 fluidos.

Os pesquisadores, então, simularam o desempenho destes 138 compostos em ares-condicionados. Um parceiro dentro da Universidade Católica dos Estados Unidos, em Washington, ajudou a desenvolver o modelo de simulação e a avaliar os resultados. Seleções adicionais para descartar compostos quimicamente instáveis ou muito tóxicos ou aqueles com baixa eficiência energética culminaram na lista final de 27 fluidos com baixo GWP.

Uma das prioridades da Danfoss é validar o portfólio atual de compressores para novos fluidos alternativos

O R-290, por exemplo, tem um GWP de 3, muito menor que o valor do R-410A, de 1.924. Entre os potenciais refrigerantes com os menores índices de GWP, encontra-se a amônia, geralmente utilizada em grandes sistemas de refrigeração industriais. Contudo, ela tóxica e levemente inflamável.

Além disso, há o dimetil éter, um propelente e potencial combustível que é um pouco menos inflamável do que o R-290. O CO2 possui um GWP de 1 e não é inflamável, porém necessitaria de um tipo diferente de ciclo de refrigeração para operar sob pressões muito altas. Outros compostos de baixo GWP são as HFOs, atual foco de pesquisa da indústria química global, mas elas são ligeiramente inflamáveis.

Embora não haja um limite específico de GWP nos EUA, datas de redução em fases foram estipuladas para os HFCs com maior GWP. (Na União Europeia, refrigerantes com GWP abaixo de 750 são permitidos em sistemas de pequeno porte.)

A lista do NIST pode oferecer novas ideias, porque inclui muitos refrigerantes que ainda não estão na lista da EPA de substitutos aceitáveis. “A indústria de refrigeração vem desenvolvendo ativamente novos fluidos levemente inflamáveis, e os resultados do atual estudo sustentam esse caminho”, afirma McLinden.

“Olhando adiante, as conclusões do estudo do NIST indicam a necessidade de reconhecer e lidar com escolhas conflitantes no planejamento para o futuro”, completa.

Mas como as diretrizes de segurança deveriam ser alteradas para garantir que os compostos inflamáveis sejam usados seguramente? “Misturas de diferentes refrigerantes podem oferecer um equilíbrio entre segurança e baixo impacto climático. Por exemplo, um fluido com baixo GWP, mas inflamável, mesclado com um fluido não inflamável, porém de alto GWP, pode resultar num fluido não inflamável com um valor moderado de GWP”, explica McLinden.