Lors du choix d'un ultracongélateur (ULT), les options les plus efficaces et les plus respectueuses de l'environnement utilisent des réfrigérants à base d'hydrocarbures naturels. Plus précisément, les systèmes modernes utilisent souvent une combinaison de R290 (Propane) et de R170 (Éthane). Ces gaz offrent des propriétés thermodynamiques supérieures et ont un impact négligeable sur le réchauffement climatique par rapport aux réfrigérants synthétiques qu'ils remplacent.
La décision fondamentale ne concerne plus seulement l'atteinte d'une température cible. C'est un choix stratégique visant à équilibrer l'efficacité opérationnelle, les coûts d'exploitation à long terme et la responsabilité environnementale en optant pour des réfrigérants naturels avec un potentiel de réchauffement global quasi nul.
Le problème des réfrigérants hérités
Pour comprendre le passage aux réfrigérants naturels, il est essentiel de comprendre les problèmes liés aux anciens composés chimiques utilisés dans la réfrigération. L'impact environnemental d'un réfrigérant est mesuré par deux indicateurs clés.
Potentiel d'appauvrissement de la couche d'ozone (PAO)
Les anciens réfrigérants tels que les chlorofluorocarbures (CFC) se sont avérés nocifs pour la couche d'ozone terrestre. Par conséquent, ils ont été progressivement éliminés en vertu d'accords internationaux tels que le Protocole de Montréal.
Les réfrigérants modernes, y compris les synthétiques (HFC) et les hydrocarbures naturels, ont un PAO de zéro.
Potentiel de réchauffement global (PRG)
Le PRG mesure la capacité d'un gaz à piéger la chaleur dans l'atmosphère par rapport au dioxyde de carbone (CO2), qui a un PRG de 1.
De nombreux remplacements des CFC de première génération, connus sous le nom d'hydrofluorocarbures (HFC), ont un PRG extrêmement élevé. Par exemple, le R23, un réfrigérant ULT courant, a un PRG supérieur à 14 000, ce qui signifie qu'il piège 14 000 fois plus de chaleur que le CO2 sur 100 ans.
La supériorité des réfrigérants naturels
Les ultracongélateurs modernes atteignent leurs basses températures grâce à un « système en cascade », qui est essentiellement composé de deux systèmes de réfrigération fonctionnant en tandem. Cela permet l'utilisation de réfrigérants spécialisés optimisés pour différentes plages de température.
R290 (Propane) : Le cheval de bataille de l'étage supérieur
Dans un système en cascade, le R290 est généralement utilisé dans le premier circuit, ou circuit « haute température », pour refroidir le second circuit.
Il est exceptionnellement économe en énergie et a un PRG de seulement 3. Cela en fait un choix bien plus responsable que les HFC qu'il remplace.
R170 (Éthane) : Le spécialiste de l'étage inférieur
Le second circuit, dit « basse température », est responsable de la descente finale vers les températures ultra-basses (-80°C). Le R170 est idéal pour ce rôle.
Comme le R290, l'éthane est un hydrocarbure naturel très efficace avec un PRG d'environ 6. L'utilisation du R170 dans le circuit basse température évite le besoin de gaz synthétiques à PRG élevé.
Comprendre les compromis
Bien que les réfrigérants naturels soient le choix évident en matière de durabilité et d'efficacité, il est important de comprendre le contexte complet de leur utilisation.
Efficacité et technologie des compresseurs
L'efficacité d'un congélateur n'est pas déterminée uniquement par le réfrigérant. Le fluide doit fonctionner en harmonie avec le compresseur.
Les progrès continus de la technologie des compresseurs sont spécifiquement conçus pour optimiser les performances avec les hydrocarbures naturels, entraînant une consommation d'énergie réduite et des coûts d'exploitation moindres.
L'alternative à PRG élevé : R23
Certains congélateurs ULT utilisent encore le R23 (Trifluorométhane) dans l'étage basse température. Bien qu'il s'agisse d'un réfrigérant efficace, c'est un HFC avec un PRG supérieur à 14 000.
Choisir un congélateur avec R23 signifie accepter une responsabilité environnementale importante et à long terme. À mesure que les réglementations sur les gaz à PRG élevé se resserrent, ces systèmes pourraient également devenir plus difficiles ou plus coûteux à entretenir.
Inflammabilité : un risque géré
Les hydrocarbures naturels comme le propane et l'éthane sont inflammables. Cependant, ce risque est efficacement géré dans les conceptions modernes d'ultracongélateurs.
La quantité de réfrigérant utilisée (la « charge ») est extrêmement faible, et les systèmes sont hermétiquement scellés et construits avec des dispositifs de sécurité robustes. Ces congélateurs sont certifiés par des organismes de sécurité tels que UL pour un fonctionnement sûr dans un environnement de laboratoire.
Faire le bon choix pour votre laboratoire
Lors du choix d'un congélateur ULT, utilisez le type de réfrigérant comme indicateur clé de la génération technologique de l'unité et de son impact environnemental.
- Si votre objectif principal est une durabilité et une efficacité maximales : Choisissez un congélateur qui utilise un système en cascade entièrement à hydrocarbures naturels, tel que le R290 dans l'étage supérieur et le R170 dans l'étage inférieur.
- Si vous évaluez un modèle plus ancien ou alternatif : Soyez critique à l'égard de tout système qui utilise du R23 ou d'autres HFC. Vous devez évaluer ses performances par rapport à son potentiel de réchauffement global extrêmement élevé.
- Lors de la comparaison de tous les congélateurs : Examinez toujours la fiche technique pour connaître les réfrigérants exacts utilisés et confirmez que leur PRG est faible. Cette métrique est la mesure la plus directe de l'impact environnemental du congélateur.
En privilégiant les systèmes utilisant des réfrigérants naturels, vous investissez dans une technologie qui est non seulement plus efficace, mais aussi plus respectueuse de l'environnement.
Tableau récapitulatif :
| Réfrigérant | Type | Utilisation courante dans les congélateurs ULT | PRG (Potentiel de réchauffement global) |
|---|---|---|---|
| R290 (Propane) | Hydrocarbure naturel | Circuit haute température | ~3 |
| R170 (Éthane) | Hydrocarbure naturel | Circuit basse température | ~6 |
| R23 (Trifluorométhane) | HFC synthétique | Circuit basse température (Hérité) | >14 000 |
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