Dlaczego czynnik R1234yf jest taki drogi? Patenty, dyrektywa i chemia

Jeżeli masz auto wyprodukowane po 2017 roku, to przy serwisie klimatyzacji zapłacisz wyraźnie więcej niż sąsiad starszym autem. Nie dlatego, że serwis sobie liczy, ile chce, tylko dlatego, że w Twoim układzie pracuje R1234yf: czynnik, którego cena hurtowa potrafi być kilka razy wyższa niż starego R134a. Skąd ta różnica? Historia jest ciekawsza, niż się wydaje, bo składa się na nią unijna dyrektywa, patentowy duopol dwóch chemicznych gigantów i sama budowa cząsteczki. Rozłóżmy to na czynniki pierwsze, dosłownie.

Dyrektywa MAC: prawo, które stworzyło rynek

Wszystko zaczęło się od unijnej dyrektywy MAC (2006/40/WE), o której wspominaliśmy przy okazji współczynnika GWP. Przepis jest prosty: w nowych autach osobowych wolno stosować wyłącznie czynniki o GWP poniżej 150. Stary R134a, z GWP równym 1430, odpadł z definicji. Od 2011 roku wymóg objął nowe typy pojazdów, a od 1 stycznia 2017 wszystkie nowe auta rejestrowane w Unii.

Przemysł potrzebował następcy i to szybko. Wygrał R1234yf z GWP wynoszącym około 4, czyli ponad 350 razy niższym niż poprzednik. Dziś jeździ w zdecydowanej większości aut wyprodukowanych po 2017 roku, w hybrydach i elektrykach również. I tu pojawia się pierwszy powód wysokiej ceny: popyt na ten czynnik nie jest kwestią mody, tylko obowiązującego prawa. Każde nowe auto w Europie go potrzebuje, niezależnie od ceny.

Duopol: dwie firmy, jeden czynnik

Drugi powód jest jeszcze ciekawszy. R1234yf nie powstał w publicznym laboratorium, tylko został wspólnie opracowany przez dwa koncerny: amerykański Honeywell oraz DuPont, którego chemiczna część działa dziś jako Chemours. Obie firmy zabezpieczyły wynalazek gęstą siatką patentów i to one kontrolują zdecydowaną większość światowej produkcji oraz licencji. Honeywell sprzedaje czynnik pod nazwą Solstice yf, Chemours jako Opteon YF, ale chemicznie to dokładnie ta sama cząsteczka.

Efekt jest podręcznikowy: rynek, na którym popyt gwarantuje prawo, a podaż kontroluje dwóch graczy, nie zna presji cenowej. Przez lata R1234yf kosztował w hurcie nawet dziesięciokrotnie więcej niż R134a i choć z czasem, wraz z wygasaniem części patentów i pojawianiem się produkcji azjatyckiej, ceny nieco osiadły, wciąż mówimy o czynniku kilkukrotnie droższym. To dlatego pełny serwis auta na R1234yf kosztuje u nas od 500 zł, podczas gdy starszego na R134a od 300 zł: różnica to niemal w całości koszt samego gazu.

Chemia R1234yf: rozbierzmy cząsteczkę

Czas na obiecaną chemię. R1234yf to 2,3,3,3-tetrafluoropropen, związek o wzorze sumarycznym C3H2F4 i wzorze strukturalnym:

CF3-CF=CH2

Co z tego wzoru wynika w praktyce? Trzy rzeczy, które definiują cały charakter tego czynnika:

• Wiązanie podwójne C=C (stąd „propen” w nazwie i litery „yf” w oznaczeniu) to najsłabszy punkt cząsteczki. Dzięki niemu rodniki hydroksylowe w atmosferze rozrywają ją w ciągu zaledwie kilkunastu dni. Dla porównania R134a, bez wiązania podwójnego, dryfuje w atmosferze kilkanaście lat. Krótkie życie cząsteczki to właśnie sekret niskiego GWP: gaz, który szybko znika, nie zdąży grzać klimatu.
• Cztery atomy fluoru, w tym mocna grupa CF3, dają cząsteczce właściwości termodynamiczne zbliżone do R134a: temperatura wrzenia to około -29 stopni Celsjusza, ciśnienia pracy podobne. To nie przypadek, tylko warunek projektowy: nowy czynnik musiał pasować do istniejącej architektury układów bez rewolucji.
• Dwa atomy wodoru w połączeniu z wiązaniem podwójnym mają swoją cenę: palność.

Czy R1234yf jest palny i żrący? Wyjaśnienie chemiczne

Tu docieramy do najczęstszego pytania. R1234yf ma klasę bezpieczeństwa A2L: „A” oznacza niską toksyczność, „2L” słabą palność z wolną propagacją płomienia. Po ludzku: da się go podpalić, ale trzeba się postarać, a płomień pełznie, zamiast wybuchać.

Dlaczego w ogóle się pali, skoro R134a nie? Odpowiedź siedzi we wzorze. Ta sama nietrwałość, która sprawia, że cząsteczka szybko rozpada się w atmosferze (wiązanie podwójne plus atomy wodoru), obniża jej odporność na utlenianie w wysokiej temperaturze, a spalanie to nic innego jak gwałtowne utlenianie. Ekologia i palność to dwie strony tej samej monety chemicznej: nie dało się dostać jednego bez drugiego.

Czy jest żrący? Sam gaz nie. Problem zaczyna się przy spalaniu: w ogniu tetrafluoropropen rozkłada się między innymi do fluorowodoru (HF), związku żrącego i groźnego dla dróg oddechowych. Właśnie ten scenariusz wywołał przed laty głośny spór w branży, gdy jeden z niemieckich producentów kwestionował bezpieczeństwo czynnika po własnych testach zderzeniowych. Ostatecznie regulatorzy i testy niezależne uznały ryzyko za akceptowalne, a konstrukcje aut projektuje się tak, by czynnik w razie wypadku nie trafiał na rozgrzane elementy. Dla kierowcy w codziennej eksploatacji temat jest pomijalny; dla serwisu oznacza tyle, że z R1234yf pracuje się według procedur i na sprzęcie do tego przeznaczonym.

Zamienniki i podmiany: na czym oszczędzają nieuczciwi

Wysoka cena czynnika stworzyła szarą strefę, przed którą musimy Cię przestrzec, bo jej efekty widujemy na naszych stanowiskach.

Podmiana na R134a. Najczęstszy patent: skoro układy są technicznie podobne, część warsztatów przez przejściówki wpuszcza do auta na R1234yf tani R134a. Auto chłodzi, klient nieświadomy, cena niska. Problemy: samochód przestaje być zgodny z homologacją i dyrektywą, mieszanina czynników w układzie jest nie do zregenerowania, a każdy uczciwy serwis wykryje podmianę analizatorem czynnika jeszcze przed podłączeniem stacji i odmówi obsługi, żeby nie skazić swojej maszyny i butli. W praktyce taka „oszczędność” oznacza, że Twoim autem nie chce się już zająć nikt porządny.

Węglowodory z puszki. Druga droga na skróty to zamienniki propan-butan, o których pisaliśmy szeroko przy okazji mitu dobicia za 120 zł. W układzie zaprojektowanym pod słabo palny A2L ląduje wtedy gaz w pełni palny, bez żadnej homologacji, o innych ciśnieniach pracy. Komentarz wydaje się zbędny.

Tanie „yf” niewiadomego pochodzenia. Trzeci wariant to czynnik kupowany poza oficjalną dystrybucją, bywa że zanieczyszczony albo zmieszany. Dlatego markowe serwisy kupują gaz wyłącznie od autoryzowanych dostawców, z dokumentacją partii.

Wniosek: przy aucie na R1234yf pytanie o pochodzenie czynnika jest równie zasadne jak pytanie o markę maszyny serwisowej. U nas na oba odpowiadamy wprost, a nabicie odbywa się wagowo, z czynnika z legalnej dystrybucji.

Co dalej z cenami

Dobra wiadomość na koniec: kierunek jest spadkowy. Kolejne patenty wygasają, moce produkcyjne rosną, a konkurencja, głównie azjatycka, powoli wchodzi na rynek. R1234yf raczej nigdy nie będzie tak tani jak R134a w szczycie swojej popularności, bo jego synteza jest po prostu droższa, ale era największych absurdów cenowych mija. Równolegle część producentów aut rozwija układy na R744, czyli dwutlenek węgla, który patentów nie ma z natury rzeczy. Rynek czynników następną dekadę spędzi więc ciekawie.

Chcesz wiedzieć więcej o czynnikach? Zajrzyj do haseł R1234yf, R134a i GWP w słowniku, a jeśli kusi Cię tani serwis z ogłoszenia, najpierw przeczytaj ile naprawdę kosztuje uczciwe nabicie.