De invloed van HFO-koudemiddelen op milieu en klimaat

8 juli 2021

In een onlangs op de website Open Access Government gepubliceerd artikel wijst Michael Kauffeld op de negatieve effecten van HFO-koudemiddelen op het milieu en klimaat. Om de inzichten van Kauffeld te delen, heeft de Kenniskring Natuurlijke Koudemiddelen van de knvvk & young cool een korte samenvatting van het artikel gemaakt.

Tekst: René van Gerwen (knvvk & young cool)

Op 11 juni 2021 werd een artikel met de titel ‘De invloed van HFO-koudemiddelen op milieu en klimaat, en de alternatieven voor de toekomst’ gepubliceerd door prof. dr.-ing. habil. Michael Kauffeld, hoogleraar koudetechniek aan de Karlsruhe Universiteit voor toegepaste wetenschappen in Duitsland. Hij is een van de meest gezaghebbende wetenschappers in ons vakgebied.  

Inzichten rond HFO’s
In het artikel beschrijft Kauffeld de laatste inzichten met betrekking tot HFO’s (hydrofluoroolefins). Deze nieuwe generatie koudemiddelen met een laag GWP (enkelvoudige koudemiddelen zoals  R1234yf en R1234ze, en tal van mengsels met HFO’s) wordt door de producenten van koudemiddelen gepromoot als milieuvriendelijke oplossing om aan de klimaatdoelen te voldoen.

Korte samenvatting 
Het ligt voor de hand dat deze producenten hun huidige en toekomstige klanten op de hoogte houden van nieuwe inzichten omtrent hun producten, maar helaas is dat nauwelijks het geval. Daarom willen wij, vanuit de Kenniskring Natuurlijke Koudemiddelen van de knvvk & young cool, aan deze informatieverstrekking bijdragen. Hieronder volgt een korte samenvatting van de belangrijkste inzichten uit dit artikel van Kauffeld.

Wat zijn HFO’s?
HFO’s zijn samengesteld uit dezelfde atomen als HFK’s: koolstof (C), waterstof (H) en fluor (F), maar het zijn onverzadigde organische verbindingen – vandaar het achtervoegsel ‘olefins’. De momenteel op de markt gebrachte HFO’s zijn gebaseerd op alkenen zoals propeen (bijv. R1234yf of R1234ze) en soms buteen (bijv. R1336mzz) of etheen (R1132a). De dubbele binding tussen twee koolstofatomen maakt de moleculen minder stabiel en leidt tot snelle ontbinding in de atmosfeer. Dit gebeurt binnen een paar dagen, in plaats van de jaren tot decennia die het bij conventionele verzadigde HFK’s kost.

TFA, PFAS en HF                                                                                                                                                                        
Als HFO’s uiteenvallen in de atmosfeer wordt trifluorazijnzuur (TFA(A)) gevormd, dat na een paar dagen in de atmosfeer trifluoracetaat (TFA) vormt, een zout van trifluorazijnzuur dat vervolgens in het oppervlaktewater en de bodem ophoopt. TFA is gerelateerd aan PFAS, de groep fluorhoudende stoffen waarover recent veel ophef is ontstaan vanwege alarmerende milieueffecten.

Hoeveelheid TFA in het milieu
Kauffeld geeft aan dat vanwege de hoge polariteit en lage afbreekbaarheid het vrijwel onmogelijk is om TFA uit het grond- en drinkwater te verwijderen. Ook geeft hij aan, met de nodige bronnen als onderbouwing, dat de hoeveelheid TFA in het milieu veel groter is dan door de producenten van fluorhoudende stoffen tot nu toe is beweerd, en dat de relatieve bijdrage van de HFO’s daarbij veel groter blijkt; dat geldt ook voor het geprojecteerde toekomstgebruik.

Toekomstige HFO-reductiemaatregelen
Hij bevestigt daarnaast dat toekomstige HFO-reductiemaatregelen te laat komen om de negatieve effecten op de waterkwaliteit te kunnen voorkomen. Het zorgelijke beeld over de HFO’s dat de afgelopen jaren opkwam, wordt in zijn publicatie aanzienlijk versterkt. In de conclusies noemt Kauffeld ook nog gevaarlijke afbraakproducten zoals waterstoffluoride (HF), maar dat aspect wordt in het artikel niet verder uitgewerkt.

HFO, R23 en GWP
Het meest opzienbarende in zijn artikel zijn de nieuwe inzichten over de onverwacht grote klimaateffecten van HFO’s, blijkend uit de hoge GWP-waarde over de levenscyclus. Dit is schokkend omdat de enige reden voor het toepassen van HFO’s juist de vermeende lage GWP is. Kauffeld geeft aan dat de stoffen waarin HFO’s als gezegd in korte tijd uiteenvallen, in een aantal gevallen zeer krachtige broeikasgassen zijn.

Secundair atmosferisch afbraakproduct
Als voorbeeld werkt hij dit uit voor de HFO R1234ze, met de HFK R23 als een van de secundaire atmosferische afbraakproducten. R23 is een van de krachtigste broeikasgassen, met een GWP van 14.800, bepaald als gemiddeld effect over de gebruikelijke standaardperiode van 100 jaar. Als dit secundaire effect wordt meegerekend, komt de GWP van R1234ze uit op 1.400 ± 700, rekening houdend met de fractie R23 die zich in de atmosfeer kan vormen bij het uiteenvallen van R1234ze. De GWP van R1234ze is daarmee op hetzelfde niveau als die van conventionele HFK’s, waarvan we het gebruik juist vanwege de GWP willen afbouwen. Vervangen van HFK’s door deze HFO levert dus geen klimaatwinst op, en mogelijk zelfs extra klimaatschade.

Alternatieven voor HFO’s
Alternatieven zijn ruim voorhanden. De natuurlijke koudemiddelen zijn een duurzame vervanging van de HFO’s. Daarbij gaat het voornamelijk om ammoniak, kooldioxide, koolwaterstoffen en water. Daarnaast zijn er tal van minder gebruikelijke concepten op de markt en in ontwikkeling, die werken zonder verdampend/condenserend koudemiddel, zoals de luchtcyclus, Stirling, thermo-akoestisch, magnetocalorisch en koeling door verdamping van water. Over al deze alternatieven is de afgelopen tijd op deze website al veel gepubliceerd, onder ander in artikelen over ammoniak, koolwaterstoffen, CO₂ en ongebruikelijke koelconcepten.

“HFO’s zullen verdwijnen”
Kauffeld geeft aan het eind van zijn artikel aan dat hij gelooft dat HFO’s zullen verdwijnen vanwege de milieueffecten van hun atmosferische afbraakproducten, net zoals het gebruik van CFK’s en HFK’s een vergissing bleek vanwege hun aantasting van de ozonlaag en het broeikaseffect. De toekomst van de koudetechniek behoort dus opnieuw onvoorwaardelijk toe aan de natuurlijke koudemiddelen die al meer dan honderd jaar met succes worden gebruikt. De weg die de knvvk & young cool al jaren bewandelt met de Kenniskring Natuurlijke Koudemiddelen past in dit perspectief.

Het wachten is op een antwoord van de HFO-producenten op deze publicatie van Kauffeld.