En un mundo asolado por el calentamiento global y los eventos climáticos extremos que le acompañan, la cadena de frío debe fomentar el uso de refrigerantes naturales y sintéticos con bajo o nulo potencial de calentamiento global (PCG). Lo anterior obliga al desarrollo de sistemas HVACR certificados en eficiencia energética, algo en lo que la industria mexicana está a la vanguardia
Por Gildardo Yañez y Benito Sagredo
Hoy en día, la sustentabilidad de la cadena de frío alimentaria es consustancial al cumplimiento de los Objetivos de Desarrollo Sostenible (ODS) de la ONU. La cadena de frío se define como el conjunto de acciones y procesos implementados al final de un proceso productivo enfocado en conservar en buen estado y en óptimas condiciones los alimentos, medicinas y demás productos perecederos. Lo anterior evita las mermas de mercancía, al tiempo de salvar vidas y ofrecer más y mejores oportunidades laborales. De los diecisiete ODS, son de especial relevancia los siguientes objetivos:
2 Hambre cero
Las cadenas de frío que operan de forma eficiente reducen la pérdida de alimentos y, por lo tanto, alimentan a más personas.
3 Salud y bienestar
El transporte adecuado de medicamentos permite salvar vidas.
8 Trabajo eficiente y crecimiento económico
Expandir los ser vicios de la cadena de frío para conservar los alimentos genera más oportunidades laborales e incentiva el crecimiento empresarial.
12 Producción y consumo responsable
La cadena de frío promueve el almacenamiento de alimentos y las prácticas de venta minorista responsable.
13 Acción por el clima
El uso de refrigerantes más eficientes con bajo PCG disminuye la demanda de energía de los sistemas HVACR. Esto reduce al mínimo la generación emisiones de GEI a la atmósfera, lo que contribuye a mitigar el cambio climático.
Recientemente, un informe elaborado por la ONU estimó que los países en vías de desarrollo como México podrían ahorrar hasta 144 millones de toneladas de alimentos al año, siempre y cuando alcanzaran el mismo nivel de infraestructura de las cadenas de frío de las naciones más desarrolladas. Lo anterior debido a que el espacio refrigerado de la cadena de frío en Latinoamérica, comparado con la distribución de alimentos, está por debajo de una tercera parte de la infraestructura disponible en los países ricos. Esto supone un reto enorme hacia delante, pero tan bien representa una gran oportunidad para desarrollar la cadena de frío en la región.
Actualmente, las pérdidas de alimentos debido a la falta de acceso a soluciones de refrigeración eficiente totalizaron alrededor de una gigatonelada de dióxido de carbono (CO2) en el mundo. Esto representa alrededor del 2 por ciento de las emisiones globales de gases de efecto invernadero (GEI). El desperdicio de alimentos, advierte el informe de la ONU, sucede al mismo tiempo que aumenta la cantidad de personas con hambre en el mundo, cuyo número se estima en 828 millones tan sólo en el 2021. Desde el 2020, además, 3 mil 100 millones de seres humanos carecen de seguridad alimentaria, pues no tienen acceso a una dieta saludable. Esto como efecto de los impactos de la pandemia de covid-19, la crisis de los energéticos y la guerra entre Rusia y Ucrania.
5 eslabones principales
La cadena de frío alimentaria se compone de cinco eslabones. El primero se constituye por los productos que generan las actividades del sector primario como los de la pesca, agricultura y ganadería. Para este primer eslabón, en México y muchos países de Latinoamérica se utilizan sistemas de enfriamiento rápido, de preenfriado por aire forzado o de preenfriado por agua fría (chiller e hidrocoolers). Esto con el fin de lograr cuatro efectos concretos en los alimentos:
1. Disminuir la tasa de respiración.
2. Reducir velocidad de maduración.
3. Inhibir propagación de bacterias.
4. Evitar pérdida de humedad.
Las tecnologías de preenfriamiento logran conservar y alargar la vida de alimentos (por ejemplo, la curva de descomposición de pescados y mariscos) en hasta 18-20 semanas. Es en los centros de almacenaje y distribución donde los productos perecederos son conservados a temperaturas óptimas para su consumo final. Asimismo, para evitar el deterioro de alimentos y vacunas es necesario conservar niveles óptimos de temperatura y humedad, de acuerdo con las tablas que marca el “Capítulo 21. Requisitos de Almacenamiento de Mercancías” del Handbook de Refrigeración de ASHRAE (2018).
El segundo eslabón de la cadena de frío es el transporte refrigerado, cuyo propósito es mantener la termoestabilidad de productos como alimentos, vacunas, medicamentos. De acuerdo con datos de ONU Medio Ambiente, el 50 por ciento de los medicamentos deben almacenarse y transporte a temperaturas controladas; sin embargo, el 20 por ciento de los medicamentos son dañados debido a fracturas de la cadena de frío. El 40 por ciento de las vacunas, además, no puede utilizarse actualmente debido a las deficiencias que presenta el transporte refrigerado en muchas partes del mundo. Cada tipo de producto estipula diferentes rangos de temperaturas para conservarlos, o bien, retrasar su degradación. Durante el transporte la temperatura para productos frescos debe oscilar entre 0 y -18 ºC, mientras que para los sobrecongelados (pescados, mariscos, cárnicos), el frío debe estar por debajo de -18 ºC. En este último umbral, se inhibe la proliferación de bacterias. En el caso de los alimentos, la aplicación de bajas temperaturas de refrigeración es el tratamiento más adecuado. Uno de los documentos base con recomendaciones para mejorar los procesos del transporte refrigerado es el ATP Handbook de la Comisión Económica de las Naciones Unidas de Europa (UNECE) del 2021.
El tercer eslabón de la cadena de frío es el almacenaje eficiente de productos, un proceso que bien implementado podría reducir el hambre del planeta. Hoy en día, se estima que existen más de 800 millones de personas desnutridas en el mundo. Asimismo, sólo el 25 por ciento de los alimentos del mundo cuenta con procesos de preenfriamiento y almacenamiento adecuados, cuando el porcentaje debiera ser del 50 por ciento. Si se lograra mejorar la eficiencia de las cadenas de frío sería posible reducir el desperdicio de comida y, por lo tanto, alimentar a más de 950 millones de personas en el mundo. En México, contamos con la NOM-251- SSA1-2009, cuyo punto 5.6 establece los requisitos mínimos y las buenas prácticas de higiene que deben contemplarse durante la elaboración, transporte y almacenaje de alimentos, bebidas, suplementos y materias primas. Esto con el fin de evitar su contaminación a lo largo del proceso.
De 0 a 10 ºC, en cambio, se mantiene la frescura del producto almacenado, aunque su maduración continúa acorde al ciclo de vida del producto. De -4 a -7 ºC, se inhibe el crecimiento de microorganismos patógenos. De -10 a -17 ºC, se detiene la proliferación de microorganismos responsables de la degradación de los alimentos. Mientras que una temperatura por debajo de los -18 ºC, inhibe todas las reacciones de la descomposición de alimentos, una medida fijada como estándar de congelación para la cadena de frío internacional.
El cuarto eslabón corresponde a las etapas de distribución de los productos a temperaturas controladas durante el trayecto del centro de almacenamiento a los establecimientos de consumo final en comercios minoristas o del sector retail (tiendas de conveniencia, restaurantes, plazas comerciales, supermercados, etcétera). Por último, el quinto eslabón corresponde a la compra de alimentos y productos perecederos por parte de los usuarios.
Refrigerantes sustentables para la cadena de frío
La selección de un tipo determinado de refrigerante dependerá del tipo de aplicación para la que está pensado utilizarse; es decir, no existe una sustancia refrigerante que sea una solución universal. Un ejemplo es el CO2, cuyo uso para fases subcríticas (funcionando el 95 por ciento del tiempo), está reservado para regiones climáticas donde la temperatura promedio anual no rebasa los 25 ºC. De acuerdo con la hoja de ruta de OzonAction de la ONU, para el 2024 se prevé el congelamiento de importaciones de refrigerantes de alto potencial de calentamiento global (PCG), mientras que hacia el 2029 se estima eliminar un 10 por ciento de ellos en México y América Latina. Cabe destacar que el uso de refrigerantes A2L con bajo PCG como el R 454C (PCG=148) y el R-455A (PCG=148) marca una tendencia en la industria HVACR para lograr una refrigeración más sostenible. Asimismo, existen refrigerantes HFC y HFO de transición (R-448 y R-449A) con PCG más bajos a los de alto PCG para seguir operando los sistemas de refrigeración.
Una de las alternativas adicionales son los refrigerantes naturales con nulo o bajo PCG como el CO2 (R-744, con PCG=1), el propano (R-290, con PCG=3) y el amoniaco (R-717). En México, por ejemplo, para los proyectos que rebasan el 1 millón y medio de BTU utilizamos el CO2 y el amoniaco en combinación, sobre todo en el caso de las instalaciones de refrigeración industriales.
Según la Hoja informativa 3 del Protocolo de Montreal, para lograr los objetivos del 80 al 85 por ciento de reducción de HFC con alto PCG, es necesario implementar refrigerantes alternativos azeotrópicos HFC y HFO con menor potencial de calentamiento global, de 200 a 300 PCG, en los sistemas HVACR. Los refrigerantes azeotrópicos son mezclas de dos o más compuestos que tienen una composición constante en el estado líquido y en el estado de vapor, lo que significa que no se pueden separar por destilación simple. Esto es muy beneficioso en los sistemas de refrigeración, ya que evita la pérdida de eficiencia y la formación de burbujas de vapor en el compresor. En la Figura 4 se enumeran los refrigerantes azetrópicos aprobados y publicados en el estándar 34 de ASHRAE, que permiten una reducción flexible de HFC con alto PCG. Uno de los indicadores más socorridos para evaluar el impacto total de calentamiento causado por la liberación de GEI durante el ciclo de vida de un producto o sistema HVACR es el TEWI (total equivalent warming impact). El TEWI contempla tanto las emisiones directas como las indirectas de GEI, lo que incluye tanto las emisiones durante el funcionamiento como las asociadas con la fabricación, el transporte, la eliminación y el consumo de energía.
El cálculo del TEWI, además, implica la suma de dos grupos de emisiones:
• Directas: son las emisiones que se liberan a la atmósfera (a través de fugas) directamente durante la operación del producto o sistema, como las emisiones de refrigerantes.
• Indirectas: son las emisiones de GEI asociadas con la producción de energía necesaria para el funcionamiento del producto o sistema. Esto incluye las emisiones generadas por el consumo de electricidad utilizada, como los GEI de las plantas de energía.
Nuevos refrigerantes, tecnologías más eficientes
El mandato de la ONU y de la Enmienda de Kigali al Protocolo de Montreal es claro: debemos reducir el uso de HFC con alto potencial de calentamiento global, pero, al mismo tiempo, incrementar la eficiencia energética de los sistemas de refrigeración y aire acondicionado. Hoy en día, la industria HVACR global presenta dos grandes modelos a seguir: por un lado, países como Estados Unidos promueven el uso de refrigerantes sintéticos con bajo PCG, más adaptables al clima de la región de Norteamérica; por otro, los países que integran la Unión Europea que tienden a fomentar el uso de refrigerantes naturales. México, en este caso, ha sido ejemplar en temas de normatividad. Actualmente, cuenta con la “Norma Oficial Mexicana NOM-012-ENER-2019. Eficiencia energética de unidades condensadoras y evaporadoras para refrigeración. Límites, métodos de prueba y etiquetado”. Esta NOM tiene como finalidad determinar el consumo energético en unidades de refrigeración, que representan alrededor del 70 por ciento de las instalaciones de cuartos fríos a nivel nacional.
El uso de refrigerantes A2L con bajo PCG como el R-454C y el R-455A marcan una tendencia en la cadena de frío para lograr una refrigeración más sostenible. Otra opción son los HFC y HFO de transición con PCG bajos como el R-448 y R-449A.
Actualmente, las ventas anuales de unidades condensadoras y evaporadoras del país promedia 41 mil unidades al año. A largo plazo, se espera que la NOM-012-ENER-2019 empuje a los fabricantes a producir sistemas certificados en eficiencia energética. Algo que ya comienza a verse: tan sólo en 2022, la entrada en vigor de dicha NOM logró ahorros de hasta 529 mil MWh. Cabe destacar que BOHN de México cuenta con el FB LAB, un laboratorio de investigación y desarrollo ubicado en Querétaro, donde se corren pruebas de calidad y eficiencia energética para certificar unidades HVACR con base en la NOM-012-ENER-2019.
Uno de los frutos de esta iniciativa es la nueva línea BOHN Ecoflex, una muestra más del compromiso de la empresa mexicana con la refrigeración sostenible. Integrada por unidades condensadoras y equipos de refrigeración de 1 a 500 caballos de fuerza (hps), la gama está pensada para trabajar con refrigerantes con bajo GW, ya sea naturales como el R-454C o sintéticos como el HFO- 1234yf. Las capacidades de las unidades van de 2 a 12 toneladas de refrigeración (TR)– MT y de 1 a 5 TR-BT. La línea, además, integra compresores digitales para la modulación de capacidad continúa y sin etapas en aplicaciones de refrigeración. La modulación comienza en 10 por ciento y llega hasta el 100 por ciento, sin restringir la capacidad de refrigeración y su tiempo de respuesta.
