Kylmäaineet ennen ja nyt
Kylmäaineet ovat nesteytettyjä kaasuja, joita käytetään väliaineina lämmön siirtämiseen kylmäkoneistoissa. Kylmäaineiden käyttö kylmäkoneistoissa perustuu niiden kykyyn muuttaa olomuotoa nestemäisestä kaasumaiseksi ottaessaan vastaan lämpöä ympäristöstään, tai kaasumaisesta nestemäiseksi luovuttaessaan lämpöä ympäristöönsä. Tätä olomuodon muutosta hyväksikäyttäen saadaan suuriakin lämpökuormia siirrettyä suhteellisen pienellä kylmäaineen massavirralla.
Kylmäaineen ominaisuudet riippuvat suuresti siihen kulloinkin vaikuttavasta paineesta ja lämpötilasta. Vaikka kylmälaitteet toimivat pääperiaatteiltaan hyvin samankaltaisesti, riippuvat tarvittavat jäähdytystehot, jäähdytyksien jakelulämpötilat, toimintalämpötilat ja paineet prosessista tai sovelluksesta. Paineen ja lämpötilan määrät vaikuttavat paljonkin kylmäaineen ominaisuuksiin, joten tarvitaan ominaisuuksiltaan erilaisia kylmäaineita. Myös kylmäaineen hinta ja ympäristöystävällisyys vaikuttavat kylmäaineen valintaan. Tiukkenevan lainsäädännön myötä joudutaan etsimään mahdollisimman ympäristöystävällisiä kylmäaineita.
Käytettävät kylmäaineet ovat vaihtuneet viime vuosikymmeninä lainsäädännön muutosten vaikutuksesta. Ensin poistettiin otsonikerrokselle haitalliset aineet ja nyt ollaan poistamassa korkean ilmastonlämmitysvaikutuksen omaavia kylmäaineita. Muutokset tarkoittavat alalle uusien kylmäaineiden käyttöä, mutta myös uusien ominaisuuksien opiskelua. Ympäristönäkökohtien tilalle on tulossa turvallisuusnäkökohdat muun muassa kylmäaineiden palavuuden johdosta.
Historia
Ensimmäisessä Perkinsin rakentamassa toimivassa kylmäkoneistossa käytettiin kylmäaineena eetteriä. Tämä tapahtui 1830-luvulla, jolloin kylmäaineiden innovointi tapahtui pääasiassa yrityksen ja erehdyksen kautta. 1900-luvun alussa kylmäaineina käytettiin vielä hiilidioksidia (CO2), ammoniakkia (NH3), rikkidioksidia (SO2) ja metyylikloridia (CH3Cl), mutta aineiden myrkyllisyyden, haitallisuuden suurina pitoisuuksina ja palavuuden vuoksi niille pyrittiin kehittämään myrkyttömiä vaihtoehtoja.
Toisen sukupolven kylmäaineita alettiin järjestelmällisesti etsiä 1930-luvulla. Järjestelmällisen kartoituksen avulla etsittiin erityisesti turvallisia ja kestäviä kylmäaineita. Amerikkalainen kemisti Thomas Midgley sekä DuPont-niminen kemianyritys päätyivät kahdeksaan lupaavaan alkuaineeseen ja niiden yhdisteisiin: hiili, typpi, happi, rikki, vety, fluori, kloori ja bromi. Midgleyn tutkimukset johtivat halogenoitujen hiilivetyjen käyttöönottoon kylmätekniikassa. CFC-kylmäaineita (Chloro-Fluoro-Carbon) käytettiin monissa eri tarkoituksissa niiden palamattomuuden, myrkyttömyyden ja stabiilisuuden takia. DuPont kutsui ensimmäisiä CFC- ja HCFC (Hydro-Chloro-Fluoro-Carbon) kylmäaineita kauppanimeltään freoneiksi, jota käytetään vieläkin kuvaamaan kyseisiä yhdisteitä.
Ensimmäiset epäilyt CFC-kylmäaineen haitallisuudesta otsonikerrokselle heräsivät jo 1970- luvulla. Kolmannen sukupolven kylmäaineiden kehittämisen käynnisti kuitenkin vasta 1980-luvun lopulla tiedostettu, erityisesti CFC- ja HCFC-kylmäaineiden, yhteys ilmakehän yläkerrosten otsonikatoon. Tämän seurauksena päätettiin sopia kansainvälisiä sopimuksia CFC-kylmäaineiden käytön rajoittamiseksi, joista tärkeimpänä pidetään vuonna 1987 solmittua Montrealin sopimusta. CFC-kylmäaineiden käyttö loppui vuonna 1995, ja HCFC-kylmäaineiden käytöstä aiotaan luopua 2029 mennessä. CFC- ja HCFC-kylmäaineita on korvattu HFC-kylmäaineilla sekä luonnollisilla kylmäaineilla.
2014 asteittain voimaan tullut Euroopan Unionin F-kaasuasetus vaikuttaa voimalla koko kylmäalaan ja erityisesti tiettyjen kylmäaineiden käyttöön. Vuoden 2017 aikana vaikutus on voimistunut erityisesti hinnannousujen ja saatavuuden heikkenemisen myötä. Pääsyy tähän on käytössä olevat kylmäainekiintiöt, joiden mukaisesti EU-markkinoilla myytävän uuden kylmäaineen määrät jaetaan eri toimijoiden kesken. Lisäksi on huomioitava, että kiintiöt pienenevät jatkuvasti vuoteen 2030 asti.
Vaikutus on ollut suurinta korkeamman ilmastolämmitysvaikutuksen kylmäaineille, kuten R404A ja R410A, sekä tietyille seoksille. Vuoden 2018 alusta yksi suuri kylmäainevalmistaja on ilmoittanut lopettavansa R404A:n toimitukset EU:n alueella. Lisäksi tiettyjen seoksissa käytettävien kylmäainekomponenttien tuotantoa on supistettu ja näin ollen saatavuus on vaikeutunut. Tällä hetkellä potentiaalisimmat korvaavat kylmäaineet otsonikerrosta heikentäville CFC- ja HCFC-kylmäaineille ovat HFC (jäähallikäytössä esim. R404A) ja ns. luonnolliset kylmäaineet (jäähallikäytössä lähinnä CO2 ja NH3). HFC-kylmäaineet ovat voimakkaita kasvihuonekaasuja. Tyypillisesti yhden kilogramman HFC-päästö, esimerkiksi kylmälaitoksen vuototilanteessa, vastaa vaikutuksiltaan 1000–3000 kilogramman hiilidioksidipäästöä (CO2). Tästä syystä HFC-kaasut kuuluvat Kioton pöytäkirjan soveltamisalaan, ja tulevaisuudessa niiden käyttöä tullaan rajoittamaan. Toistaiseksi ei ole tiedossa HFC-aineiden käytön rajoituksia jäähallien kylmälaitteistoissa.
Kylmäaineiden kehitys
Yhteenvetona voidaan todeta, että kehitys kylmäainesektorilla on osittain johtanut takaisin alkupisteeseen. Pari vuosisataa sitten toimiviksi todetut hiilidioksidi ja ammoniakki ovat nykyisistä vaihtoehdoista tehokkaimpia, mutta myös ympäristöystävällisimpiä. 1900-luvulla havaitut turvallisuuteen liittyvät haasteet voidaan selättää perusteellisella koulutuksella ja noudattamalla erityistä varovaisuutta.
Algol Chemicalsin portfolioon kuuluvat paitsi toisiopiirissä käytettävät kylmäliuokset kaliumformiaatti ja kalsiumkloridi, mutta myös kylmäaineena käytettävä ammoniakki. Olemme verrattain uusi toimija ammoniakin parissa, mutta siitä huolimatta asemamme on jo vakiintunut Suomen ja Skandinavian kylmäaine-markkinoilla. Keväällä 2015 hankkimamme Kvarntorpin tuotantolaitos Ruotsissa tuottaa kahta ammoniakki laatua: premium 99,98 ja standard 99,8. Tarjoamme myös ammoniakkikoulutusta tuotteen turvalliseen käyttöön sekä ammoniakin kierrätyspalvelua vanhojen säiliöiden tyhjennykseen ja uudelleen täyttöön.
