1472-1800 Ingolstadt akultät hemie und Pharmazie Department hemie Prof. Dr. Andreas Kornath Sicherheitsaspekte bei chemischen Kältemitteln hemie und Pharmazie: ightechampus LMU in München-Grosshadern 1800-1826 Landshut seit 1826 München 1
Kälteanlagen 2
Erstes Kältemittel Diethylether O Vorteil: - reaktionsträge Nachteile: - hochentzündlich - gesundheitsschädlich - Bildung von Peroxiden an Luft
Kältemittel Ammoniak N Vorteile: - Anwendungsbereich: -60 bis +100 - wirtschaftlich und energieeffizient Nachteile: - giftig - brennbar - explosionsartige Verbrennung an Luft unter hohem Druck 4
Kältemittel KW: 2 l 2 und l 2 Vorteile: - nicht brennbar - nicht giftig Nachteile: - ozonabbauende Wirkung - Klimaerwärmung: GWP = 10600 ( 2 l 2 ) bzw. 1700 (l 2 ) 5
Aktuelles Kältemittel KW: R-134a Vorteile: - keine ozonabbauende Wirkung - nicht brennbar - nicht giftig Nachteil: - GWP = 1300 6
Alternatives Kältemittel Propan Vorteile: - keine ozonabbauende Wirkung -GWP = 3.3 Nachteile: - hochentzündlich: 3 8 + 5 O 2 3 O 2 + 4 2 O - Bildung explosiver Luftgemische - Zündtemperatur: 470 7
Alternatives Kältemittel Kohlenstoffdioxid Vorteile: - nicht brennbar - keine ozonabbauende Wirkung -GWP = 1 Nachteil: - höhere Baukosten der Kühlanlage - höhere Betriebsdrücke 8
Alternatives "Neues" Kältemittel -1234yf Vorteile: - keine ozonabbauende Wirkung -GWP = 4 Nachteile: - hochentzündlich (Zündpunkt 405 ) - Bildung von luorwasserstoff bei Verbrennung Im Brandfall:
luorwasserstoff bzw. lusssäure Novum: Ein Kältemittel bildet sehr giftige Gase beim Verbrennen: 3 2 4 + 2½ O 2 ½ 4 + 2 ½ O 2 + 2 je nach Luftzufuhr auch: O 2 und O Verbrennung mit Luft liefert Brandgase mit einer Konzentration von rund 138000 ppm. Nur Verdünnung führt zu kleineren Werten. Zum Vergleich: L50 (ppm/1h) = 1276 ppm Wirkung: akute luorose, ypocalcämie, Organschäden Unterschied zu bisherigen "normalen" Brandgasen: wird nicht abgeatmet oder metabolisiert
Verfügbarkeit der Alternativen Kältemittel Propan: Rohstoff direkt Erdgas Kohlenstoffdioxid: Zwangsanfall bei Verbrennung fossiler Rohstoffe -1234yf: Sehr aufwändige erstellung mit entsprechendem Energie- und Ressourcenverbrauch Ein Beispiel: Originalarbeit von enne 1945 l l l l l l l -261-1234yf l l -1233 l -1232 l l l -243 l l -242 l l l l -241 Ozonschädigende Zwischenstufen gemäß Montrealler Protokoll
Abbau der Alternativen Kältemittel in der Umwelt Propan: vollständig abbaubar Kohlenstoffdioxid:... -1234yf: Abbau zur Trifluoressigsäure Publikation in: Environ. Sci. Technol. 2010, 44, 343 348 "Ozone and TA Impacts in North America from Degradation of 2,3,3,3-Tetrafluoropropene (O-1234yf), A Potential Greenhouse Gas Replacement"- D E B O R A J. L U E K E N, *,, R O B E R T L. W A T E R L A N D,, S T E L L A P A P A S A V V A,, K R I S T E N N. T A D D O N I O,, W I L L I A M T. U T Z E L L, J O N P. R U G, S T E P E N O. A N D E R S E N. U.S. Environmental Protection Agency, Research Triangle Park, North arolina 27709; E. I. du Pont de Nemours and o., Inc., Wilmington, Delaware 19880; Stella Papasavva onsulting, Royal Oak, Michigan 48073; U.S. Environmental Protection Agency, Washington, D.. 19805; U.S. Department of Energy National Renewable Energy Laboratory, Golden, olorado 80401 Zitat aus dieser Publikation: While we have attempted to quantify the potential upper limit of production of ozone and TA from use of O- 1234yf, the significance of MA-derived TA deposition and potential toxicity to ecosystems is still an open question. It is possible that locally high concentrations maybe of concern, and additional research and analysis should be performed to examine possible adverse effects, given the potential widespread, global use of alternate refrigerants.
Danksagung Mitarbeiter: Unterstützung:
Zusammenfassung Kältemittel Diethylether 2 5 O 2 5 Ammoniak N 3 (R-717) KWs: 2 l 2 (R12), 2 l (R22) 1,1,1,2-Tetrafluorethan 2 2 4 (R-134a) 2,3,3,3-Tetrafluorpropen 3 2 4 (-1234yf) Kohlenstoffdioxid (O 2 ) Propan ( 3 8 ) Diethylether R12 R-134a (-12) (-134a)?