A história dos fluidos refrigerantes é muito interessante e vem dando muitas voltas nos últimos anos, principalmente no que tange à sua relação com o meio ambiente, economia e política! Na Antiguidade, quando não havia energia elétrica, a forma de conservar os alimentos e poder consumi-los por mais tempo era usando gelo natural, nas regiões frias, e salgando, defumando ou secando-os ao Sol. Com o passar do tempo (muito tempo!), e com o surgimento da eletricidade, começaram a aparecer os primeiros sistemas de refrigeração que, então, utilizavam fluidos naturais como agentes refrigerantes – entre eles, amônia, gás carbônico e hidrocarbonetos.
Há registros do primeiro sistema patenteado em 1834 e, por quase um século, só fluidos naturais eram empregados na refrigeração. Os primeiros fluidos sintéticos – os CFCs -, apareceram um século depois, como resposta às dificuldades de obtenção e armazenamento seguro dos fluidos naturais. Se a razão, realmente, era essa ou eram interesses econômicos, o que importa é que o R12 e outros CFCs apareceram como alternativa para substituição dos fluidos naturais por muitas décadas. Mas, por volta dos anos 80, descobriu-se que os CFCs causavam danos à camada de Ozônio. Novos fluidos foram criados – os HCFCs, com a promessa de menos estragos à atmosfera – com alto potencial de aquecimento global. Por fim, esta “troca de danos” não era aceitável e foi neste momento que as nações se uniram para firmar um protocolo em defesa do meio ambiente, o Protocolo de Montreal (1987). A partir daí, uma série de outros movimentos foram acontecendo, buscando a proteção do meio ambiente. Surgiram os HFCs, refrigerantes que não destroem a camada de ozônio (por não ter cloro na sua composição), mas ainda têm um alto potencial de aquecimento global. Se, por um lado, o protocolo de Montreal buscava resolver os problemas de destruição da camada de ozônio, por outro, acabou favorecendo o uso de fluidos que contribuíam para o efeito estufa. O protocolo de Kioto (1997) buscava reduzir a emissão de gases que agravam o efeito estufa, para aliviar os impactos causados pelo aquecimento global.
A seguir, a Emenda de Kigali (2016) veio para corrigir um efeito colateral do Protocolo de Montreal (estímulo ao uso dos HFCs), desacelerar o aquecimento global e estancar a crise climática: a emenda incluiu os HFCs na lista de substâncias controladas pelo Protocolo.
A emenda, que entrou em vigor em janeiro de 2019, define datas e volumes (prazos e percentuais) para que os países reduzam o uso dos HFCs até sua total eliminação, substituindo-os por outros, que não contribuam para o aquecimento global. Os países desenvolvidos (n-A5) já começaram a reduzir os HFCs em 2019. Os países em desenvolvimento (A5) seguirão com um congelamento dos níveis de consumo de HFC em 2024, com alguns países congelando o consumo em 2028. O Brasil terá até 2045 para cumprir a meta de reduzir o uso dos HFCs a 20% dos níveis utilizados na média dos anos 2020-2022. Lembrando que o Brasil não produz HFCs e tem seu consumo baseado nas importações.
Pela flexibilidade ofertada aos países em desenvolvimento, é fato que, no Brasil e em boa parte da América Latina, ainda há indústrias que nos solicitam equipamentos com HFCs. Me parece que esta demanda só será mitigada quando as legislações que restringem o uso de Amônia em determinadas aplicações forem revistas. E isto não é um absurdo, se considerarmos que a chave do sucesso da segurança é o treinamento das pessoas envolvidas na operação e dispositivos de segurança adequados. Em todas as instalações, é preciso desenvolver um programa de gestão de riscos com procedimentos de operação, manutenção e treinamentos de segurança em cenários críticos.
Impactos na refrigeração industrial
A escolha do melhor fluido refrigerante para determinada aplicação é o resultado equilibrado de vários fatores que incluem: adequação ao uso proposto, disponibilidade do fluido no mercado com um custo conveniente, sua eficiência energética, segurança, normas e legislações locais vigentes, facilidade de uso e manutenção e, finalmente, mas não menos importante, as questões ambientais relacionadas. A refrigeração industrial é fortemente baseada nos fluidos refrigerantes naturais, principalmente a Amônia (R 717). Os refrigerantes sintéticos têm pequena participação neste mercado. São mais presentes em aplicações de refrigeração comercial e ar-condicionado. Desta forma, a Emenda de Kigali não impacta em fortes mudanças ou adaptações no setor pela ausência dos HFCs – mas, sim, contribui para o incentivo ao uso dos fluidos naturais de baixo ou nenhum potencial de aquecimento global.
A Amônia ainda enfrenta muita restrição ao seu uso, mesmo sendo um dos melhores fluidos refrigerantes para aplicação industrial: apresenta melhor eficiência energética que a grande maioria dos refrigerantes, além de ser, realmente, ecológica (potenciais de aquecimento global e de destruição da camada de ozônio = 0). Outros fluidos, como o CO2 (R 744) e os hidrocarbonetos também fazem parte das boas opções naturais.
Mas, infelizmente, estas qualidades da Amônia e dos HCs vêm acompanhadas de outras características que acabam limitando seu uso: toxicidade e flamabilidade. Já no caso do CO2, seu principal limitante é a alta pressão de projeto requerida por suas características em determinadas condições de operação. Nada que um projeto bem elaborado e treinamento do pessoal não resolvam.
A Emenda Kigali deu força ao uso de refrigerantes com baixo potencial de aquecimento global, favorecendo inovações tecnológicas sustentáveis nos setores de refrigeração, bombas de calor e ar-condicionado. Entretanto, algumas destas novas tecnologias que fogem ao uso dos HFCs ainda enfrentam dificuldades na sua aplicação, geradas pelas limitações impostas por normas que restringem o uso de refrigerantes inflamáveis.
Para ampliar o leque de opções seria necessário fazer uma revisão destes valores limitantes, claro, suportada por treinamento de pessoal e normas de segurança adequadas ao emprego destes fluidos. Isto abriria a possibilidade de desenvolvimento de novos sistemas e equipamentos que trabalhem com baixas cargas de refrigerantes inflamáveis de baixo GWP.
O movimento que vem acontecendo na refrigeração industrial é, basicamente, manter o uso dos fluidos naturais – que já se provaram como a melhor solução para equipamentos e instalações de grande porte, e buscar alternativas de redução da carga de refrigerante empregada. Não enxergo nenhum motivo de transição para novos fluidos sintéticos, principalmente, por não apresentarem vantagens sobre os fluidos naturais do ponto de vista energético ou ecológico.
Mundialmente, a refrigeração industrial da Johnson Controls (www.johnsoncontrols-brasil.com/refrigeracao) vem trabalhando em tecnologias que empreguem baixas cargas de fluido refrigerante natural. Uma das linhas desta tendência vem da Europa, e tem por objetivo promover o conceito de “resfriamento verde” em todo o mundo, visando a redução das emissões pelos setores de refrigeração. A abordagem é feita por meio da promoção do uso dos refrigerantes naturais, da maximização da eficiência energética e, também, da promoção de uma abordagem sustentável para o consumo de energia. Chama-se The Green Cooling Initiative, uma ação financiada pela Iniciativa Internacional do Clima do Ministério Federal Alemão para o Meio Ambiente, Conservação da Natureza, Construção e Segurança Nuclear e implementado pela GIZ Proklima. Outra alternativa à redução de carga de refrigerantes é a substituição dos sistemas de expansão direta pelos sistemas de resfriamento indireto. O refrigerante primário fica restrito à sala de máquinas, enquanto um fluido secundário (como água pura ou com algum anti-congelante, fluidos de alta perfomance etc.) circula nas áreas de processo ou estocagem. Em caso de algum vazamento, o ambiente não será contaminado com o refrigerante. O mesmo pode ser feito em sistemas de expansão direta usando CO2 (R 744): emprega-se um equipamento bem projetado com carga reduzida de CO2, que será enviado diretamente à área de trabalho e, havendo algum vazamento, por ser um gás inerte, não causará pânico ou risco à vida das pessoas e nem danificará o produto armazenado, se for o caso.
As diretrizes de transição de gases refrigerantes da Johnson Controls são bastante claras no quesito treinamento. Os responsáveis pelo setor de refrigeração e ar-condicionado devem fornecer e aplicar treinamento adequado ao projeto e ao uso do equipamento para garantir a segurança, eficiência, confiabilidade e proteção ambiental da instalação do sistema.
A adequação do treinamento varia de acordo com o local, tipo e volume de refrigerante, característica do equipamento e aplicação do sistema. Sistemas que requerem baixa carga de refrigerante geralmente têm requisitos de competência técnica diferentes em comparação com sistemas com altas cargas de refrigerante. Isso também se aplica a sistemas com pressões operacionais variadas e classificações de segurança de refrigerante. A classificação do refrigerante quanto a flamabilidade e toxicidade também deve ser considerada.
Além do serviço com estes fluidos, é preciso cuidar do treinamento com a segurança no transporte, armazenamento e recuperação de refrigerantes inflamáveis. A Johnson Controls fornece programas de treinamento para todos os nossos técnicos de serviço em todo o mundo e prima em cumprir com os requisitos locais de segurança e treinamento em refrigerantes.
Maria Celina Bacellar, é graduada em engenharia mecânica pela Escola Politécnica da USP e gerente de produtos de refrigeração industrial para a América Latina, incluindo México e as Américas Central e do Sul, da Johnson Controls
