Общеизвестно, что Монреальский протокол вызвал множество перемен в целом ряде отраслей, включая: кондиционирование воздуха, рефрижерация и пенопластовая изоляция, поскольку производителям, работавшим в этих сегментах, пришлось с большим трудом искать альтернативу фторхлоруглеводородам (chlorofluorocarbons – CFC), которые использовались как хладагенты и пенообразующие вещества.

     Монреальский протокол дал начало еще двум тенденциям: во-первых, он связал деятельность этих сегментов рынка с внешними последствиями такой деятельности. Теперь компании должны оценивать свои технологические решения с точки зрения воздействия на окружающую среду, чтобы соответствовать новым инструкциям.
      Второй тенденцией стало разрушение единообразия подходов. Прежде большинство компаний использовали для достижения одних и тех же целей одинаковые методы. В наши дни компании развиваются в различных направлениях, используя различные технологии, иногда из-за своих внутренних предпочтений, иногда из-за потребностей регионального рынка.
    Примером номер один такого разъединяющего воздействия может служить производство выдувной пенополиуретановой теплоизоляции, для чего в прежние, домонреальские, дни большинство компаний использовало вещество CFC-11. Когда возникла необходимость быстрой замены, многие перешли на HCFC-141b, который был утвержден как временно приемлемое промежуточное пенообразующее вещество.
      Поиск подходящей альтернативы для HCFC-141b также был очень перспективен, эти исследования стали затем более сложными из-за возраставшей озабоченности глобальным потеплением, о которой свидетельствовал Киотский Протокол. Помимо оценки отраслью потенциала пенообразующих веществ в связи с истощением озонового слоя, компании отрасли начали задумываться относительно их потенциала в связи с глобальным потеплением, в особенности, в таких регионах, как Европа, где гидрофторуглероды (hydrofluorocarbons – HFC) анализируются все тщательнее.
      В результате, по мере того, как приближался срок снятия с производства HCFC-141b (январь 2005 г.), пути компаний окончательно разошлись. Некоторые производители промышленных устройств начали использовать другое промежуточное пенообразующее вещество, HCFC-22, что позволило им лишь выиграть время. Производство HCFC-22 прекращается в январе 2010 г., но есть большая вероятность того, что эта дата будет передвинута на январь 2008 г.
      Для засыпной изоляции бытовых приборов, таких как: холодильники, морозильные камеры и водонагреватели, сначала изучались несколько возможных вариантов, включая HFC-134a, HFC-245fa, углеводороды (изопентан, н-пентан, циклопентан), и воду (где расширяющим газом является углекислый газ, выделяющийся в результате реакции воды и изоцианата). Несколько лет тому назад появился новый претендент на основе метилового эфира муравьиной кислоты. Этот продукт называется экоматом®, и поставляется на рынок компанией Foam Supplies из Сент-Луиса, в чистом виде или же в составе смешанных систем.

Пенополиуретановый блок с пенообразователем экомат.

      Анализируя эти варианты, Тодд Кеске, директор по маркетингу компании Foam Supplies, полагает, что HFC-134a и вода недостаточно сильные соперники, чтобы их вообще следовало учитывать в этой дискуссии. У HFC-134 высокое значение потенциала глобального потепления: 1300, у него очень существенно возрастающие концентрации в атмосфере из-за того, что его используют как альтернативный хладагент. Из-за этих двух факторов это вещество подвергается все более и более внимательному изучению со стороны надзорных органов. (Так, например, Европейский Союз проголосовал за прекращение использования HFC-134a в системах кондиционирования воздуха автомобилей, начиная с новых моделей автомобилей, которые поступят в продажу в 2011 г.)
      По словам Кеске, системы со вспениванием в результате реакции воды, хотя и были несколько усовершенствованы за последнее время, занимают в списке последнее место с точки зрения теплового коэффициента полезного действия и, по-прежнему, занимают последнее место при испытаниях на прочность сцепления с металлом. Это делает нецелесообразным их использование в целом ряде приборов.

Сравнивая варианты
      Основными факторами, которые рассматриваются при выборе компаниями пенообразующего вещества, являются: затраты, тепловой коэффициент полезного действия, пригодность для переработки, безопасность, и воздействие на окружающую среду. (В фактор затрат входят затраты на сырьевые материалы, а также все связанные затраты, включая оборудование, трудозатраты и обеспечение соответствия постановлениям по безопасности).
      Компании могут по-разному оценивать значимость этих факторов в зависимости от объемов производства, цен на товары, намеченной производительности, и надзорной ситуации, в которой им приходится работать. И, конечно же, эти факторы постоянно изменяются. Например, Закон об энергетической политике США от 2005 г. уполномочивает Министерство энергетики устанавливать стандарты для коэффициента полезного использования энергии многих продуктов, для которых они ранее не существовали, включая охлаждение на торговых предприятиях, промышленное изготовление льда, и автоматы для продажи замороженных продуктов и напитков. По мере того, как эти стандарты будут вступать в силу, они могут изменить выбор, сделанный производителями таких продуктов.
      В силу ряда различных причин, производители приборов Северной Америки очень рано определились со своим выбором HFC-245fa, в то время как многие производители приборов в Европе склонялись в сторону углеводородов. По мнению Кеске, экомат может быть лучшей альтернативой для обоих вариантов для многих применений, он обосновывает свое мнение, анализируя некоторые факторы и более подробно рассматривая пенопласт.

Затраты
      Как уже отмечалось выше, при сопоставлении затрат на пенообразующее вещество, важно различать собственно материальные затраты и общие затраты при использовании данного конкретного материала. Это становится основным моментом при рассмотрении углеводородов.
       «С точки зрения затрат на материал углеводороды дают наименьшие затраты, в диапазоне от 1,34 – 2,41 долл./кг, в зависимости от закупаемого объема, но они не самые рентабельные, если учитываются другие издержки использования» - рассказывает Кеске. «Системы углеводородов классифицируются в соответствии с законодательством США как легковоспламеняющиеся. Это увеличивает затраты на транспортировку и погрузку, и требует создания взрывобезопасных условий в зонах отпуска продукта. Хотя экомат в чистом виде также классифицируется как легковоспламеняющийся, при создании смеси с полиолами, он вместе с системой переходит в разряд всего лишь воспламеняющихся. Углеводороды также повышают затраты на оборудование из-за необходимости иметь емкости для эмульгирования и смешивания. Все это может стоить перерабатывающему предприятию миллионы долларов в виде дополнительных капитальных затрат».
      Другая группа затрат возникает из-за того, что углеводороды рассматриваются как летучие органические соединения, которые усиливают загрязнение воздуха. В результате, выбросы летучих органических соединений в США контролируются и регулируются законодательством. Если компания расположена в районе, не соответствующем экологическим требованиям, она должна приобрести разрешения на выбросы летучих органических соединений, или же установить дорогостоящее оборудование для их улавливания.
      Другой аспект затрат на углеводороды связан с конкурирующими рынками. Те же углеводороды, которые используются для пенообразования, применяют и в других областях, например, добавляют в топливо, а это повышает спрос и может повлиять на цену. Кеске считает, что на протяжении ряда последних лет запрет на некоторые топливные добавки повысил спрос на пентаны, и также стимулировал рост цены на них.
      У HFC-245fa самая высокая внутренняя цена, обычно, от 8, 00 – 10, 70 долл./кг. К этому добавляются издержки обработки из-за того, что необходимо оборудование для смешивания, эмульгирования и хранения под давлением.
      Foam Supplies продает экомат по цене менее 2,68 долл./кг, это сопоставимо с углеводородами, но у экомата есть перед углеводородами ценовое преимущество благодаря тому, что экомат можно использовать с тем же оборудованием, на котором ранее обрабатывали системы HCFC-141b, которые в значительной степени преобладали в отрасли до 2005 г.

Пригодность для переработки
      Основной причиной, по которой HCFC-141b выбрали в качестве замены на переходный период для CFC-11, являлся тот факт, что они оба были жидкими пенообразующими веществами с практическими одними и теми ж технологическими параметрами. Технология обработки жидких пенообразующих веществ и систем отличается от технологии обработки систем флотационной пены, которую необходимо применять в случае использования HCFC-22, HFC-134a, и HFC-245fa.
       «Это вовсе не означает, что жидкость лучше, чем пена», – утверждает Кеске. «Но так уж сложилась, что использование жидких веществ началось в этой отрасли значительно раньше, и имеет наследие накопленного опыта. Имеются также значительные основные фонды в области использования таких систем. Хотя некоторые считают, что HFC-245fa это жидкость, из него получается флотационная пена, если не сдерживать температуру пенообразования на 15°С (или ниже), что, как правило, труднодостижимо».
       «Углеводороды и экомат являются жидкими пенообразующими веществами при температуре окружающей среды, но у углеводородов более низкая температура воспламенения, и это требует повышенного внимания при обеспечении безопасной перегрузки. Углеводороды представляют собой трехкомпонентные системы, которым необходимо смешивание и эмульгирование, что увеличивает затраты на оборудование, обработку и материально-техническое обслуживание. Хотя экоматная технология также может быть трехпоточной, для нее необходимо только стационарное смешивающее устройство. Это позволяет производителям использовать уже имеющееся оборудование, и делает технологию более простой для управления и обслуживания. Стационарные смешивающие устройства стоят меньше, чем оборудование для эмульгирования, для экомата не нужны баки смешивания, и он остается в растворе намного дольше срока, указанного в отраслевых стандартах. Таким образом технология с экоматом очень схожа с технологией с HCFC-141b, но без дополнительных затрат на оборудование, что и делает экомат простым решением проблемы».

Тепловой коэффициент полезного действия
      Foam Supplies определяет среднее значение коэффициента теплопроводности для систем с экоматом между 0,14 и 0,16, а значение лямбда для газа 10,7 при 25 °C.
       «Углеводороды, экомат и HFC-245fa могут давать пены с высоким термическим КПД», - отмечает Кеске. «Важно понимать, что фактически тепловые коэффициенты полезного действия и коэффициенты теплопроводности конечных продуктов очень сильно зависят от свойств изолирующих систем во всей их совокупности скорее, чем от коэффициента теплопроводности самого пенообразующего вещества. В ходе испытаний, проведенных независимыми лабораториями, системы с экоматом показали тепловой КПД в пределах +/-2 % от значений, достигнутых другими пенообразующими веществами. Одновременное испытание различных систем является оптимальным способом, позволяющим производителю определить тепловой КПД, которого может достигнуть тот, или иной продукт».

Воздействие на окружающую среду
      Поскольку воздействие на окружающую среду становится все более важным фактором как в политике, так и в бизнесе, компания Foam Supplies считает экомат привлекательным выбором.
      «Среди используемых в настоящее время пенообразующих веществ, экомат является единственным, которое одновременно не приводит к истощению озонового слоя, имеет нулевой потенциал глобального потепления и является компаундом, не содержащим летучие органические соединения», - отмечает Кеске. «Углеводороды являются летучими органическими соединениями, а HFC-245fa имеет значения потенциала глобального потепления между 790 и 1040. И хотя HFC-245fa относительно новое приобретение, мы предсказываем, что на основании недавно опубликованного исследовательского отчета, страны, подписавшие Киотский Протокол, в будущем обложат его налогом и введут надзорные ограничения». (Отчет, на который ссылается Кеске, называется «Первое появление и быстрое повышение содержания антропогенных HFC-245fa в атмосфере», Мартина Вольмера и др., опубликован в Geophysical Research Letters, Том 33, октябрь 2006 г.)
      Экологический фактор оказывает воздействие также на состояние рынка. Поскольку потребители все больше осознают важность экологических проблем и проявляют озабоченность в связи с ними, этот фактор часто влияет на решение покупателя, что, в свою очередь, может отразиться на всей сети поставок компании.
      Таким аргументом можно считать желание сети ресторанов McDonald's продемонстрировать свою озабоченность проблемами окружающей среды, и то, как это влияет на спецификацию оборудования для общественного питания, которое использует компания. В результате системы из экомата компании Foam Supplies теперь используются компанией Franke Foodservice Equipment Corp., Теннесси., которая является главным поставщиком промышленного кухонного оборудования McDonald's.

Компания Franke Foodservice Equipment перешла на системы из экомата для изоляции многих своих устройств общественного питания. Franke основной поставщик сети ресторанов McDonald's.

       «Основной причиной нашего перехода на экомат является его экологичность, сочетающаяся с отличными изолирующими свойствами, которые не уступают или даже превосходят изолирующие свойства полиуретановых пен HCFC-141b или HFC-134a», - утверждает Кристиан Цвайфель, вице президент по технологии компании Franke Foodservice Equipment. «Мы использовали различные вспениваемые в изделии HFC-полиуретановые продукты для наших промышленных морозильных камер и холодильников. Как компания с высокой гражданской ответственностью мы озабочены проблемами окружающей среды, и наши покупатели тоже».
      Представители компании McDonald's поддерживают эту точку зрения. «McDonald's поддерживает экомат, полиуретановую пену с нулевыми значениями истощения озонового слоя и потенциала глобального потепления, которая помогает защищать окружающую среду, обеспечивая одновременно прекрасную изолирующую способность», - говорит Бернард Морау, начальник отдела оборудования и персонала компании McDonald's. «Такие безвредные для окружающей среды начинания очень важны для McDonald's».