Unter dem Titel "The (R)Evolution of Refrigerants: How Did We Get Here? Where Are We Going?" hielt der vielfach ausgezeichnete Wissenschaftler Dr. Mark McLinden vom renommierten National Institute of Standards and Technology (NIST, USA) Anfang November 2023 einen Seminarvortrag an der Professur Technische Thermodynamik der TU Chemnitz (TUC). Dr. McLinden ist Leiter der Thermophysical Properties of Fluids Group am NIST, gehört zu den 50 meistzitierten Wissenschaftlern dieses Instituts und ist als Urvater der NIST-Stoffdatenbank REFPROP bekannt.
Auf dem Weg zur "vierten Generation" von Kältemitteln berichtete Dr. McLinden über die Entwicklung der Kältemittelmoleküle, die sich ständig ändernden Auflagen und Vorschriften, die die Berücksichtigung neuer Moleküle erforderlich gemacht haben, sowie die Fortschritte bei den Werkzeugen und Modellen, die zur Identifizierung neuer Moleküle und zur Entwicklung der (sich ebenfalls weiterentwickelnden) Anlagen eingesetzt werden. Diese einzelnen Aspekte seien eng miteinander verknüpft und hätten sich mehr oder weniger kontinuierlich weiterentwickelt, wenn auch manchmal außerhalb des Blickfelds der Kälteindustrie. R134a beispielsweise wurde erstmals in den 1930er Jahren in der chemischen Literatur beschrieben, und die Suche nach neuen Kältemitteln wurde bis in die 1990er Jahre fortgesetzt, selbst als die FKW zu den vorherrschenden Kältemitteln in der gewerblichen Nutzung wurden. Die derzeitige Situation sei nach wie vor ungewiss – einige Anwendungen haben sich auf eine neue Technologie geeinigt (z. B. R1234yf in Autoklimaanlagen), während andere Sektoren weiterhin konkurrierende Kompromisse abwägen, ohne dass es eine offensichtliche "beste" Lösung gibt. Dr. McLinden ist sich so gut wie sicher, dass sich die Kältemittel auch in Zukunft weiterentwickeln werden, und es werden die sich ändernden Einschränkungen sein, die diese Entwicklung vorantreiben werden. Künftige Beschränkungen könnten gelockert werden (z. B. um brennbarere Flüssigkeiten zuzulassen), oder sie könnten strenger werden und eine breitere "Systemgrenze" für die Umweltfolgen von Kältemitteln ziehen, was auch die Auswirkungen ihrer Abbauprodukte auf die Umwelt einschließen würde. Insbesondere bestünde große Unsicherheit in Bezug auf mögliche Vorschriften für PFAS, eine Klasse von Chemikalien, zu der mehrere Kältemittel gehören, und Trifluoressigsäure (TFA), die ein atmosphärisches Abbauprodukt mehrerer Kältemittel ist und in der Umwelt bestehen bleibt. Welche Arbeitsmedien zur Verfügung stehen, wenn Kältemittel als PFAS- und/oder TFA-produzierend reguliert werden, sei in naher Zukunft eine Kernfrage für herausfordernde Arbeiten in Forschung und Entwicklung.
Am Seminarvortag nahmen nicht nur Mitarbeiterinnen und Mitarbeiter der TUC-Professur Technische Thermodynamik und Studierende des TUC-Masterstudiengangs Nachhaltige Energieversorgungstechnik (NEVT) teil, sondern auch Kollegen des ILK Dresden, Mitglieder des KETEC-Industriebeirats, wissenschaftliche Mitarbeiter der TU Dresden und weitere Industriepartner.
Foto: M. Richter