Meio ambiente
Emissões de gases de efeito estufa
Contribuição do setor no combate ao aquecimento global
postado em: 04/12/2014 17:04 h atualizado em: 04/12/2014 17:14 h
Frente à realidade imposta pelas condições climáticas, os setores de climatização e refrigeração devem se orientar, em primeiro lugar, para práticas de eficiência energética
(crédito: Divulgação)

No final do ano passado o observatório climático de Mauna Loa, no Havai, que capta as emissões de CO2 na atmosfera, registrou um número alarmante: 400 ppm (parts per million). Vale lembrar que este número era de 280 ppm em 1960, ocasião em que os cientistas alertavam para o risco de o planeta chegar exatamente ao número agora registrado (veja Gráfico 1).

O efeito estufa, conceito já popularizado, é o fenômeno que consiste na retenção pela atmosfera de uma parte do calor gerado pela radiação solar. Essa retenção de calor é feita pelos GEE – Gases do Efeito Estufa, entre eles, o vapor d'água, o dióxido de carbono e o metano. Assim, o excesso desses gases impede que a Terra disperse a energia infravermelha e baixe a temperatura, auxiliando no aumento da temperatura média global.

Segundo o PNUD - Programa das Nações Unidas para o Desenvolvimento, o aumento das concentrações destes gases na atmosfera deverá provocar uma elevação da temperatura média na superfície do globo entre 1,4°C e 5,8°C até ao fim deste século. Os resultados, antecipados há mais de meio século, já se fazem notar em dimensões catastróficas. Independente das falhas de planejamento, o estado de São Paulo tem sido um exemplo do efeito das mudanças climáticas, sofrendo com o maior período de estiagem em toda a sua história. O mesmo se repete por todo o país, quando até mesmo a simbólica nascente do maior rio genuinamente brasileiro, o Velho Chico, deixou de verter água.

 

Os efeitos das mudanças climáticas, expressos na prolongada estiagem em diversas regiões do país, têm impacto diverso. Nas grandes cidades a falta d´água pode provocar uma proliferação de doenças que se julgava erradicadas, particularmente junto às comunidades mais carentes. Nada desprezíveis seriam os efeitos sobre as safras agrícolas, particularmente num país cujas exportações apoiam-se fortemente em commodities.

Gráfico 1 - Emissões de CO2 na atmosfera

A geração de energia elétrica é, também, significativamente afetada. Se o insumo não tem faltado, por outro lado a entrada em cena das térmicas leva ao incremento de emissões de gases de efeito estufa, na medida em que trabalham à base de combustíveis fósseis. O país, em condições normais de crescimento econômico, demanda um crescimento de cerca de 4% ao ano do seu parque gerador. Por aí se observa a dificuldade de deter o aquecimento global.

Frente à realidade imposta pelas condições climáticas, os setores de climatização e refrigeração devem se orientar, em primeiro lugar, para práticas de eficiência energética. Projetos que possibilitem o mínimo consumo de energia, e até práticas de ventilação natural, devem ser buscados.

Neste sentido, um componente primordial dos sistemas de refrigeração, sem o qual estes não funcionam, têm duplo efeito sobre o processo de degradação do clima. Trata-se dos fluidos refrigerantes. A partir do Protocolo de Montreal, foram banidos os fluidos com cloro em sua composição. Os substitutos HFCs, no entanto, se anódinos em relação à Camada de Ozônio, revelaram-se grandes contribuintes ao efeito estufa.

O nó da questão, quando se fala em fluidos refrigerantes, é que seu potencial destrutivo tem duplo efeito. Enquanto substâncias propriamente ditas que, dispersas na atmosfera, podem contribuir para a elevação do CO2 e dada sua contribuição para o aumento ou redução do consumo energético.

Como a humanidade não pode prescindir da refrigeração, os cientistas, engenheiros e técnicos envolvidos com o setor devem encontrar soluções que possibilitem sua evolução com o mínimo de agressão ao meio ambiente. O que implica em sistemas com fluidos refrigerantes menos agressivos e com melhor desempenho energético.

Respostas limitadas

O setor de AC-R tem dado passos significativos no sentido da redução dessas emissões?

De acordo com Edison Tito Guimarães, diretor da Datum Engenharia e Consultoria, esse tema é extremamente controverso e atualíssimo, mas, em sua opinião, infelizmente ainda não existem respostas definitivas.

“Devemos analisar a decisão conjunta dos USA, Canadá e México, feita em abril de 2013, de reduzir em 85% os HFCs entre 2016 e 2033. Da mesma forma, a Comunidade Europeia resolveu reduzir em 80% os HFCs até 2030. Venho dizendo em minhas palestras que, desde o phase-out dos refrigerantes pelo Protocolo de Montreal (no início de 1990), as soluções encontradas não são definitivas. Com raras exceções (como no caso do R134a) a maioria dos refrigerantes atuais é uma mistura de diversas substâncias que não se comportam como um único gás, apresentando problemas como evaporação/condensação parcial em temperaturas diferentes (temperature glide) o que é problemático em caso de vazamentos do refrigerante, com evaporação de uma das substâncias que o compõe, comprometendo a integridade do que ficou no sistema. Isto sem falar das elevadíssimas pressões encontradas em alguns destes substitutos do R-22, que operam em pressões acima de 400 psig, com sérios riscos ao pessoal de manutenção e para os ocupantes dos ambientes condicionados quando as tubulações atravessam estas áreas, o que tem sido agravado com os sistemas VRF, cujas cargas de gás são imensas (para isto consultar o Standard 15 da Ashrae)”, esclarece Tito.

Ele acrescenta que uma excelente fonte de referência sobre a urgência de encontrar novas alternativas para o que se apresenta atualmente é o artigo "Alternatives to Vapor-Compression HVAC Technology", publicado no Ashrae Journal, outubro de 2014, onde o U.S. Department of Energy (DOE) pesquisou 22 soluções alternativas, considerou 17 possíveis e aprofundou o estudo nestas 17, chegando praticamente a conclusão que ainda estamos longe de encontrar algo para aplicação num curto prazo.

“As pesquisas não foram feitas para encontrar refrigerantes alternativos, e sim ciclos de refrigeração que pudessem substituir os ciclos de compressão, que são largamente predominantes no mercado hoje em dia. Algumas alternativas são caras, outras ineficientes, inflamáveis, explosivas e perigosas e outras de difícil aplicação no mundo real. Ou seja, resumindo, os refrigerantes que existem não satisfazem e as pesquisas ainda não chegaram a algo que possa ser usado em curto prazo. Realmente temos ainda um longo caminho a percorrer com relação a este tema”, diz Tito.

Indústria busca alternativas

Não restam dúvidas que a indústria de fluidos refrigerantes e fabricantes de equipamentos de refrigeração e climatização têm se preocupado em desenvolver estudos e pesquisas em busca de alternativas na substituição dos HFCs e na composição de sistemas para trabalhar com as novas propostas.

“Temos avançado sobremaneira no desenvolvimento de uma nova linha de fluidos refrigerantes composta por produtos a base de HFO - hidrofluorolefinas – que permitirão uma redução significativa no Potencial de Aquecimento Global (GWP) dos fluidos refrigerantes e, ainda, com zero potencial de degradação da camada de ozônio. Essa tecnologia inclusive já foi aprovada para uso no mercado automotivo da Europa e EUA, substituindo o fluido R-134a nos sistemas de climatização. São características do HFO-1234yf, além do baixo GWP=1, a baixa flamabilidade, alta capacidade de refrigeração e alta eficiência energética, tendo propriedades bastante similares ao R-134a. Além disso, se comparados com outras tecnologias alternativas como o CO2 (GWP=1) em um sistema de AC automotivo, o HFO-1234yf (GWP=1) apresentou impacto total no aquecimento global durante o ciclo de vida de produto (LCCP) muito menor. O impacto global total (LCCP) considera não somente o impacto direto do produto, mas o impacto total somado desde a fabricação, utilização e disposição final do produto. Nesse caso em específico, vale salientar, que um sistema de AC de automóveis que consuma menos combustível, por exemplo, poderá reduzir o impacto de aquecimento global total. O HFO-1234yf é um dos exemplos do que pode ser desenvolvido a partir da tecnologia HFO. Continuamos investindo em pesquisas e, no futuro próximo, a expectativa é de que outros fluidos refrigerantes estarão disponíveis no mercado, o que permitirá uma transição para tecnologias melhores ambientalmente, ao mesmo tempo em que aspectos importantes demandados pela indústria, tais como desempenho, segurança e eficiência energética, também sejam mantidos”, revela Maurício Xavier, diretor de negócios da DuPont Fluidos Refrigerantes para a América Latina.

Sistema para refrigeração comercial já opera fluidos refrigerantes naturais e de baixo GWP

Xavier destaca que a eficiência energética não está somente relacionada ao fluido refrigerante. Os aspectos do equipamento também são elementos chave para esse quesito que, quando desenvolvidos e projetados para um fluido refrigerante específico, podem trazer ganhos em eficiência e capacidade de refrigeração.

“A tecnologia dos fluidos refrigerantes à base de hidrofluorolefinas (HFOs) poderá promover uma redução significativa no potencial de aquecimento global quando comparada aos fluidos HCFCs e HFCs. Ao mesmo tempo, permitirão uma transição com excelente custo benefício, uma vez que possuem propriedades físico-químicas bastante similares aos fluidos tradicionais. Nesse sentido, por exemplo, para um fabricante de equipamento adaptar seu projeto aos fluidos HFOs, o investimento e mudanças necessárias serão menores mantendo ou melhorando os níveis de eficiência e capacidade exigidos para cada aplicação. É válido lembrar que os fluidos refrigerantes HFCs não geram efeito estufa se forem mantidos dentro do circuito do sistema. Com relação ao consumo energético, a perda de eficiência e capacidade de refrigeração em muitos casos são consequências de falhas de manutenção e operação do sistema, que não permitem o funcionamento do equipamento dentro de suas condições ideais de projeto. Com isso em mente, as empresas devem investir na qualificação e treinamento de seus operadores e técnicos, de forma a conscientizá-los da importância do manuseio correto e operação adequada do equipamento. O recolhimento dos fluidos e a manutenção preventiva também já reduzem de forma bastante prática e rápida o potencial de emissão dos fluidos refrigerantes, reduzindo assim o impacto dos gases de efeito estufa”, orienta o diretor de negócios da DuPont.

Hernani Paiva, diretor para a  South America/ Caribbean da IMI Hydronic Engineering, destaca o respeito às normas e processos que contribuam para a diminuição do efeito estufa na utilização de novos resfriadores de líquidos por expansão indireta, como self containeds, split systems, VRFs, dentre outros, bem como toda a respectiva cadeia de produção destes equipamentos.

“Estes equipamentos devem apresentar controles que informem em tempo real qualquer problema que possa contribuir para o aumento do efeito estufa, como, por exemplo, detectores de vazamento de gás. Como estes equipamentos estão incorporados normalmente dentro de algum sistema para produção de frio, os acessórios incorporados nestes sistemas têm que garantir a melhor performance para que a vida útil do equipamento seja aproveitada na sua totalidade. Por exemplo, a especificação de válvulas e controles das instalações pode contribuir para esta redução, evitando que as instalações trabalhem fora do ponto de operação projetado pelos consultores. Equipamentos que trabalham fora do ponto de operação geram ineficiência com diminuição da vida útil e maior intervenção de manutenções corretivas. Também esses produtos, válvulas e controles,  devem apresentam em sua cadeia de produção normas e procedimentos que não gerem contaminantes que contribuam para o efeito estufa”, diz Paiva. 

Ele cita ainda outras ações no intuito de reduzir o consumo energético e, logo, auxiliar no controle de emissões de gases de efeito estufa, como um projeto bem conceituado e com a participação do cliente final nas decisões, com produtos que garantam a performance e a vida útil do sistema, com uma instalação seguindo à risca as especificações e com comissionamento feito por empresas capacitadas.

Ainda no que diz respeito à contribuição de válvulas e controles das instalações para a redução da emissão de gases no sistema, André Albertini, gerente geral da Belimo Americas, diz que no sistema de água gelada, com a utilização de válvulas de controle, é possível dosar o quanto de água está sendo consumida em cada equipamento e, consequentemente, controlar o fornecimento total necessário que é provido pelo chiller.

“A acuracidade do controle é uma arma muito poderosa para o bom funcionamento do sistema de água gelada. Com a utilização de válvulas de pressão independente temos a possibilidade de aumentar esse controle. Recentemente desenvolvemos a válvula de pressão independente com medidores de vazão e temperatura embutidos no próprio corpo, além de um software. Isso possibilita não somente o maior controle nos fancoils (aumentando a eficiência energética e promovendo economia de energia) como a otimização da operação do sistema, exigindo menos dos outros componentes, reduzindo o risco de emissão de tais gases”, explica Albertini.

Eficiência energética

Para Renato Majarão, diretor regional de marketing e de desenvolvimento de negócios da Danfoss, a partir do momento que nos deparamos com o aquecimento global não podemos mais falar de eficiência energética simplesmente do ponto de vista do ciclo de refrigeração e seu fluido refrigerante, temos que incluir na equação as emissões de CO2, sejam elas diretas (através de vazamentos do sistema) ou indiretas (através da geração de energia).

“Uma maneira de abordar a eficiência de forma mais completa é o uso do indicador TEWI (Impacto de Aquecimento Total Equivalente). Quando consideramos o TEWI, as aplicações de Supermercado e AC Automotivo aparecem como potenciais vilões, pois, devido a vazamentos, as emissões de CO2 são bastante superiores às aplicações domésticas. Neste aspecto, passa a ser muito mais importante o GWP do fluido refrigerante que somente suas características de eficiência térmica. Em aplicações para supermercados e ar condicionado automotivo, devido às emissões diretas de CO2, a troca do fluido refrigerante faz toda a diferença no que diz respeito ao aquecimento global. Não seria de forma alguma uma troca de “6 por meia dúzia”, haja vista o esforço de nações mais maduras como as da Comunidade Europeia que aprovaram a normativa F-Gas que visa diminuir drasticamente o uso de HFCs, assim como os USA que também trabalham no sentido de diminuir as emissões de CO2. Ressalto ainda que quando consideramos o sistema como um todo, aplicando fluidos refrigerantes naturais como o CO2 em supermercados e passamos a utilizar o calor rejeitado para o aquecimento dos ambientes ou da água sanitária, a eficiência energética do sistema como um todo aumenta, e muito, quando comparado aos HFCs, apenas para citar um exemplo”, informa Majarão.

Ele diz ainda que para algumas aplicações não temos outra opção para diminuir o impacto sobre o efeito estufa se não trocarmos os fluidos refrigerantes por alternativas  com baixo GWP, sejam estes novos fluidos ou fluidos naturais conhecidos há muito tempo, e que os equipamentos devem estar aptos à utilização destas novas alternativas e otimizados ao máximo.

“Investimos no desenvolvimento de produtos que permitem aos usuários utilizarem os novos fluidos refrigerantes em sistemas de refrigeração e ar condicionado e que, ao mesmo tempo, aumentem a eficiência energética de seus equipamentos. Possuímos uma linha de produtos certificada para aplicação com fluidos refrigerantes naturais e de baixo GWP como o CO2, NH3, R32 e os hidrocarbonos, entre outros. Além disso, a adoção de tecnologias, como trocadores de calor de alta eficiência como os de microcanais, é uma excelente opção, assim como a de compressores de velocidade variável que se ajustam à demanda, bem como as válvulas de expansão eletrônicas com controladores eletrônicos que atuam de forma a manter a melhor performance do ciclo de refrigeração. Também podemos mencionar os variadores de velocidade aplicados em motores de ventiladores e/ou bombas no sistema, dentre outros. Eficiência energética é um pilar para nós no desenvolvimento de produtos e soluções no sentido de proporcionar menor consumo energético e contribuir com o meio ambiente”, destaca o diretor regional de marketing e de desenvolvimento da Danfoss.

Pesquisas e estudos direcionam para ciclos de refrigeração que pudessem substituir os ciclos de compressão

Arnaldo Lopes Parra, presidente do DN de Instalação e Moanutenção da Abrava, e diretor da Positron Engenharia, diz que “ao utilizar a energia elétrica, por exemplo, devemos entender que a eletricidade é gerada por usinas hidrelétricas, termoelétricas, atômicas e alternativas (eólicas, etc.). Daí já fica fácil entender que, se um equipamento consome muita energia elétrica, este estará consumindo a energia produzida por uma usina que tem seu impacto ambiental, tais como:

- Hidrelétrica: de longe, a geração de eletricidade de menor impacto ambiental, pois utiliza a energia proveniente de quedas d’água, onde o combustível é somente a passagem de água pelas turbinas. As emissões de GEE ficam por conta de desmatamentos e alagamentos necessários para a implantação da usina.

- Termoelétrica: Existem vários tipos, desde as que queimam carvão, gás natural, até as que usam combustíveis oriundos de rejeitos de produção, tal como o bagaço de cana.

- Atômicas que, apesar de não emitirem diretamente GEE, apresentam outro problema que é o lixo atômico, que requer cuidados de extrema segurança.”

Segundo Parra, o Brasil apresentou em 2012, a seguinte distribuição: Total de 592,8 TWh, sendo:

- Hidrelétricas – 76,9% (455,6 TWh);

- Termoelétricas – Gás natural – 7,9%;

- Biomassa – 6,8%;

- Derivados de petróleo – 3,3%;

- Nuclear – 2,7%;

- Carvão – 1,6%;

- Eólica – 0,9%.

“Então, com tudo isso, é fácil fazermos a correlação entre o uso de um equipamento de ar condicionado com alta eficiência energética e a emissão de GEE. Quanto mais eficiente for o equipamento, menos energia este irá consumir, portanto, menos emissão de GEE irá gerar. Assim, as novas tecnologias que a indústria apresentou no decorrer dos últimos 20 anos, proporcionaram um incremento substancial da eficiência energética, reduzindo o consumo de energia utilizado por TR. Este fato gera o impacto direto no custo de energia consumido pelo cliente, além de diminuir, em consequência, o consumo de energia da matriz e, assim, diminuir na mesma proporção os GEE da geração de energia”, destaca Parra.

No setor de ar condicionado e refrigeração, Parra informa que a indústria contribuiu sensivelmente para o avanço tecnológico de novos equipamentos, reduzindo o consumo elétrico. Na década de 1990, um equipamento médio utilizava 1,5 kW/TR (TR=unidade usada no setor), e hoje em dia existem equipamentos equivalentes que consomem somente 0,40kW/TR. Mesmo os equipamentos residenciais, de pequeno porte, tiveram um grande aprimoramento passando da ordem de mais de 35% de redução de consumo de energia.    

“A climatização ambiental representa gastos de, em média, 25% do total de energia gasta por hotéis, 30% de shopping centers e, em algumas atividades industriais, pode chegar a 65% do consumo de energia. Na parte de refrigeração industrial e comercial um hipermercado tem cerca de 70% da energia elétrica consumidos pelos sistemas de refrigeração! Desta forma, vemos que um incremento na eficiência dos sistemas de climatização e refrigeração irá contribuir sensivelmente para diminuir a emissão dos GEE”, enfatiza o presidente do DN de Manutenção e Instalação da Abrava.

Importância das ações preventivas 

A liberação de HFC na atmosfera é inerente ao funcionamento dos equipamentos de climatização e refrigeração. Circuitos, juntas e tubos deixam escapar quantidades consideráveis de gás.

“Sabemos claramente que somente adquirir um equipamento de última geração não é garantia de que os sistemas irão operar de forma otimizada. Para termos uma instalação de alta performance, de alta eficiência, devemos ter em mente as quatro partes importantes do processo: projeto eficiente; equipamento eficiente; instalação eficiente; operação e manutenção eficiente. Assegurado isso, com o selecionamento de materiais, equipamentos e acessórios de alta eficiência, todos instalados de forma correta, comissionados, testados e ajustados de acordo com os parâmetros estabelecidos, teremos a última fase que é assegurar a boa manutenção preventiva, e correta operação do sistema”, orienta Parra.

Nesta fase, importantíssima, é que irá ocorrer de fato a operação eficiente do sistema, através de serviços especializados, visando a manutenção preventiva periódica de acordo com as normas existentes e recomendações dos fabricantes e/ou projetistas.

“Entendemos que a fase de operação e manutenção do sistema é fundamental para o retorno do investimento e para assegurar a longevidade da instalação, mantendo todo o processo de climatização ou refrigeração em sua performance otimizada e, desta forma, contribuindo para a redução de emissões de GEE. Manter o set point (ajuste de temperatura) de acordo com as recomendações e normas contribui para a redução do consumo energético e, logo, emissões de GEE. Para a climatização em geral, evitar ajustes de temperaturas abaixo de 24°C; evitar manter portas e janelas abertas para o exterior, em ambientes climatizados. Manutenção preventiva adequada; como exemplo alertamos que filtros de ar obstruídos diminuem drasticamente a eficiência energética do sistema; além do uso de isolação térmica adequada em paredes, cortinas e filmes protetores em vidros que recebam insolação direta”, conclui Parra.

Iniciativa Global de Gestão de Refrigerantes

Três das principais associações de refrigeração do mundo (The Alliance) Aliança para Política Atmosférica Responsável, (AHRI) Instituto de Ar-condicionado, Aquecimento e Refrigeração e a (ABRAVA) Associação Brasileira de Refrigeração, Ar condicionado, Ventilação e Aquecimento, anunciaram durante a Conferência Geral sobre o Clima da Secretaria Geral das Nações Unidas, a formação da Iniciativa Global de Gestão de Refrigerante (Global Refrigerant Management Initiative).

O Presidente Internacional da ABRAVA, Samoel Vieira de Souza, presente no evento, disse que "Não há dúvida de que as emissões são uma preocupação de toda a cadeia de abastecimento e precisam ser contidas”. 


O vazamento de fluidos refrigerantes durante a manutenção de equipamentos é a maior fonte de emissões de hidrofluorcarbonos (HFC) em todo o mundo. Esta iniciativa trabalhará na identificação de oportunidades para educar a cadeia global de fornecimento da indústria sobre os meios para melhorar a gestão dos refrigerantes e reduzir vazamentos e emissões durante os serviços, especialmente onde as taxas de vazamentos são as maiores. Além disso, a iniciativa vai incentivar a reciclagem, recuperação, reaproveitamento e destruição no final da vida dos refrigerantes e desenvolver políticas para promover a correta gestão dos mesmos.

Além dessas organizações líderes, o esforço organizado deste setor privado incluirá a participação das organizações da Austrália, Canadá, China, Colômbia, União Europeia, Japão, México e Coreia do Sul, que representam cerca de 90% dos equipamentos de refrigeração e ar condicionado comercializados em todo o mundo. A iniciativa também trabalhará com a CCAC (Coalizão do Clima e Ar Limpo) parceiros para desenvolver e implementar programas colaborativos de base ampla entre os setores público e privado para reduzir as emissões de HFC através da conscientização, capacitação e orientação para a implementação de gestão adequada, manutenção, e práticas para o phase out.

Empresas associadas da Alliance e outras reafirmaram ainda seus compromissos voluntários para introduzir novos compostos e tecnologias de baixo potencial de aquecimento global (GWP) para substituir os compostos e tecnologias de alto GWP em uso atualmente, e também continuar a melhorar a eficiência energética. A indústria vai investir US$5 bilhões na próxima década para pesquisar, desenvolver e comercializar novos refrigerantes com tecnologias de baixo GWP, e equipamentos nos quais serão usados. A Alliance se comprometeu a tomar medidas e apoiar políticas para reduzir as emissões globais de HFC em 80% até 2050. Os líderes da indústria defenderam a proposta Norte Americana de Emenda ao Protocolo de Montreal como o melhor meio de alcançar um phase down global dos HFCs, e ao mesmo tempo intensificar a pesquisa e desenvolvimento da próxima geração de refrigerantes.

 

Ana Paula Basile Pinheiro - editora da revista Abrava+CR

 

 

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