„Zakazy stosowania fluorowanych gazów cieplarnianych (F-gazów) z bardzo wysokim współczynnikiem globalnego ocieplenia (GWP) i wprowadzania do obrotu urządzeń zawierających te gazy lub od nich uzależnionych ”

„Zakazy stosowania fluorowanych gazów cieplarnianych (F-gazów) z bardzo wysokim współczynnikiem globalnego ocieplenia (GWP) i wprowadzania do obrotu urządzeń zawierających te gazy lub od nich uzależnionych ”

Autorzy: Jadwiga Popławska-Jach, Patrycja Goworek, Janusz Kozakiewicz, Anna Kania-Szarek

Fluorowane gazy cieplarniane (F- gazy) są to substancje chemiczne zawierające w swojej cząsteczce fluor oraz odznaczające się wysokim lub bardzo wysokim współczynnikiem ocieplenia globalnego (GWP), który jest od 140 razy do - blisko 23 000 razy większy niż GWP CO₂. To jedyne gazy cieplarniane objęte Protokołem z Kioto do Konwencji Klimatycznej (UNFCCC), które nie występują naturalnie, ale są wytwarzane przez człowieka i stosowane między innymi jako:

• czynniki chłodnicze w chłodnictwie oraz klimatyzacji
• czynniki spieniające do produkcji pianek i wyrobów zawierających pianki
• środki gaśnicze w ochronie przeciwpożarowej
• rozpuszczalniki do czyszczenia metalowych części oraz elementów układów elektronicznych
• gaz izolujący w rozdzielnicach wysokiego napięcia w elektroenergetyce (dotyczy tylko SF₆)
• gazy pędne do produkcji aerozoli.

Do F-gazów zaliczamy:

• Wodorofluorowęglowodory (HFC), które są najbardziej rozpowszechnioną grupą fluorowanych gazów cieplarnianych. Wykorzystywane są w różnych branżach i zastosowaniach, np. jako czynniki chłodnicze w urządzeniach chłodniczych, klimatyzacyjnych i pompach ciepła, jako środki spieniające do wyrobu pianek, jako środki gaśnicze, propelenty aerozolowe i rozpuszczalniki.
• Perfluorowęglowodory (PFC), które są wykorzystywane jako rozpuszczalniki w branży elektronicznej (np. do czyszczenia plazmowego płytek krzemowych) oraz w przemyśle kosmetycznym i farmaceutycznym (uzyskiwanie produktów naturalnych, takich jak odżywki i aromaty); w niewielkim zakresie wykorzystywane są również w chłodnictwie - często mieszaninach z innymi gazami. W przeszłości PFC były wykorzystywane jako środki gaśnicze i wciąż można je znaleźć w starszych systemach ochrony przeciwpożarowej.
• Heksafluorek siarki (SF₆), który jest zwykle wykorzystywany jako gaz izolacyjny oraz do gaszenia zwarć łukowych w rozdzielnicach wysokiego napięcia, a także jako gaz osłonowy w produkcji magnezu i aluminium.

F-gazy zaczęły być powszechnie stosowane w latach 90 XX, gdyż zastępowały wycofywane z użycia na mocy Protokołu montrealskiego substancje zubożające warstwę ozonową (SZWO),  takie jak chlorofluorowęglowodory (CFC) oraz w późniejszych latach wodorochlorofluorowęglowodory (HCFC). F-gazy  mogły być zamiennikami dla SZWO, gdyż nie zubożają warstwy ozonowej. W związku z tym, że posiadają wysoki lub bardzo wysoki współczynnik ocieplenia globalnego (GWP) Unia Europejska już 2006 roku wprowadziła  w rozporządzeniu (WE) 842/2006 przepisy mające na celu ograniczenie emisji F-gazów. Przepisy te zostały zaostrzone rozporządzeniem (UE) 517/2017, które weszło w życie od 1 stycznia 2015 r. Zmianie też uległy uregulowania międzynarodowe, gdyż  Strony Protokołu montrealskiego, który ratyfikowały wszystkie kraje świata, w trakcie 28 Spotkania Stron Protokołu montrealskiego, które odbyło się w dniach 10–15 października 2016 roku w Kigali w Rwandzie uzgodniły wprowadzenie do tego protokołu poprawek (tzw. Poprawek z Kigali).  Poprawki te wprowadzają do Protokołu montrealskiego harmonogram wycofywania zużycia i produkcji wodorofluorowęglowodorów (HFC) w krajach rozwiniętych i rozwijających się.

GWP jest miarą służącą do ilościowej oceny wpływu danej substancji na efekt cieplarniany. GWP porównuje ilość absorbowanego ciepła przez określoną masę gazu do ilości ciepła zatrzymanego przez taką samą masę dwutlenku węgla, w danym okresie czasu. Powszechnie stosowany przedział czasowy to 100 lat (ale również możliwe jest określanie GWP dla przedziału 20 lub 500 lat). Przykładowo oddziaływanie na klimat 1 kg wyemitowanej mieszaniny R-404A w okresie 100 lat (GWP₁₀₀ = 3922) jest 3922 razy większe niż oddziaływanie na klimat 1 kg wyemitowanego CO₂.

Zgodnie z rozporządzeniem (UE) 517/2014 odchodzenie od F-gazów z bardzo wysokim GWP wykorzystywanych obecnie powszechnie w chłodnictwie i klimatyzacji nastąpi od 1 stycznia 2020 r., gdy wchodzi w życie:

• zakaz wprowadzania do obrotu, o którym mowa w art. 11 ust. 1 tego rozporządzenia:

- chłodziarek i zamrażarek do zastosowań komercyjnych (hermetycznie zamknięte urządzenia) zawierające HFC o GWP równym 2 500 lub większym;

- stacjonarnych urządzeń chłodniczych, które zawierają HFC o GWP równym

2 500 lub większym lub których działanie jest od nich uzależnione, z wyjątkiem urządzeń przeznaczonych do zastosowań służących schładzaniu produktów do temperatur poniżej – 50 °C;

• zakaz stosowania F-gazów o GWP równym 2 500 lub większym, do serwisowania lub konserwacji urządzeń chłodniczych o wielkości napełnienia czynnikiem chłodniczym równej 40 t ekwiwalentu CO₂ lub większej.

Ten zakaz nie ma zastosowania:

- do sprzętu wojskowego lub urządzeń przeznaczonych do zastosowań służących schładzaniu produktów do temperatur poniżej – 50 °C;

- do urządzeń chłodniczych, w odniesieniu do których zezwolono na zwolnienie na podstawie art. 11 ust. 3 rozporządzenia (UE)517/2014;

- do następujących kategorii F-gazów do dnia 1 stycznia 2030 r.:

• zregenerowanych F-gazów o GWP równym 2 500 lub większym, stosowanych do konserwacji lub serwisowania istniejących urządzeń chłodniczych, o ile zostały one opatrzone etykietą zgodnie z art. 12 ust. 6 rozporządzenia (UE)517/2014 ;
• poddanych recyklingowi F-gazów o GWP równym 2 500 lub większym, stosowanych do konserwacji lub serwisowania istniejących urządzeń chłodniczych, o ile zostały one odzyskane z takich urządzeń. Takie gazy poddane recyklingowi mogą być stosowane tylko przez podmiot, który przeprowadził ich odzysk w ramach konserwacji lub serwisowania, lub podmiot, dla którego odzysk przeprowadzono w ramach konserwacji lub serwisowania.

W związku z powyższym każdy użytkownik, właściciel urządzeń chłodniczych o napełnieniu równym 40 t ekwiwalentu CO₂ lub większym zawierających F-gazy o GWP ≥ 2 500 musi wziąć pod uwagę, że nie będzie mógł stosować nowo zakupionych (pierwotnych) czynników do serwisowania lub konserwacji urządzeń. Jedynie do 1 stycznia 2030 r. będzie dozwolone stosowanie F-gazów, które zostały odzyskane z urządzeń należących do danego podmiotu i poddanych recyklingowi lub zakupionych regenerowanych F-gazów.

Należy podkreślić, że różnica pomiędzy F-gazami zregenerowanymi i po recyklingu polega na tym, że zregenerowane gazy mają właściwości odpowiadające gazom pierwotnym (świeżym), natomiast gazy po recyklingu (w praktyce oznacza to jedynie wstępne przefiltrowanie) są tylko wstępnie oczyszczone i ich stosowanie nie zapewnia uzyskania takich parametrów pracy urządzenia, jak w przypadku gazów pierwotnych lub  zregenerowanych.

Ilość ekwiwalentów CO₂ (CO₂ eq) oblicza się mnożąc ilość F-gazu w jednostkach metrycznych przez jego wartość GWP, np.

3 kg HFC-134a (GWP = 1430) odpowiada 3x1430 kg CO₂ eq, czyli 4,3 tony CO₂ eq

W związku z zakazami wymienionymi wyżej zalecane jest (o ile to jeszcze nie zostało zrobione) rozważenie wymiany już teraz, a na pewno przed 2030 r. urządzenia zawierającego F-gaz z GWP ≥ 2 500  albo modernizację takiego urządzenia polegającą na dostosowaniu i wymianie czynnika na taki, który ma niższe GWP i spełnia wymagania techniczne.

W tabeli 1 zamieszczono wartości GWP dla F-gazów wymienionych w załączniku I do rozporządzenia (UE) 517/2014.

Tabela 1. Wartości GWP dla F-gazów wymienionych w załączniku I do rozporządzenia (UE) 517/2014

W przypadku mieszaniny wartość GWP oblicza się zgodnie z załącznikiem IV rozporządzenia (UE)517/2014 na podstawie średniej ważonej liczonej z sumy udziałów masowych poszczególnych substancji pomnożonych przez ich GWP.

GWP=Σ((substancja X% x GWP)+(substancja Y% x GWP)+⋯(substancja N% x GWP)),

gdzie % oznacza udział masowy.

Przykładowo mieszanina R-404a składa się z 44% HFC-125, 52% HFC-143a i 4% 134a.

Stąd GWP tej mieszaniny wynosi:

W tabeli 2 zostały wymienione mieszaniny będące F-gazami których GWP jest większe lub równe 2500.

 Tabela 2. Mieszaniny będące F-gazami o GWP większym lub równym 2500

Obecnie jest dość szeroki asortyment zamienników, którymi można zastąpić najczęściej stosowane w chłodnictwie mieszaniny R-404a i R-507a posiadające GWP > 2 500. Zostały one wymienione poniżej w tabeli 3. 

Tabela 3. Proponowane zamienniki dla mieszanin R-404A i R-507A

Przy podejmowaniu decyzji o doborze zamiennika należy brać pod uwagę jego właściwości fizykochemiczne, toksyczność i palność. Należy także sprawdzić czy producent sprężarki dopuszcza zastosowanie danego zamiennika, wpływ zamiennika na uszczelnienia, oleje, i tworzywa z jakich wykonane są komponenty urządzenia, a także na zmianę objętości, ciśnienia, temperatury tłoczenia oraz na wydajność chłodniczą urządzenia.

Ważne jest też, aby przy zmianie czynnika lub likwidacji urządzenia  dokonać odzysku czynnika znajdującego się w urządzeniu i przekazać go do regeneracji lub, w przypadku gdy regeneracja nie jest możliwa ze względu na znaczny stopień zanieczyszczenia, do  zniszczenia.