UBA-Studie: TFA-Bildung aus R1234yf und R134a bis 2050

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In der UBA-Studie wird auf Basis eines „Worst-case-Szenarios“ hergeleitet, wie bis 2050 besonders die F-Gase R1234yf und R134a zur Bildung der umweltgefährdenden Trifluoressigsäure (TFA) beitragen könnten.

Titel der Studie:
Persistente Abbauprodukte halogenierter Kälte- und Treibmittel in der Umwelt: Art, Umweltkonzentrationen und Verbleib unter besonderer Berücksichtigung neuer halogenierter Ersatzstoffe mit kleinem Treibhauspotenzial (Abschlussbericht 36/2021)

Auftraggeber:
Umweltbundesamt (UBA), Dessau

Durchführung:
– Öko-Recherche – Büro für Umweltforschung und -beratung, Frankfurt/Main (Leitung)
– Technologiezentrum Wasser (TZW), Karlsruhe
– Empa, Zürich
– Öko-Institut, Freiburg
– Hydrotox Labor für Ökotoxikologie und Gewässerschutz, Freiburg

Umfang der Studie:
268 Seiten inklusive 56 Abbildungen und 53 Tabellen

Veröffentlicht:
2021

Link zur Studie
https://www.umweltbundesamt.de/sites/default/files/medien/5750/publikationen/2021-05-06_texte_36-2021_abbau_kaelte-treibmittel.pdf

Einführung und Vorbemerkungen

Die Umsetzung der europäischen F-Gase-Verordnung fordert im Phase-down, dass bis 2030 schrittweise die Treibhauswirksamkeit aller in Kälte-/Klimaanlagen und für sonstige Anwendungen neu eingesetzten synthetischen Substanzen bis auf rund 20 % des definierten Ausgangswerts sinken müssen. Um diese Forderungen erreichen zu können, müssen in neuen und auch in bestehenden Anlagen und Anwendungen F-Gase mit hohen Treibhauspotenzialen (GWP-Werten) durch solche mit möglichst geringen GWP-Werten ersetzt werden. Aus heutiger Sicht (Sommer 2021) gehören nach den bereits seit 2020 bestehenden Verboten zum Beispiel von R404A und R507A (GWP > 3.900 kg CO2-Äquivalent pro kg Kältemittel) für Neuanlagen und zur Wartung zu den in der LüKK am meisten eingesetzten Hoch-GWP-Kältemitteln unter anderem R410A (GWP = 2.088), R407C (GWP = 1.774), R134a (GWP = 1.430) und viele Mischungen. Auch R32, das als Ersatzkältemittel mittlerweile in vielen LüKK-Anlagen genutzt wird (Splitklima, Wärmepumpen, Flüssigkeitskühlsätze), dürfte langfristig gesehen mit einem GWP-Wert von 675 nur ein Übergangskältemittel sein.

Eine Alternative zur Verwendung von solchen Hoch- und Mittel-GWP-Kältemitteln besteht – zumindest in einigen Anwendungen (zum Beispiel Kälte, Klima) – im Einsatz von natürlichen Substanzen wie Propan, Propylen, Isobutan, Ammoniak, CO2 und Wasser mit sehr geringen GWP-Werten von nur 0 bis 4. Allerdings sind viele dieser Alternativsubstanzen im Vergleich zu den zuvor beschriebenen ungefährlichen Kältemitteln brennbar und/oder giftig. Daher sind für deren Einsatz und Betrieb stets viele spezielle und umfangreiche Sicherheitsvorkehrungen zu treffen, um eine von diesen Anlagen möglicherweise ausgehende Gefährdung auszuschließen. Das führt dazu, dass diese Anlagen technisch aufwändiger und dadurch spürbar teurer werden.

Eine weitere Alternative ist der Einsatz von vergleichbar noch recht jungen Kältemitteln, den sogenannten Hydrofluorolefinen (HFO). Dazu zählen zum Beispiel die Stoffe R1234yf, R1234ze und R1233zd mit ebenfalls sehr geringen GWP-Werten unter 7. Da dieses Substanzen aber als sogenannte A2L-Kältemittel als „schwer entflammbar“ eingestuft sind, müssen auch für deren Einsatz Sicherheitsvorkehrungen getroffen werden. Die HFO-Substanzen und viele Mischungen, die HFO enthalten, gelten bislang für die Bereiche Kältemittel, Verschäumung und Treibmittel als mittel- bis langfristige Lösungen zum Ersatz von Hoch-GWP-Stoffen, auch zum Erreichen der Vorgaben der F-Gase-Verordnung. Doch diese Perspektive stellt nun der neue UBA-Bericht in Frage und verweist darauf, dass die Abbauprodukte dieser Stoffe – besonders von R1234yf – große Umweltschäden hervorrufen können.

Dazu beschreibt die Studie den Ist-Zustand im Bereich der F-Gase und danach Szenarien zu einer „maximalen künftigen Verwendung und Emission“ bis zum Jahr 2050. Das heißt, es wird auf der Basis von Annahmen, von aktuellen Forschungsergebnissen und von Daten hochgerechnet, wie sich „im schlimmsten Fall“ der Einsatz von F-Gasen mit hohen Gefährdungspotenzialen für die Umwelt entwickeln könnte (Worst-case-Szenario). Hier stehen besonders R134a und R1234yf und deren Verwendung in stationären und mobilen Kälte- und Klimaanlagen, in Wärmepumpen, als Treibmittel und in sonstigen Anwendungen in der EU und in Deutschland im Mittelpunkt. Aus diesen Hochrechnungen werden dann für die maximale zukünftige Verwendung und die daraus resultierenden Emissionen die umweltrelevanten Emissionen dieser F-Gase ermittelt.

Umwelteinflüsse durch das Abbauprodukt TFA

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