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2,3,3,3-Tetrafluoropropeno

El 2,3,3,3-tetrafluoropropeno , HFO-1234yf , es una hidrofluoroolefina (HFO) con fórmula molecular CH 2 = CFCF 3 . Su principal aplicación es como refrigerante con bajo potencial de calentamiento global (GWP). [1] [2]

Como refrigerante, se denomina R-1234yf [1] y se comercializa con los nombres Opteon YF por Chemours y como Solstice YF por Honeywell . [3] El R-1234yf también es un componente de la mezcla de refrigerante zeotrópico R-454B .

El HFO-1234yf tiene un GWP menor que el dióxido de carbono , [4] [2] en sí mismo es 1.430 veces menos potente que el R-134a . [5] Por esta razón, el 2,3,3,3-tetrafluoropropeno es el reemplazo preeminente del R-134a en los acondicionadores de aire de los vehículos . A partir de 2022, se estima que el 90% de los vehículos nuevos de EE. UU. utilizan HFO-1234yf. [6] A diferencia de los refrigerantes vehiculares anteriores, el 2,3,3,3-tetrafluoropropeno es inflamable , pero no aumenta el riesgo de incendio en los motores de combustión interna . [ cita requerida ] Un inconveniente es que se descompone en ácidos carboxílicos perfluorados de cadena corta (PFCA) , que son contaminantes orgánicos persistentes . [7]

Adopción por parte de la industria automotriz

El HFO-1234yf fue desarrollado por un equipo de DuPont , dirigido por Barbara Haviland Minor , junto con investigadores de Honeywell. [8] [9] Su objetivo era cumplir con la directiva europea 2006/40/EC, que entró en vigor en 2011 y requería que todas las plataformas de automóviles nuevos a la venta en Europa utilizaran un refrigerante en su sistema de aire acondicionado con un potencial de calentamiento global (GWP) menos de 150 veces más potente que el dióxido de carbono . [10] [11] Inicialmente se consideró que el HFO-1234yf tenía un GWP de 100 años de 4, y ahora se considera que tiene un GWP de 100 años menor que 1 (el dióxido de carbono tiene un GWP de 1,0). [2] [4]

Entre las alternativas desarrolladas para cumplir con la norma 2006/40/EC, el HFO-1234yf tuvo el menor costo de cambio para los fabricantes de automóviles. [12] [13] Puede usarse como un " reemplazo casi directo " para el R-134a, [14] el refrigerante de aire acondicionado para automóviles anterior, que tiene un GWP de 1430 a 100 años. [5] [15] El HFO-1234yf puede manipularse de manera muy similar al R-134a en los talleres de reparación, aunque requiere un equipo especializado diferente debido a su inflamabilidad. [16] Otro problema que afecta la compatibilidad entre los sistemas basados ​​en HFO-1234yf y R-134a es la elección del aceite lubricante. [17]

El 23 de julio de 2010, General Motors anunció que introduciría HFO-1234yf en los modelos Chevrolet, Buick, GMC y Cadillac de 2013 en los EE. UU. [18] Poco después, Honeywell y DuPont anunciaron que construirían conjuntamente una planta de fabricación en Changshu , provincia de Jiangsu, China, para producir HFO-1234yf. [19] En 2012, Cadillac produjo el primer automóvil estadounidense que utilizó R-1234yf. [20] Desde entonces, Chrysler , [21] GMC , [22] y Ford [23] han comenzado a realizar la transición de vehículos a R1234yf. [16]

Los fabricantes de automóviles japoneses también están haciendo la transición al R1234yf. Honda y Subaru comenzaron a introducir el nuevo refrigerante con los modelos 2017. [20] De 2017 a 2018, BMW cambió todos sus modelos al R-1234yf. A partir de 2018, se estima que el 50% de los vehículos nuevos de los fabricantes de equipos originales (OEM) utilizan R-1234yf. [24]

En 2017, Honeywell abrió una nueva planta en Geismar, Luisiana , para manejar la creciente demanda del compuesto. [25] [26] Honeywell y DuPont poseen la mayoría de las patentes emitidas para HFO-1234yf [19] y siguieron siendo los fabricantes preeminentes en 2018. [27]

Inflamabilidad

Aunque el producto está clasificado como ligeramente inflamable por ASHRAE , varios años de pruebas realizadas por SAE International demostraron que el producto no podía encenderse en las condiciones que normalmente experimenta un vehículo. [10] Las pruebas realizadas en 2008 indicaron que la ignición requiere temperaturas superiores a 900 °C (1650 °F) y mezcla con aceite PAG . [28] Una vez en llamas, el 2,2,3,3-tetrafluoropropeno libera fluoruro de hidrógeno gaseoso y fluoruro de carbonilo altamente corrosivos y tóxicos . [29]

En agosto de 2012, Mercedes-Benz demostró que la sustancia se encendía en colisiones frontales simuladas . Un ingeniero de alto rango de Daimler que dirigió las pruebas, declaró: "Estábamos congelados por el shock, no lo voy a negar. Necesitábamos un día para comprender lo que acabábamos de ver". Cuando los investigadores rociaron 2,2,3,3-tetrafluoropropeno y aceite de compresor de aire acondicionado sobre el motor caliente de un automóvil, la mezcla se quemó en dos de cada tres ocasiones. [30] En septiembre, Daimler emitió un comunicado de prensa, [10] propuso un retiro del mercado de los automóviles que usaran el refrigerante y continuó usando refrigerantes más antiguos en sus propios diseños. [31] Los fabricantes de automóviles alemanes abogaron por el desarrollo de refrigerantes de dióxido de carbono, que, según afirmaron, serían más seguros. [30]

En octubre de 2012, SAE International estableció un nuevo Proyecto de Investigación Cooperativa, CRP1234-4, para ampliar sus pruebas anteriores e investigar las afirmaciones de Daimler. [10] La investigación concluyó que el R-1234yf no aumentó el riesgo estimado de exposición al fuego del vehículo, porque "las pruebas de liberación de refrigerante realizadas por Daimler no fueron realistas" y "crearon condiciones extremas que favorecieron la ignición". [10] [32] La Kraftfahrt-Bundesamt (KBA, Autoridad Federal de Transporte Motorizado)  [de] de Alemania también realizó sus propias pruebas. En su informe de agosto de 2013 a la Unión Europea , la KBA concluyó que, si bien el R-1234yf era potencialmente más peligroso que el R-134a, no constituía un peligro grave. [31]

Al escribir para Auto Service Professional , Gordon Jacques resumió la controversia:

"El problema de la inflamabilidad ha atraído mucha atención, lo que ha llevado a la industria a realizar algunas pruebas independientes serias. El resultado final es el siguiente: el refrigerante arde, pero se necesita mucho calor para encenderlo y arde lentamente. Casi todos los demás fluidos debajo del capó se encienden con más facilidad y arden a temperaturas más altas que el R1234yf, por lo que la industria ha determinado que con un diseño adecuado del sistema de aire acondicionado, no aumenta las posibilidades de incendio en el vehículo". [16]

La mezcla de HFO-1234yf con un 10-11 % de R-134A está en desarrollo para producir un gas híbrido que está siendo revisado por ASHRAE para su clasificación como A2L, que se describe como "prácticamente no inflamable". Estos gases están siendo revisados ​​con los nombres de R451A y R451B. Estas mezclas tienen un GWP de ~147. [33]

Se han propuesto otros aditivos para reducir la inflamabilidad del HFO-1234yf, como el trifluoroyodometano , que tiene un bajo potencial de calentamiento global debido a su corta vida atmosférica, pero es ligeramente mutagénico . [34]

En el medio ambiente

Se ha demostrado que el HFO-1234yf se transforma atmosféricamente en ácido trifluoroacético (TFA), lo que genera un potencial de deposición atmosférica húmeda y seca. [35] [36]

Véase también

Referencias

  1. ^ ab Sciance, Fred (29 de octubre de 2013). "La transición del HFC-134a a un refrigerante de bajo GWP en los acondicionadores de aire móviles HFO-1234yf" (PDF) . Centro de Políticas Públicas de General Motors . Consultado el 1 de agosto de 2018 .
  2. ^ abc "IPCC confirma que el potencial de calentamiento global de los hidrocarburos pesados ​​es inferior a 1". Cooling Post . 3 de febrero de 2014 . Consultado el 26 de julio de 2018 .
  3. ^ "Honeywell y Chemours anuncian nuevas plantas de fabricación de HFO 1234yf". Refrigerantes Aspen . 12 de junio de 2017. Archivado desde el original el 4 de agosto de 2020 . Consultado el 26 de julio de 2018 .
  4. ^ ab Evaluación científica del agotamiento de la capa de ozono: Informe completo de 2014. Proyecto mundial de investigación y vigilancia del ozono de la Organización Meteorológica Mundial—Informe núm. 55. 2014. pág. 551.
  5. ^ ab P. Forster; V. Ramaswamy; P. Artaxo; T. Berntsen; R. Betts; D. W. Fahey; J. Haywood; J. Lean; DC Lowe; G. Myhre; J. Nganga; R. Prinn; G. Raga; M. Schulz; R. Van Dorland (2007). "Capítulo 2: Cambios en los componentes atmosféricos y en el forzamiento radiativo". En Solomon, S.; Miller, HL; Tignor, M.; Averyt, KB ; Marquis, M.; Chen, Z.; Manning, M.; Qin, D. (eds.). Cambio climático 2007: la base de la ciencia física. Contribución del Grupo de trabajo I al cuarto informe de evaluación del Grupo Intergubernamental de Expertos sobre el Cambio Climático . Cambridge, Reino Unido y Nueva York, NY, EE. UU.: Cambridge University Press. Archivado desde el original el 1 de diciembre de 2016 . Recuperado el 9 de octubre de 2016 .
  6. ^ "StackPath". www.vehicleservicepros.com . 23 de marzo de 2022. Archivado desde el original el 26 de marzo de 2022 . Consultado el 28 de mayo de 2022 .
  7. ^ Wang, Ziyuan; Wang, Yuhang; Li, Jianfeng; Henne, Stephan; Zhang, Boya; Hu, Jianxin; Zhang, Jianbo (30 de enero de 2018). "Impactos de la degradación de 2,3,3,3-tetrafluoropropeno en ácido trifluoroacético a partir de su aplicación en acondicionadores de aire de automóviles en China, Estados Unidos y Europa". Environmental Science & Technology . 52 (5): 2819–2826. Bibcode :2018EnST...52.2819W. doi :10.1021/acs.est.7b05960. PMID  29381347.
  8. ^ "Reconocimiento de la excelencia: desarrollo de HFO-1234yf como el refrigerante de próxima generación para la industria automotriz" (PDF) . Premios DuPont a la Excelencia 2010 en Crecimiento Sostenible . 2010. p. 3. Consultado el 31 de julio de 2018 .
  9. ^ "DuPont nombra a siete nuevos DuPont Fellows". DuPont Media Center (nota de prensa). 17 de julio de 2014. Archivado desde el original el 30 de julio de 2018 . Consultado el 30 de julio de 2018 .
  10. ^ abcde Lewandowski, Thomas A. (24 de julio de 2013). "Evaluación de riesgos adicional del refrigerante alternativo R-1234yf preparada para el programa de investigación cooperativa CRP1234-4 de SAE International" (PDF) . SAE International . Consultado el 26 de julio de 2018 .
  11. ^ «Directiva 2006/40/CE del Parlamento Europeo y del Consejo, de 17 de mayo de 2006, relativa a las emisiones procedentes de los sistemas de aire acondicionado de los vehículos de motor y por la que se modifica la Directiva 70/156/CEE del Consejo». EFCTC . Archivado desde el original el 26 de julio de 2018 . Consultado el 26 de julio de 2018 .
  12. ^ Ansari, Naushad A.; Yadav, Bipin; Kumar, Jitendra (agosto de 2013). "Análisis exergético teórico de HFO-1234yf y HFO-1234ze como reemplazo alternativo de HFC-134a en un sistema de refrigeración por compresión de vapor simple". Revista internacional de investigación científica y de ingeniería . 4 (8). CiteSeerX 10.1.1.415.9796 . 
  13. ^ "HFO-1234yf, un nuevo amanecer en las alternativas a los refrigerantes". JARN: Japan Air Conditioning, Heating & Refrigeration News (Nota de prensa). 25 de abril de 2008. págs. 1, 6, 24. Consultado el 1 de agosto de 2018 .
  14. ^ "El refrigerante de bajo calentamiento global de Honeywell para vehículos fue aprobado para su importación y uso por los reguladores japoneses". Honeywell (Nota de prensa). 4 de agosto de 2009. Consultado el 26 de julio de 2018 .
  15. ^ "El aire acondicionado en los nuevos modelos de vehículos requiere un gas más ecológico". Autodata . 2017 . Consultado el 26 de julio de 2018 .
  16. ^ abc Gordon, Jacques (12 de abril de 2017). "Experiencia en el mundo real con R1234yf: el nuevo refrigerante finalmente está aquí; ¿está listo?". Auto Service Professional . Consultado el 26 de julio de 2018 .
  17. ^ Johnson, Alec (13 de octubre de 2017). «Understanding refrigerante oils» (Comprensión de los aceites refrigerantes). Refrigerant HQ (Refrigerante HQ) . Consultado el 26 de julio de 2018 .
  18. ^ "GM, el primero en comercializar en Estados Unidos un refrigerante para aire acondicionado que no produce gases de efecto invernadero" GM Corporate Newsroom (Nota de prensa). 2010-07-23 . Consultado el 26 de julio de 2018 .
  19. ^ ab "Los fabricantes de automóviles optan por el HFO", Chemical & Engineering News , 26 de julio de 2010
  20. ^ ab Schaeber, Steve (27 de febrero de 2017). "R-1234yf en el Salón del Automóvil de Filadelfia 2017". MACS Worldwide . Consultado el 26 de julio de 2018 .
  21. ^ Zatz, David (1 de octubre de 2013). "Chrysler adopta el R1234YF". Allpar News (nota de prensa) . Consultado el 16 de junio de 2018 .
  22. ^ "GMC sale a la carretera con R-1234yf". MACS Worldwide . 22 de septiembre de 2016 . Consultado el 26 de julio de 2018 .
  23. ^ Schaeber, Steve (17 de agosto de 2016). "Los concesionarios Ford venden sus primeros MPV con R-1234yf". MACS Worldwide . Consultado el 26 de julio de 2018 .
  24. ^ "Pregúntele al experto: ¿Cuántos equipos originales de servicio liviano utilizan refrigerante HFO-1234yf?". Vehicle Service Pros . 15 de mayo de 2018. Consultado el 26 de julio de 2018 .
  25. ^ "Honeywell anuncia importantes inversiones para aumentar la producción de HFO-1234yf en Estados Unidos". Honeywell (Nota de prensa). 10 de diciembre de 2013. Archivado desde el original el 26 de julio de 2018. Consultado el 26 de julio de 2018 .
  26. ^ "Honeywell pone en marcha una planta de producción de refrigerantes para automóviles de 300 millones de dólares en Luisiana". Honeywell (Nota de prensa). 16 de mayo de 2017. Consultado el 26 de julio de 2018 .
  27. ^ Marwa, Stefen (26 de julio de 2018). «Cuota mundial y proyecciones del mercado de HFO-1234yf en 2018: Honeywell y Chemours». The Aerospace News . Archivado desde el original el 26 de julio de 2018. Consultado el 26 de julio de 2018 .
  28. ^ Spatz, Mark; Minor, Barbara (julio de 2008). "Actualización del refrigerante de bajo GWP HFO-1234yf" (PDF) .
  29. ^ Feller, Michael; Lux, Karin; Hohenstein, cristiano; Kornath, Andreas (1 de abril de 2014). "Estructura y propiedades del 2,3,3,3-tetrafluoropropeno (HFO-1234yf)". Zeitschrift für Naturforschung B . 69 (4): 379–387. doi :10.5560/znb.2014-4017. ISSN  1865-7117.
  30. ^ ab Hetzner, Christiaan (12 de diciembre de 2012). "La disputa sobre la seguridad de los refrigerantes pone la presión sobre los fabricantes de automóviles europeos". Reuters . Archivado desde el original el 26 de julio de 2018. Consultado el 26 de julio de 2018 .
  31. ^ ab Bolduc, Douglas A. (8 de agosto de 2013). "Los funcionarios alemanes emiten una sentencia mixta sobre el refrigerante Honeywell A pesar del riesgo de incendio, la agencia no solicita la retirada de los coches que utilizan HFO-1234yf" . Automotive News Europe . Consultado el 26 de julio de 2018 .
  32. ^ "Una acalorada disputa sobre los refrigerantes". The Economist . 31 de agosto de 2013 . Consultado el 26 de julio de 2018 .
  33. ^ "La alternativa al R134a es "prácticamente no inflamable"". Cooling Post . 30 de noviembre de 2014 . Consultado el 9 de junio de 2017 .
  34. ^ "US6969701B2 Composiciones de tipo azeotrópico de tetrafluoropropeno y trifluoroyodometano". Patentes de Google . Consultado el 26 de julio de 2018 .
  35. ^ Luecken, Deborah J.; Waterland, Robert L.; Papasavva, Stella; Taddonio, Kristen N.; Hutzell, William T.; Rugh, John P.; Andersen, Stephen O. (2010). "Impactos del ozono y los ácidos grasos trans en América del Norte a partir de la degradación del 2,3,3,3-tetrafluoropropeno (HFO-1234yf), un posible sustituto de los gases de efecto invernadero". Environmental Science & Technology . 44 (1): 343–348. Bibcode :2010EnST...44..343L. doi :10.1021/es902481f. PMID  19994849.
  36. ^ Hurley, MD; Wallington, TJ; Javadi, MS; Nielsen, OJ (2008). "Química atmosférica de CF 3 CF=CH 2 : Productos y mecanismos de oxidación iniciada por átomos de Cl y radicales OH". Chemical Physics Letters . 450 (4–6): 263–267. doi :10.1016/j.cplett.2007.11.051.