Ein Überblick:

Bis Anfang der 1930er Jahre waren bis auf wenige Ausnahmen nur Kältemittel bekannt, die entweder brennbare und/oder toxische Eigenschaften aufwiesen. Dies waren giftige Kältemittel wie z.B. Ammoniak und Schwefeldioxid oder brennbare Stoffe wie Propan. Die Auswirkungen auf die Ozonschicht oder den Treibhauseffekt waren jedoch nur sehr gering, im Vergleich zu den Kältemitteln die im restlichen Jahrhundert und zum Teil bis heute eingesetzt werden.

Durch die Ausbreitung von Kälteanlagen in immer mehr Lebensbereiche abseits der Industrie, wurde nach neuen Stoffen gesucht, die weniger entzündlich und giftig waren. So wurden ab etwa 1930 die FCKW (Fluor-Chlor-Kohlenwasserstoffe z.B. R11 & R12) und wenig später die H-FCKW (Wasserstoff-FCKW z.B. R22) geboren.

Diese synthetischen Stoffe waren nicht nur unbrennbar und ungiftig, sondern wiesen auch gute thermodynamische Eigenschaften auf, weshalb sie sich schnell durchsetzten.

Der Austausch von Wasserstoff durch Fluor, Chlor und Brom-Atomen bei Methan und Ethan hatte allerdings einen Nachteil. Chlor und Brom begünstigen in der Atmosphäre durch chemische Reaktion den Ozonabbau. Dieser wurde 1974 durch Molina und Rowland entdeckt. Infolgedessen wurde 1988 das Montreal-Protokoll in Kraft gesetzt, welches das Ende der Brom und Chlorhaltigen Gemische einläutete. Der Fokus lag nun auf den bereits parallel entstandenen FKW (Fluor-Kohlenwasserstoffe) und H-FKW (Wasserstoff-FKW z.B. R134a & R404A) die kein Ozonabbaupotenzial besitzen

Allerdings spielt das Fluor im Kältemittel eine besondere Rolle. Je mehr davon im Kältemittel enthalten ist, desto stabiler ist das KM-Molekül und desto länger ist die atmosphärische Lebensdauer und somit der Treibhauseffekt des Kältemittels.  

Aus diesem Grund wurden H-FKW und FKW 1997 im Kyoto-Protokoll der Vereinten Nationen als Treibhausgase eingestuft. 2006 wurde in der EU die sog. F-Gase Verordnung verabschiedet, die das Inverkehrbringen und Verwenden von Fluorierten – Gasen immer weiter einschränkt. Der nächste Schritt ist nun, Kältemittel einzusetzen, die kein Ozonabbaupotenzial und zusätzlich nur ein geringes Treibhauspotenzial haben.

Wie sieht die Zukunft aus? 

Eine Reduzierung des Fluorgehaltes und damit des Treibhauspotentials, führt zu höherer Brennbarkeit und mangelnder chemischer Stabilität. Ein GWP von unter 1000 bedeutet zwangsläufig, dass das Kältemittel brennen kann. Der Trend geht also wieder zurück zu den natürlichen Kältemitteln die schon vor 1930 eingesetzt wurden.  

Vorrangig finden diese Stoffe ihre Anwendung in der Industriekältetechnik, siehe Ammoniak oder Co². Reine Kohlenwasserstoffe die leicht entzündlich sind, werden eher bei kleinen Anlagen mit nur geringen Füllmengen zum Einsatz kommen. 

Die H-FKW werden aber nicht komplett  verschwinden, sondern sich eher auf diejenigen beschränken, die das geringste Treibhauspotenzial aufweisen. Auch die HFO (Hydro-Fluor-Olefine) die eine äußerst kurze Lebensdauer in der Atmosphäre aufweisen können mit einem niedrigen GWP punkten.