Avec les changements modernes dans l'environnement réglementaire et les mesures stridentes prises pour réduire le réchauffement climatique et l'appauvrissement de la couche d'ozone, les fabricants de réfrigération se sont efforcés d'utiliser des réfrigérants à faible potentiel de réchauffement global (GWP) et potentiel d'appauvrissement de la couche d'ozone (ODP). Au premier rang de ces réfrigérants « verts », on trouve les hydrocarbures (HC) et le dioxyde de carbone (CO2), qui ont connu une augmentation de leur utilisation dans le monde entier. Comprendre pourquoi ces réfrigérants sont actuellement populaires, et en particulier pourquoi les HC sont devenus le réfrigérant de choix dans le monde moderne par rapport au CO2, nécessite d'examiner à la fois l'historique de leur utilisation et la façon dont ils sont utilisés aujourd'hui.
Historique du CO2 et des HC en tant que réfrigérants
Contrairement à leur résurgence en tant que réfrigérants verts aujourd'hui, le CO2 et les HC ont une longue histoire d'utilisation en tant que réfrigérants. Bien que le CO2 ait commencé à être expérimenté comme réfrigérant vers le milieu du 19th siècle, le premier compresseur conçu pour l'utiliser n'a été introduit qu'en 1886 par Franz Windhauzen. La plupart des unités de réfrigération à cette époque utilisaient soit de l'ammoniac, soit du dioxyde de soufre, qui étaient des produits chimiques extrêmement nocifs qui avaient également provoqué des explosions dans les systèmes défaillants. Les systèmes à base d'ammoniac étaient également très inefficaces et plus coûteux, ce qui augmentait encore l'attrait de la transition vers le CO2. Le CO2, en revanche, était peu coûteux, non toxique et ininflammable, ce qui a conduit à son utilisation dans une variété d'applications de réfrigération différentes. En particulier, les systèmes utilisant des compresseurs de petite taille, tels que le stockage des aliments dans les cuisines, les restaurants, les navires et les hôpitaux, étaient idéaux pour les unités de réfrigération à base de CO2. Au fur et à mesure que les conceptions se développaient, l'utilisation du CO2 en dehors du stockage des aliments a commencé à être observée, avec des unités couramment utilisées pour les systèmes de confort dans les hôtels, les théâtres et les restaurants.
En concurrence avec les systèmes de réfrigération à base de CO2 et d'ammoniac, les systèmes à base de HC étaient utilisés au début du 20th siècle aussi. Les HC ont été utilisés pour la première fois comme réfrigérants dès 1867 et sont restés utilisés à un niveau limité jusqu'à l'introduction des réfrigérants chlorofluorocarbonés (CFC) dans les années 1930. Un certain nombre de contraintes différentes ont limité l'utilisation des HC à leurs débuts et ont continué à limiter leur utilisation jusqu'à relativement récemment. Principalement, l'inflammabilité et la volatilité des HC étaient plus élevées que celles des autres réfrigérants à l'époque, et il existait des limitations technologiques permettant la mise en œuvre généralisée en toute sécurité des dispositifs à base de HC.
Les hydrocarbures aujourd'hui
L'impact environnemental des réfrigérants couramment utilisés aujourd'hui, tels que les chlorofluorocarbures (CFC), les hydrochlorofluorocarbures (HCFC) et les hydrofluorocarbures (HFC), ainsi que les modifications réglementaires limitant ou éliminant leur utilisation, ont entraîné un regain d'intérêt et d'utilisation pour les réfrigérants HC. Il existe un certain nombre de HC différents utilisés comme réfrigérants, notamment le propane, le butane, le propylène, le cyclopropane, l'isobutène et l'éther diméthylique. Ces substances se composent principalement d'hydrogène et de carbone, sont des substances naturelles et peuvent être produites comme sous-produits de la distillation. Cela les rend largement disponibles et peu coûteux pour une utilisation comme réfrigérants.
Cependant, l'aspect le plus attrayant de l'utilisation des HC comme réfrigérants est leur effet sur l'environnement ; ils ont zéro ODP et très faible GWP. Malgré leur faible toxicité et leur faible impact sur l'environnement, jusqu'à récemment, l'utilisation des HC comme réfrigérants était limitée en raison de leur inflammabilité. Cependant, avec une manipulation appropriée et dans un système fermé, les HC se sont avérés être une alternative sûre aux HFC et autres réfrigérants nocifs pour l'environnement. De plus, les HC se sont avérés plus efficaces que les réfrigérants moins respectueux de l'environnement lorsqu'ils sont utilisés en remplacement direct dans certains systèmes.
L'utilisation des HC en remplacement des réfrigérants nocifs pour l'environnement est une orientation positive tant pour les consommateurs que pour l'environnement. Les HC coûtent moins cher, sont moins toxiques pour les humains et l'environnement et fonctionnent plus efficacement que les autres systèmes. D'autres pays à travers le monde ont déjà commencé la transition vers des systèmes à base de HC, l'Inde et la Chine en particulier commençant à utiliser largement les HC dans les réfrigérateurs domestiques. Alors que de plus en plus de pays continuent d'adopter les HC, l'efficacité des unités de réfrigération, des grandes unités doubles ou réfrigérateurs à une porte aux petites glacières de comptoir, augmentera tandis que l'impact environnemental continuera de diminuer.
William S. Bodinus, "La montée et la chute des systèmes de dioxyde de carbone," Journal de l'ASHRAE Avril 1999 : 37.
George C. Briley, « Une histoire de la réfrigération », Journal de l'ASHRAE Novembre 2004 : 32.
Bodinus, "Systèmes de dioxyde de carbone", 38-42.
K. Harby, "Les hydrocarbures et leurs mélanges comme alternatives aux réfrigérants halogénés nocifs pour l'environnement : un aperçu mis à jour", Examens énergétiques renouvelables et durables 73 (2017): 1250.
"Emirats Arabes Unis : Des réfrigérants respectueux de l'environnement pour aider à réduire le réchauffement climatique." Rapport Mena, Décembre 22, 2016. Problèmes mondiaux en contexte.
K. Harby, « Les hydrocarbures et leurs mélanges », 1253-1262.
