La storia dei refrigeranti nell’arco degli ultimi due secoli è stata caratterizzata da una costante evoluzione. I primi condizionatori e i primi frigoriferi utilizzavano gas tossici o infiammabili come l’ammoniaca, il biossido di zolfo o il cloruro di metile: sostanze che si rivelavano efficaci, ma al tempo stesso molto pericolose in caso di perdite. Nel 1928 Thomas Midgley Jr. creò il primo gas clorofluorocarbonico (CFC) non infiammabile e non tossico, il Freon (R-12): da questo momento sul mercato cominciarono a imporsi i CFC come R-11, R-12, R-123 e R-502 e il clorodifluorometano (o monoclorodifluorometano), noto          commercialmente anche con le sigle freon 22 o R-22.

Nel 1987 seguì un importante cambiamento di rotta: il protocollo di Montreal segnò infatti una battuta di arresto rispetto all’impiego indiscriminato di questi refrigeranti, ai quali si attribuiva la responsabilità della progressiva distruzione del buco dell’ozono.

La ricerca di alternative e l’evoluzione tecnica portarono allo sviluppo degli HFC (per es. i gas R134, R410 e R32), che presentavano il vantaggio di non essere particolarmente dannosi per la fascia dell’ozono, ma anche il difetto di avere elevati livelli di GWP (Global Warming Potential), con un forte impatto sull’effetto serra. Il difluorometano o fluoruro di metilene, meglio noto come freon-32 e R-32, per esempio, non contiene atomi di cloro o alogeni e ha un valore di ODP (Potenziale di eliminazione dell’ozono) pari a zero, ma ha un indice GWP di 675.

Come alternativa agli HFC tradizionali vennero allora sviluppati gli HFO, una classe di refrigeranti che presentavano bassi livelli di ODP, bassi livelli di GWP ma contemporaneamente elevati livelli di TFA (PFAS), altrimenti definiti sostanze perfluorurate: composti introdotti e molto utilizzati a partire dagli anni Cinquanta in numerosi settori, ma con un forte impatto, a loro volta, sugli ecosistemi.

Focus su alcune classi specifiche

• Serie R000: Composti derivati dal metano ad esempio R-10, R-13;
• Serie R100: Composti derivati dall'etano ad esempio R-113, R125;
• Serie R200: Composti derivati dal propano ad esempio R-290;
• Serie R300: Composti derivati dal butano, ad esempio R-316;
• Serie R400: Miscele zeotropiche ad esempio R-410A;
• Serie R500: Miscele con Azeotropo esempio R-509;
• Serie R600: Composti organici, ad esempio, R601 è il pentano;
• Serie R700: Composti inorganici, ad esempio, anidride carbonica CO2 R-744;
• Serie R1000: Composti insaturi organici, ad esempio, etilene R-1150;

Evoluzione del quadro normativo sui gas fluorurati a effetto serra

Il 20 maggio 2014 venne pubblicato sulla Gazzetta Ufficiale dell’Unione Europea il Regolamento (UE) n. 517/2014 del Parlamento europeo e del Consiglio del 16 aprile 2014 sui gas fluorurati a effetto serra, che abrogava il Regolamento (CE) n. 842/2006. Il Regolamento, entrato in vigore il 9 giugno 2014, venne applicato a decorrere dal 1° gennaio 2015. Il 9 gennaio 2019, infine, venne pubblicato sulla Gazzetta Ufficiale il D.P.R. n. 146 del 16 novembre 2018 che attuava il Regolamento (UE) 517/2014 sui gas fluorati ad effetto serra, abrogando il Regolamento (UE) 842/2006 e il precedente D.P.R n.43 del 27/01/2012.

Rispetto al regolamento del 2006 vennero introdotte specifiche disposizioni volte alla riduzione delle emissioni dei gas fluorurati a effetto serra (F-gas). Alcune disposizioni vennero estese a nuovi soggetti, ad apparecchiature e prodotti: controllo delle perdite di F-gas (articoli 4 e 5); obblighi di recupero di F-gas (articolo 8); obblighi di certificazione delle persone e delle imprese (articolo 10); controllo dell’uso di F-gas (articolo 13).

Il Regolamento introduceva inoltre ulteriori restrizioni relative all’immissione in commercio di determinati prodotti e apparecchiature (articolo 11 e allegato III), specifiche disposizioni in materia di apparecchiature precaricate con HFC (articolo 14), riduzione della quantità di HFC immessa in commercio (meccanismo di assegnazione di quote di HFC - phase-down) (articoli 15, 16, 17 e 18).

Il GWP (Global Warming Potential) è il potenziale di riscaldamento globale di un gas ad effetto serra rispetto a quello dell'anidride carbonica. Il GWP è usato quindi per indicare in che entità un gas è in grado di riscaldare l’atmosfera ed è calcolato in rapporto al GWP di 1Kg di CO2 per 100 anni. Diminuire quindi l’emissione in atmosfera di gas ad alto GWP è un modo efficace per diminuire le emissioni di equivalenti di CO2.

Sicurezza e tossicità

La ASHRAE (American Society of Heating, Refrigerating and Air-Conditioning Engineers) ha operato una classificazione relativa al grado di sicurezza dei refrigeranti. Lo standard di classificazione è definito dalla ISO 817:2014 e la classificazione si basa sulla tossicità, sull’ infiammabilità e sul limite alla concentrazione dei refrigeranti.

La classificazione di SICUREZZA utilizza due caratteri alfanumerici (es. A2) ed un terzo carattere L che indica «bassa velocità di combustione». La lettera indica la tossicità e il numero l’infiammabilità. In particolare, per quanto riguarda la TOSSICITA’ si distingue tra:

• Classe A: tossicità cronica inferiore - esposizione professionale ≥ 400ppm;
• classe B: tossicità cronica più elevata - esposizione professionale ≤ 400ppm;

In merito alla INFIAMMABILITÀ:

• classe 1:          nessuna propagazione di fiamma;
• classe 2L:         bassa infiammabilità;
• classe 2:          infiammabile;
• classe 3:          maggior infiammabilità;

Secondo la direttiva PED sulle attrezzature in pressione, i refrigeranti possono essere classificati in due distinti gruppi, a seconda delle loro caratteristiche:

GRUPPO 1: comprende i fluidi pericolosi, ossia:

• esplosivi;
• estremamente infiammabili;
• facilmente infiammabili;
• infiammabili
• altamente tossici;
• tossici;
• comburenti;

GRUPPO 2: comprende tutti i fluidi non elencati nel gruppo 1 e quindi non pericolosi

Pressione e PED a confronto tra i refrigeranti più utilizzati

Quando si parla di pericolo, bisogna considerare anche la Direttiva ATEX, recepita in Italia con D.Lgs. 85 del 19 maggio 2016 e applicata ai prodotti messi in commercio e/o in servizio dal 20 Aprile 2016.

La classificazione delle aree pericolose viene effettuata seguendo le raccomandazioni suggerite dalle EN 1127-1 ed EN 60079-10-1 (gas-Ex) che prevedono la suddivisione delle aree pericolose in tre zone, in funzione della frequenza e del tempo di presenza della sostanza esplosiva.