Voor warmtepompfabrikanten is de keuze voor een koudemiddel een cruciale factor die het ontwerp en de componentkeuze voor een warmtepomp bepalen. De Europese F-gassen verordening bepaalt dat de productie van synthetische koudemiddelen (HFK) met een significant broeikaseffect worden teruggefaseerd. Fabrikanten worden dus verplicht goed na te denken welke middelen zij in hun warmtepompen stoppen.

De twee grootste opties zijn: een nieuwe generatie synthetische koudemiddelen of natuurlijke koudemiddelen (voornamelijk koolwaterstoffen, kooldioxide en ammoniak). Je zou denken dat er dan direct gekozen wordt voor de gezondste en veiligste oplossing voor mens en klimaat. Die werkelijkheid blijkt echter weerbarstig.  

F-gassen veroorzaakten gigantische problemen
Warmte365 sprak met René van Gerwen van Entropycs. Hij deed samen met Charles Geelen, in opdracht van TKI Urban Energy en RVO, onderzoek naar natuurlijke koudemiddelen in warmtepompen.

Het is niet voor niets dat de bestaande synthetische koudemiddelen worden teruggefaseerd. Waarvan wij ooit dachten dat het de perfecte oplossing was, veroorzaakten de gassen onvoorziene gigantische problemen. Het gat in de ozonlaag en de klimaatverandering door het in de atmosfeer komen van de chloor en fluor bevattende gassen waren destijds niet voorzien.

Alleen maar plussen voor natuurlijke koudemiddelen?
Je zou denken dat we ons lesje daarvan wel hebben geleerd. Uit het onderzoek van Van Gerwen blijkt dat voor veel warmtepomptoepassingen er geschikte natuurlijke koudemiddelen beschikbaar zijn. Ze hebben een gering effect op het milieu, vergelijkbare of betere prestaties en acceptabele, stabiele kosten.

Het rapport laat zien dat je in heel veel gevallen prima uit de voeten kunt met natuurlijk koudemiddel. Berekeningen van de COP met een simulatieprogramma laten zien dat de rendementen van warmtepompen met natuurlijke koudemiddelen niet onder doen voor die met synthetische koudemiddelen of in veel gevallen zelfs iets beter kunnen zijn.

Hoe zit het met veiligheid?
De drie belangrijkste natuurlijke koudemiddelen zijn als gezegd koolwaterstoffen, kooldioxide en ammoniak. Ook bij het gebruik van natuurlijke koudemiddelen treden veiligheidsrisico’s op; bij koolwaterstof betreft dit vooral brandbaarheid. Bij kooldioxide zijn deze risico’s vooral gerelateerd aan hoge drukken en de vorming van droogijs en bij ammoniak is dat giftigheid, brandbaarheid en het niet samen kunnen met koper.

Van Gerwen: “Veiligheid is geen enkel probleem en gewoon oplosbaar. Vergeet niet dat aardgas ook brandbaar is, en ook daar zijn prima toepassingen voor gemaakt. We hebben een heleboel brandbare stoffen in ons leven en daar kunnen we ook prima mee uit de voeten. Voor iedere specifieke toepassing moet men het beste koudemiddel kiezen en daarbij de benodigde veiligheidsmaatregelen toepassen.”

Wat doen de synthetische middelen in de toekomst?
Naast deze natuurlijke koudemiddelen bestaan er sinds de vijftiger jaren van de vorige eeuw synthetische koudemiddelen, die door de mens via complexe scheikundige processen worden geproduceerd. Vrijwel alle synthetische koudemiddelen bevatten naast koolstof ook fluor (F-gassen). De productiesector wordt daarom vaak aangeduid met de term Fluorchemie. 

Voor al deze synthetische stoffen blijft er altijd de onzekerheid of er in de toekomst, na jaren van gebruik en emissie, zal blijken dat er significant nadelige milieueffecten plaatsvinden. Bij natuurlijke koudemiddelen bestaat deze onzekerheid niet.

Waarom zouden we überhaupt kiezen voor synthetische koudemiddelen als we het effect op de lange termijn op het milieu nog niet weten?
Van Gerwen: “We weten het best wel. Het gaat om een groep stoffen met fluor erin, PFAS dus. Deze ‘eeuwige chemicaliën’ breken niet af in de natuur, ze vervuilen het drinkwater, de bodem en stapelen zich op in het menselijk lichaam. Teflon is zo’n voorbeeld. Fluorchemie is een miljarden dollar business, gedekt door een beperkt aantal grote multinationals. En daar wringt de schoen, er zijn veel te veel economische belangen mee gemoeid.”

Waarom wordt er niet gewoon besloten alleen met natuurlijke koudemiddelen te werken?
“De fluorchemische industrie heeft een enorm dikke vinger in de pap. En dat is niet alleen in Nederland zo, maar ook in Europa en vooral in de Verenigde Staten. Zo zitten er in internationale normencommissies, waar veiligheidsaspecten voor apparaten worden vastgelegd, bovengemiddeld veel mensen uit de chemiehoek. Die hebben de financiële mogelijkheid en het belang daar enorm veel tijd in te stoppen, terwijl de gefragmenteerde bedrijfssector die met natuurlijke koudemiddelen werkt die mogelijkheid minder heeft”, vertelt Van Gerwen.

Welke koudemiddelen zullen we op termijn het meest gaan gebruiken: natuurlijke koudemiddelen of HFO’s (Hydro-Fluor-Olefine) en HFO-mengsels?
Van Gerwen: “Mijn persoonlijke voorkeur gaat naar natuurlijke middelen waarvan bewezen is dat ze milieuvriendelijk zijn. Alleen in toepassingen en op plaatsen waar natuurlijke koudemiddelen (nog) niet haalbaar zijn, mogen we (tijdelijk) gebruikmaken van HFO’s, HFO-mengsels of R32. Dit zijn F-gassen met een lagere bijdrage aan het broeikaseffect dan de veel toegepaste F-gassen R134a en R410a.

Waarom heeft u deze mening?
“Ik ben bang voor het hypothetische trieste moment in de toekomst waarop we moeten vaststellen dat die synthetische koudemiddelen een negatieve invloed op het milieu hebben. Wanneer die koudemiddelen eenmaal in een grote verscheidenheid aan apparaten over de wereld verspreid zijn, zal het erg moeilijk zijn om ze weer van onze planeet te verwijderen. Dat is kennis uit het verleden, want we hebben dit al tweemaal eerder meegemaakt, met het gat in de ozonlaag en de opwarming van de aarde. Ik wil zo’n ervaring niet een derde keer meemaken.”

De metafoor die opdoemt is dat je met een kwaal naar de huisarts gaat. Voor deze kwaal kan de huisarts pil A of pil B voorschrijven. Beiden hebben hetzelfde effect, maar bij pil A weet je niet zeker of je over tien jaar last krijgt van vervelende bijwerkingen. Je mag in dat geval toch hopen dat de huisarts dit eerlijk vertelt en niet, gesteund door de farmaceutische industrie, alleen pil A aanbiedt. Want dat zou betekenen dat onze gezondheid een verdienmodel is.

Van Gerwen studeerde werktuigbouwkunde met als specialisatie koudetechniek en klimaatbeheersing. Hij werkte in hetzelfde werkveld voor TNO en Unilever en begon zes jaar geleden een adviesbureau en ingenieursbedrijf waar hij een bonte verzameling van opdrachtgevers heeft. Een ding blijft een rode draad in zijn werkzame leven en dat zijn koudemiddelen.