La cadena alimentaria debe garantizar la calidad y seguridad de los alimentos, y sobre todo de los productos frescos con una corta vida útil, y esto solo puede garantizarse mediante el transporte y almacenamiento a baja temperatura, para evitar el crecimiento de bacterias: de hecho, la ausencia de una cadena de frío eficiente provoca un desperdicio de alimentos que, según el International Institute of Refrigeration (IIR), representa el 20% de la producción global, con una media del 23% en los países emergentes, con unas consecuencias enormes tanto sociales como económicas.

Además la urbanización global, que asciende a alrededor de 75 millones de personas al año principalmente en los países en desarrollo, hace necesario mejorar la cadena de frío para garantizar la distribución minimizando al mismo tiempo el desperdicio.

Por último, hay que señalar que el aumento del empleo femenino en los países emergentes conlleva un considerable incremento en el consumo de alimentos congelados o listos para comer.

Además de 1’5 billones de refrigeradores domésticos, existen 90 millones de sistemas de refrigeración comercial (incluyendo unidades de condensación, dispositivos autónomos e instalaciones que incluyen centrales de compresores y vitrinas) y 47 millones de enfriadores de botellas y máquinas expendedoras refrigeradas, y todo está creciendo significativamente (se estima una tasa anual de crecimiento de aproximadamente el 5%).

La expansión de la cadena de frío no tiene que aumentar necesariamente su impacto medioambiental: de hecho, las evoluciones técnicas tienden a reducir este impacto en el medio ambiente.

Las dos fuentes principales de contaminación ambiental responsables del “efecto invernadero” son la introducción de dióxido de carbono en la atmósfera debido a la generación de electricidad a partir de combustibles fósiles (emisiones indirectas) y la liberación de refrigerantes a la atmósfera debido a fugas (emisiones directas).

Según la UNFCCC (United Nations Framework Convention on Climate Change), las emisiones indirectas representan actualmente el 67% de las emisiones de gases de efecto invernadero debido a la refrigeración comercial, mientras que el 33% restante se atribuye a las fugas de refrigerante.

En 2015, el consumo mundial en refrigeración comercial fue de 517 billones de kWh, que representa el 2’5% del consumo global, con una emisión estimada de 390 millones de toneladas de CO₂ anuales.

Las fugas de refrigerante relacionadas con las mezclas de gas utilizadas actualmente suman aproximadamente 200 millones de toneladas de CO₂.

Sin embargo, la mejora de la eficiencia de los sistemas y la introducción de nuevos refrigerantes de bajo GWP, según lo dispuesto por las reglamentaciones vigentes o que se entrarán en vigor en la mayoría de los países, reducirán significativamente el impacto ambiental del almacenamiento de alimentos, a pesar del aumento en el número de sistemas.

Reemplazar los refrigerantes tradicionales por fluidos naturales o de bajo GWP tiene un impacto enorme en el efecto invernadero. 

La contaminación causada por las fugas de un sistema de refrigeración es el resultado de cuatro factores:

• Grado GWP del refrigerante.

• Carga total de refrigerante.

• Extensión de las fugas, es decir, % del contenido total por año de operación.

• Número de años de operación.

Por ejemplo, en un supermercado tradicional, reemplazando el R404A (actualmente el refrigerante más utilizado, con un GWP de 3.922 kg. CO₂eq) por un HFO equivalente cuyo GWP es mucho menor (≈1.300 kg. CO₂eq), se obtiene aproximadamente un 20% de reducción en el impacto ambiental potencial total. 

En el caso de refrigerantes naturales (HC, CO₂, amoníaco), cualquier fuga resulta irrelevante para el efecto invernadero, aunque la evaluación general de la rentabilidad del sistema también tiene que tener en cuenta otros factores dependiendo del fluido elegido, como la inflamabilidad, el coste total, la eficiencia energética global y la toxicidad.

A pesar de las medidas correctas para abolir los refrigerantes de alto GWP, resulta sorprendente observar cómo ni los reguladores de las normativas ni la industria han sido muy enérgicos para reducir la carga de gas por capacidad de enfriamiento de la unidad, y las recomendaciones que intentan limitar las fugas en la refrigeración comercial son aún muy altas (estadísticamente hasta un 25% del contenido total por año).

Sin duda, es posible reducir significativamente las fugas de los sistemas de refrigeración comercial.

Por ejemplo, es importante subrayar que, según los investigadores de IIASA, la fuga total de refrigerante de los 600 millones de sistemas que operan en todo el mundo, incluídos enfriadores, es casi el equivalente al total de las instalaciones de refrigeración comercial, a pesar de que su consumo de energía es 7 veces mayor (3.650 billones kWh anuales) y su capacidad de enfriamiento 15 veces mayor!!!

Los sistemas tradicionales de refrigeración comercial constan de varias unidades conectadas (vitrinas o cámaras refrigeradas) mediante largas y complejas tuberías, instaladas y desarrolladas manualmente.  Estas tuberías contienen casi todo el refrigerante y representan la principal fuente de fugas, mientras que, por otro lado, todas las unidades HVAC se preparan y por lo tanto se ensamblan, se pre-cargan y se prueban en fábrica.

El uso de vitrinas equipadas con compresores puede reducir la carga total de refrigerante hasta en un 80%, con la probabilidad de que las fugas anuales disminuyan del 15-25% a 1-2%: utilizando el mismo fluido, esto significa una reducción del 98-99% en emisiones directas; además, cuando existen fugas, estas son menores y solo afectan a la unidad en cuestión, sin consecuencias para las demás unidades.

A su vez, el calor de la condensación puede eliminarse en el exterior a través de un circuito de agua cerrado fabricado con una tubería de baja presión y bajo coste también.

Esta arquitectura de sistema ha sido utilizada con éxito en tiendas especializadas en la venta de productos congelados, donde se instalaron unidades autónomas independientes.

Debemos recordar que junto con la reducción de emisiones directas, es esencial poner también atención en la eficiencia energética, que tiene una influencia directa en la contaminación del aire, así como en los costes de funcionamiento.

Existen numerosas soluciones para mejorar la eficiencia energética de los sistemas.  Además de diseñar cuidadosamente los diversos componentes del sistema, se pueden adoptar tecnologías innovadoras tanto en términos de hardware (por ejemplo, válvulas de expansión electrónica para el control del sobrecalentamiento y eyectores en sistemas de CO₂ transcrítico) como de software, incluyendo el control de la temperatura de condensación o de la presión de succión, la secuencia más adecuada para arrancar los compresores o la optimización de los intervalos de desescarche.

Otra importante innovación para el ahorro de energía es el uso de compresores inverter con motores sin escobillas, que combina la alta eficiencia intrínseca de estos motores con la posibilidad de modular la velocidad de rotación (del 15-25% al 100%), dependiendo de la demanda de enfriamiento en cada instante.

Con esta tecnología, se obtiene la máxima eficiencia utilizando vitrinas autónomas en las que el compresor se ajusta automáticamente a la velocidad óptima según las condiciones de trabajo, independientemente de las demás unidades: en las mismas condiciones, el consumo de energía se reduce un 20-25%, con los beneficios ambientales y económicos que esto representa.

Este sistema tiene más beneficios adicionales: con un control independiente en cada unidad, se puede monitorizar el consumo del compresor en tiempo real, la eficiencia energética, la capacidad de enfriamiento instantáneo, la temperatura y presión y, utilizando todos estos datos obtenidos, señalar cualquier problema existente e incluso predecir fallos en el sistema (por ejemplo la baja carga de refrigerante) en base a algoritmos predictivos.