عامل فوم زا در فوم‌های ساختمانی

یافتن جایگزین‌های با پتانسیل گرمایش کم در فوم های ساختمانی پلی یورتان

انواع مختلفی از فوم در صنعت ساختمان سازی استفاده می‌شود که در زیر به تعدادی از آنها اشاره خواهد شد. فوم های پلی یورتانی شامل پانل سخت پیوسته، پانل ناپیوسته، فوم اسپری، عایق بلوک‌ها و سیستم‌های لوله‌ در لوله.

این فوم ها معمولا طول عمری برابر با عمر ساختمان‌ها (بین 25 تا 70 سال) دارند. در بسیاری از موارد، مقدارعایق مورد استفاده در ساختمان‌ها با گذشت زمان افزایش یافته است، زیرا استانداردهای بهره وری انرژی سختگیرانه تر شده‌اند.

عوامل فوم‌زا که از اصلی ترین اجزا هنگام تولید فوم است شامل انواع گوناگونی می‌باشد و در گذشته از CFC‌‌ها  بدین منظور استفاده می‌شد. با گذشت زمان HCFCها جایگزین CFC‌ها شد و سپس از HFC ها به طور گسترده‌ای استفاده می‌شده است. کشورهای توسعه یافته حدود 98% مصرف جهانی HFCها در فوم‌های ساختمانی را به خود اختصاص داده‌اند و سهم کشورهای در حال توسعه کمتر است به این دلیل که آنها هنوز اجازه استفاده از HCFC ها را داشته و از سویی دیگر قیمت آنها در مقایسه با  HFCها کمتر است.

اگرچه که HCFC ها در مقایسه با CFC ها پتانسیل تخریب لایه‌ی ازن بسیار کمتری دارند اما همچنان پتانسیل گرمایش زمین آنها بسیار بالاست. از این رو می‌باید به دنبال یافتن جایگزینی برای آنها بود که در ادامه به چندین گزینه مقرون به صرفه با GWP کم به عنوان جایگزین HCFC  پرداخته می‌شود.

استفاده از عوامل فوم زای سازگار با آب و هوا به جای CFC، HCFC و HFCها در حال توسعه و گسترش است. یکی از این گزینه‌ها هیدروکربن‌ها هستند که در تولید فوم‌های سخت پلی یورتانی، تولید عایق پنل‌ها، عایق بلوک‌ها و لوله‌ها به کار گرفته می‌شوند. برای فوم‌‌های اسپری، گزینه‌های با GWP  کم مثل CO₂ در حال استفاده هستند. دیگر گزینه‌ها مانند متیل فرمات و HFO ها نیز وجود دارند.

جدول زیر دو فاکتور مهم برای عوامل فوم‌زای مختلف شامل پتانسیل تخریب لایه ازن (Ozone depletion potential-ODP) و پتانسیل گرمایش زمین (Global warming potential-GWP) را نشان‌ می‌دهند.

پانل‌های پیوسته و ناپیوسته

پانل سخت پیوسته پلی یورتانی، در عایق بندی دیوار و سقف، روکش ساختمان‌های تجاری و صنعتی (به عنوان مثال، واحدهای کارخانه) و هر جا که نیاز به دماهای ثابت و محیط بهداشتی (به عنوان مثال، تولید داروها، وسایل الکترونیکی و غذاها) می‌باشد، کاربرد دارند.

پانل ناپیوسته، معمولاً در کشورهای توسعه یافته برای سردخانه داخلی (به عنوان مثال محل نگهداری گوشت و ماهی) و به طور فزاینده‌ای به عنوان عایق دیوار و سقف در کشورهای در حال توسعه استفاده می‌شود.

ابتدا صنعت فوم پانل سخت از CFC-11 به HCFC141b که R-141 b  نیز نامیده می‌شود، انتقال یافته است. در مرحله بعد تعدادی از صنایع در کشورهای مختلف مستقیما به هیدروکربن‌ها و تعدادی به مخلوطی از HFC‌ها (HFC-365mfc / 227ea و HFC-245fa) انتقال یافتند. با پیشرفت‌های صورت گرفته در سال‌های اخیر، گرایش به سمت هیدروکربن‌ها (مخلوط سیکلو و نرمال پنتان)  افزایش یافته است. متیل فرمات و HFO نیز گزینه‌های جایگزین دیگر هستند.

فوم اسپری

در درجه اول برای مقاوم سازی سقف‌های موجود و به منظور بهبود عملکرد عایق استفاده می‌شود.

 R-141b در آمریکای شمالی ابتدا توسط HFC ها و به طور خاصHFC245fa ، در فوم‌های اسپری جایگزین شد. در اروپا، هر دو      HFC- 245fa و مخلوط HFC-365mfc / 227ea به کار رفته است، که عمدتا به همراه CO₂ دمیده می‌شود. در ژاپن، CO₂، از جمله CO₂ فوق بحرانی، به صورت محدود علاوه بر HFC-245fa استفاده می‌شده است. فن آوری‌هایی شامل متیل فرمات و HFO ها نیز برای فوم اسپری ارزیابی شده‌اند.

عایق بلوک‌ها

در درجه اول در عایق لوله‌ها و سردخانه‌ها و به طور محدود در عایق سقف استفاده می‌شود.

پس از انتقال از CFC-11 به HCFC-141b برای تولید فوم‌های بلوک، اکثرکشورهای پیشرفته به HFCs (مخلوط HFC-365mfc / 227ea و یا HFC-245fa) منتقل شدند. با این حال، برخی از تولیدکنندگان مستقیماً از R-141b به نرمال پنتان منتقل شدند. امروزه، بیشترین تولید در اروپا با نرمال پنتان است. متیل فرمات به عنوان یک گزینه بررسی شد، اما همچنان نگرانی‌هایی در ارتباط با اشتعال پذیری آن وجود دارد.

عایق لوله ها و سیستم های لوله در لوله

برای عایق بندی لوله‌ها به ویژه در سیستم‌های گرمایشی در شهرها کاربرد دارند.

تعدادی از تولیدکنندگان اروپایی از سیستم‌های هیدروکربن بهینه شده بر پایه سیکلوپنتان در فوم‌های سیستم لوله‌های خود استفاده کرده‌اند. در حالی که دیگر کشورهای توسعه یافته از ترکیبات HFC-245fa یا HFC-365mfc / 227ea استفاده کرده‌اند.

چشم انداز آینده

اکثر برنامه‌های فوم‌های ساختمانی خود را با گزینه های کم مصرف GWP  تطبیق داده اند به این دلیل که HCFC ها از رده خارج شده اند. اما در مورد فوم‌های اسپری، برای شناسایی گزینه‌های فنی امکان پذیر و با GWP کم به تحقیق و توسعه مداوم نیاز است و در انواع دیگر فوم‌ها نیز ادامه تحقیق و توسعه ممکن است لیست گزینه‌های موجود با GWP پایین را گسترش دهد.

تحقیقات مستمر، کشف مواد شیمیایی جدید و پیشرفت فناوری به طور همزمان می‌تواند مصرف HFC را در آینده نزدیک کاهش داده و همچنین HCFC ها را به طور کامل از رده خارج کند و هر چه بیشتر به سمت استفاده از جایگزین‌های دوست‌دار محیط زیست پیش روند.

گردآوری و ترجمه: واحد تولید محتوای گروه صنعتی مکرر

منبع: epa.gov