PROGRAMA DE DESARROLLO DE LASNACIONES UNIDAS

PLAN DE ELIMINACION DE HCFCs

OPCIONES TECNOLOGICASOPCIONES TECNOLOGICAS

PARA ESPUMAS

Miguel W. Quintero

Febrero 19, 2009

Medidas de Control de HCFCs, Países Art. 5

80%

100%

120%

140%

Nueva

Base

Vieja

Base

Tasa de Crecimiento Anual: 5 %

0%

20%

40%

60%

2008

2012

2016

2020

2024

2028

2032

2036

2040

Año

Base Tasa de Crecimiento Anual: 5 %

ELIMINACION DE HCFCs

Cuatro aplicaciones fundamentales:

• Espuma rígida para aislamiento (incluyendo “spray”)

• Piel Integral

• Elastómeros Microcelulares (suelas de zapatos & otros)

• Poliestireno expandido

ESPUMA RIGIDA

REQUERIMENTOS CRITICOS:

• Aislamiento Térmico

• Resistencia Mecánica

• Procesabilidad

Formulación de Poliuretano

Polioles Poliéter

Polioles Poliéster

Catalizadores

Tenso activos

Agua

Agentes Soplantes

+

Control Cinético

Formación de Red

PMDI/MDI/TDI

+

Estabilizadores

CO2

C H2

OCN NCO

4,4'-MD I

n

polymeric MDI

CH2CH2

NCO NCONCO

f=2.7

CRITERIOS DE SELECCION• Cero Potencial de Agotamiento de Ozono (PAO)

• Bajo Potencial de Calentamiento Global (PCG)

• Baja toxicidad

• Punto de Ebullición adecuado ( ~ 25° C)

• Baja conductividad térmica en la fase de vapor• Baja conductividad térmica en la fase de vapor

• Estabilidad físico-química

• Soluble en la formulación

• Baja tasa de difusión a través de la matriz de PU

• No inflamable

• Tecnología validada

• Disponible comercialmente

• Viable económicamente

Agentes Soplantes en Espumas RígidasTecnologías Probadas

CFC 11

CFC 11 reducción 50%

HCFC 141b

HFC 245fa

HFC 134a

c-pentano

Iso-/n-pentano c-pentano/LBHCHFC 365mfa/227fa

OPCIONES DE AGENTES SOPLANTESTecnologías Probadas

Los HFCs

HCFC-141b HFC-134a HFC-245fa HFC-365mfc

Fórmula Química CCl2FCH

3CH

2FCF

3CF

3CH

2CHF

2CF

3CH

2CF

2CH

3

Peso Molecular 117,0 102,0 134,0 148,1

Punto Ebullición, °C 31,9 -26,2 15,3 40,2

Conductv. Gas

(mW/mK a 10°C)8,8 12,4 12.0 (20°C) 10,6(25°C)

Límit. Inflam. en aire

(% vo l)5.6-17.7 None None 3.6-13.3

PCG (100 años) 713 1430 1020 794

Precio Relativo ,

4Q2008100 325 600 930

TECNOLOGIAS PROBADAS- HFCs con alto PCG-

• Favorables para eficiencia energética

• Opción no inflamable para “spray”• Opción no inflamable para “spray”

• Altos costos de operación (Alto costo del AS)

• Alto PCG (¿Análisis del ciclo de vida?)

OPCIONES DE AGENTES SOPLANTESTecnologías ProbadasLos Hidrocarburos

HCFC-141b Isopentano Ciclopentano n-pentano

Fórmula Química CCl2FCH

3C

5H

12(CH

2)5

C5H

12

Peso Molecular 117,0 72,1 70,1 72,1

Punto Ebullición,

°C31,9 28 49 36,1

Conductv. Gas

(mW/m°K a 10°C)8,8 13 11 14

Límit. Inflam. en

aire (vo l.%)5.6-17.7 1.4-7.8 1.5-8.7 1.4-8.0

PCG (100 Yr.) *** 713 11 11 11

Precio Relativo,

4Q2008100 90 115 90

TECNOLOGIAS PROBADAS- HIDROCARBUROS -

• Tecnología más popular/ mejoras con la experiencia

• No adecuada para “spray”

• Valor K ligeramente mayor que los HFCs

• Mezclas (c/ iso) para reducir la densidad de la espuma

• Bajos costos de operación (Bajo costo del AS)

• ¿Qué pasa con las pequeñas y medianas industrias?

• Inflamables/ alto costo de capital

– Tanque de almacenamiento

– Unidad de pre-mezcla/ tanque de almacenamiento intermedio

TECNOLOGIAS PROBADAS- HIDROCARBUROS -

– Unidad de pre-mezcla/ tanque de almacenamiento intermedio

– Sistema de Ventilación

– Sistema de detección y alarma

– Entrenamiento

Aprox. COSTO TOTAL DE CONVERSIÓN ~ US $ 500k

TECNOLOGIAS PROBADAS- DIOXIDO DE CARBONO-

• Utilizado en todas las formulaciones como auxiliar

• Adhesión crítica debido a la fragilidad de la espuma• Adhesión crítica debido a la fragilidad de la espuma

• Baja eficiencia energética/ Alto factor K

• Altos costos de operación/ Alta densidad moldeada

Decisión XIX/6…

• ‘…… alentar a las Partes a que fomenten la selección de alternativasde los HCFC que limiten a un mínimo las repercusiones en el medioambiente, en particular las repercusiones en el clima, y que cumplanotros requisitos sanitarios, de seguridad y económicos”

• ‘Convenir en que, cuando elabore y aplique los criterios definanciación de proyectos y programas, el Comité Ejecutivo …déprioridad a los proyectos y programas eficaces en función de losprioridad a los proyectos y programas eficaces en función de loscostos que se centren, entre otras cosas, en:

– Eliminar en primer lugar los HCFC con un mayor potencial de agotamiento del ozono…

– Los sustitutos y alternativas que limiten a un mínimo otrasrepercusiones en el medio ambiente, incluido el clima, teniendoen cuenta el potencial de calentamiento de la atmósfera, el usoenergético y otros factores de importancia;

– Las pequeñas y medianas empresas

Impacto sobre el Cambio Climático - Espuma de Aislamiento Térmico

Eficiencia energética durante

el uso de la espuma

+Emisiones de Agente Soplante:

• Inyección de la Espuma

• Escape durante el tiempo de uso

• Manejo al final del tiempo de vida

1 kg HCFC-141b = 713 kg CO2

1 kg HFC-134a = 1.430 kg CO2

1 kg HFC-245fa = 1.020 kg CO2

1 kg Ciclo pentano = ~11 kg CO2

+

Alrededor del 10% de las emisiones de

CO2 son debidas a los equipos de

refrigeración y aire acondicionado

IMPACTO SOBRE CAMBIO CLIMATICOBasado en PCG/mol. No considera eficiencia energética

SUSTANCIA PCG PM ���� PCG

HCFC-141b 713 117 Línea Base

HFC-245fa 1,020 134 455HFC-245fa 1,020 134 455

HFC-365mfc 794 148 279

Ciclo pentano 11 70 -718

Formato de Metilo ‘0’ 60 -725

Dióxido de Carbono 1 44 -725

FEA-1100 5 164 ~-718

HFO-1234ze 6 114 ~-719

OPCIONES EMERGENTESEcomate (Formatode Metilo)

Metilal HFO-1234ze FEA-1100 HBA-2 AFA-L1

PM 60 76 114 164 <HFC-245fa <134

°°°°P. Ebullición,°°°°C 31.3 42 -19 >25 15.3<T<32.1 10<T<30

ConductividadTérmica del vapor(Mw/Mk, 25ºC)

10.7 No

reportada

13 10.7 No reportada 10

Límites Inflamab. en aire (% vol)

5-23 2.2 -19.9 No No No No

PCG (100 años) “0” “0” 6 5 <15 <15

ECOMATE (Formato de Metilo)Punto de vista del COTE

• Patentada la tecnología de aplicación

• Más altos costos de operación

• Menores cambios en equipo (¿inflamabilidad?)• Menores cambios en equipo (¿inflamabilidad?)

• Hoy usado en pocas aplicaciones

• No utilizados en los países desarrollados

……..REQUIERE UNA VALIDACIÓN COMPLETA!

Piel Integral & Elastómeros Microcelulares

REQUERIMIENTOS CLAVES

• Formación de piel/ Resistencia a la abrasiónResistencia a la abrasión

• Condensación de AS durante la inyección a alta presión

TECNOLOGIAS PROBADAS

• Agua (CO2),

– Escasa formación de piel/ Polioles poliéster

– Usada como AS auxiliar

• HFC-134a• HFC-134a

– Altos costos de operación

• Pentano (ciclo and iso)

– Inflamabilidad

OPCIONES EMERGENTES

• Formato de Metilo

– Tecnología patentada

– Experiencia limitada

– Se requiere re-formulación

Necesita evaluación completa– Se requiere re-formulación

– ¿Inflamabilidad?

• HFCs líquidos de bajo PCG

– En desarrollo

– Pendientes las pruebas toxicológicas

– Disponibilidad comercial

OPCIONES PARA POLIESTIRENOOPCIONES PARA POLIESTIRENOOPCIONES PARA POLIESTIRENOOPCIONES PARA POLIESTIRENO

SUSTANCIA PGBPESO

MOLECULARDELTA

PGBCOMENTARIOS

HCFC-142b/22

(75/25 % en peso)2.185 97 Línea Base Reemplazo típico de CFC-12

HCFC-22 1.810 87 -562 Usado en China (Bajo costo)HCFC-22 1.810 87 -562 Usado en China (Bajo costo)

HFC-134a 1.430 102 -681

HFC-152a 124 66 -2.101 Inflamable moderado

(Iso)butano 4 58 -2.183 Inflamable

CO2(LCD) 1 44 -2.185

HFO-1234ze 6 114 -2.178 En desarrollo

CONCLUSIONES

• Todas las tecnologías probadas tienen restricciones en seguridad, costo o desempeño para pequeñas y medianas industrias

• Urgente validación de nuevas tecnologías • Urgente validación de nuevas tecnologías (Formato de Metilo, Metilal, etc.) – Proyectos Piloto

• Aún no hay reglas claras para evaluar impacto sobre el clima

• El tiempo es crítico para cumplir el cronograma