Fluide frigorigène - Définition

Les fluides frigorigènes utilisés avant 1929

Les principaux gaz utilisés avant 1929 pendant la première période du froid artificiel, étaient :

• le dioxyde de soufre (SO₂) ;
• le chlorométhane (CH₃Cl) ;
• le dioxyde de carbone (CO₂) ;
• le chloroéthane (C₂H₅Cl) ;
• l’ammoniac (NH₃).

Tous ces fluides avaient des propriétés thermodynamiques intéressantes mais ils présentaient tous un inconvénient, par exemple un danger pour l’homme de par leur toxicité (SO₂, CH₃Cl, C₂H₅Cl, NH₃) ou du fait qu’ils étaient combustibles CH₃Cl, C₂H₅Cl, NH₃) ou demande des tubes et compresseurs à très haute pression (CO₂) .

Nomenclature

Ce modèle de nomenclature peut s'appliquer pour tout fluorocarbure (FC) de type CFC, HCFC, HFC et PFC. La nomenclature des gaz fluorés suit le modèle de type "XYZ-c0123b4a", où chacun des chiffres et lettres représentent :

• XYZ : FC, CFC, HCFC, HFC ou PFC.
• c : composé cyclique.
• 0 : nombre de liaisons doubles (omis si zéro).
• 1 : nombre d’atomes de carbone - 1 (omis si zéro).
• 2 : nombre d’atomes de d’hydrogène + 1.
• 3 : nombre d’atomes de fluor.
• b4 : nombre d’atomes de chlore remplacés par des atomes de brome (omis si zéro).
• a : lettre ajoutée pour identifier les isomères.

Dans le cas où la molécule contient du brome, le gaz (toujours du CFC) s'appelle halon.

Lorsque ces substances sont utilisées en tant que fluide frigorigène, les "XYZ" est remplacé par la lettre "R", comme réfrigérant. La valeur du premier chiffre qui suit la lettre R peut prendre alors les valeur spécifiques suivantes :

• 4 ou 5, il s’agit d’un mélange
• 6, il s’agit d’un composé organique autre que des CFC, HCFC, HFC et PFC (exemple R690 : propane)
• 7, s'il s’agit d’un composé inorganique (exemple R717 : ammoniac, R744 : dioxyde de carbone)

Quelques exemples de CFC :

• le CFC-12 est un dérivé du méthane, sans hydrogène, avec deux atomes de fluor et deux de chlore. Il a donc pour formule : CF₂Cl₂.
• le CFC-113 est un dérivé de l’éthane, sans hydrogène, avec trois atomes de fluor et trois de chlore. Il a donc pour formule : C₂F₃Cl₃.
• le CFC-13B1 (ou halon 1301 ) est un dérivé du méthane, sans hydrogène, avec trois atomes de fluor et un de brome. Il a donc pour formule : CF₃Br.

Un exemple de HCFC :

• le HCFC-22 est un dérivé du méthane , avec un atome d’hydrogène , deux atomes de fluor et un de chlore . Il a donc pour formule : CHF₂Cl.

Un exemple de HFC :

• le HFC-134a est un dérivé de l’éthane , avec deux atomes d’hydrogène et quatre de fluor. Il a donc pour formule C₂H₂F₄.

Règle du "90", exemple du R32 :

• ajoutez 90 au nombre : 32 devient 122,
• le premier chiffre donne le nombre d'atome de carbone : ici 1,
• le dernier chiffre donne le nombre d'atome de fluor : ici 2,
• le chiffre du milieu donne le nombre d'atome d'hydrogène : ici 2.
• si le bilan est incomplet, les autres atomes sont généralement des atomes de chlore : R22 donne 112 donc CHClF₂

Restriction d'utilisation depuis le Protocole de Montréal

Depuis le 16 septembre 1987, le Protocole de Montréal signé par 24 pays et par la Communauté économique européenne et qui compte aujourd'hui 190 pays signataires, est un accord international visant à réduire et, à terme, éliminer complètement les substances qui appauvrissent la couche d'ozone. La CEE a ainsi depuis voté des lois dans ce sens.

Ce protocole impose la suppression de l'utilisation des CFC (sauf pour des utilisations qualifiées de critiques ou essentielles), de halons, bromure de méthyle et autres substances appauvrissant la couche d'ozone (HCFC, tétrachlorure de carbone, bromochlorométhane, hydrobromofluorocarbone, méthylchloroforme), et cela dans un délai permettant la mise en place de substituts.

Le protocole de Montréal invite les intéressés à prendre les mesures nécessaires pour réduire l’émission de fluides frigorigènes dans l’atmosphère ; il s’agit :

• de ne plus utiliser ces produits comme propulseurs (ils furent interdits dès 1978 aux États-Unis pour cette utilisation)

• d’améliorer l’étanchéité des circuits frigorifiques

• de lutter contre les purges et les rejets dans l’atmosphère

• de récupérer systématiquement les fluides frigorigènes

De plus, il recommande de réduire puis d’arrêter la production des gaz les plus néfastes à la couche d’ozone et ceux ayant un impact important sur l’effet de serre. Ce sont les fluides frigorigènes dont la molécule est riche en chlore et dont la durée de vie est grande.

Parmi ces gaz, on trouve :

• Les Chlorofluorocarbones (CFC)* : Le chlore contenu dans leurs formules, détruit la couche d’ozone. Ils ont également un impact sur l'effet de serre.

En cas de fuite, il est interdit de recharger avec ce fluide.

Il est donc nécessaire de remplacer la totalité du fluide. Parfois, selon l'âge de l'équipement et sa vétusté, il est préférable de changer d'équipement.

Un équipement frigorifique destiné à la destruction doit être impérativement dépollué de ses fluides frigorigènes et lubrifiants; certains seront détruits (CFC) et d'autres recyclés (huile).

(* R11, R12, R502, R504...)

• Les Hydrochlorofluorocarbones (HCFC)* : Le chlore contenu dans leurs formules, détruit la couche d’ozone. Ils ont également un impact sur l'effet de serre

Pour le moment, la recharge est autorisée. Mais, à partir de 2010, il sera interdit de recharger par des fluides neufs et à partir de 2015, par des fluides recyclés.

(* R22, R123, R124, R142b, R401A, R401B, R402A, R402B, R403B, R408A, R409A, R409B...)

• Les HFC* : Le chlore est absent de leurs formules. Ils ne détruisent donc pas la couche d'ozone mais ont un impact plus ou moins important sur l'effet de serre.

Les restrictions concernant cette famille de gaz sont pour le moment limitées. Au sein de l'Union Européenne, les HFC seront interdits dans les climatisations pour automobiles à partir de 2011.

En cas d'investissement ou de remplacement d'un équipement frigorifique, privilégiez ceux fonctionnant avec des HFC contenant moins de 2 kg de fluide.

(* R14, R23, R125, R134a, R152a, R227, R404A, R407C, R410A, R413A, R417A, R507, R508B, Isceon 59, Isceon 89, Forane 23, Forane FX 80...)

Les conférences qui ont suivi ont accentué la tendance et ont écourté les échéances : à la conférence de Copenhague, il a été décidé d’arrêter la production des CFC le 31 décembre 1994 et celle des HCFC le 31 décembre 2014. Les CFC sont aujourd'hui définitivement supprimés à l'exception de quantités très minimes et indispensables (utilisation en médecine, en particulier comme agents propulseurs dans les inhalateurs doseurs, type ventoline).

Toutefois, une minorité de scientifiques contestent le fait que les fluides frigorigènes chlorés soient nocifs pour la couche d’ozone stratosphérique.

Traitements des fuites

Rappel : une fuite d'un kilogramme de réfrigérant de synthèse dans l'atmosphère produit un effet de serre équivalant à celui généré par l'émission de 1 500 jusqu'à 3 000 kilogrammes de CO.

Il est maintenant obligatoire de vérifier régulièrement les installations de production frigorifiques pour des applications de réfrigération ou de climatisation.

Toute fuite détectée doit être localisée et faire l'objet d'un enregistrement, d'une réparation et d'un suivi. Le tout doit être documenté pour être présenté à la requête de l'inspection des services de l'environnement. L'exploitant est tenu responsable de la quantité de réfrigérant de synthèse utilisée dans son installation (climatique).

Si la réparation nécessite la vidange de l'équipement, le liquide frigorigène sera récupéré pour être recyclé.