Por: Prof. Dr. Eloy Edmundo Rodríguez Vázquez y Dra. Helen Janeth Zúñiga Osorio
La búsqueda de soluciones ambientales para los sistemas de refrigeración industrial y comercial ha llevado a reconsiderar el uso de compuestos tradicionalmente conocidos por su baja toxicidad ambiental y alta eficiencia energética. Entre estos, el amoníaco (R717) y el dióxido de carbono (R744) han adquirido relevancia por su composición natural y sus propiedades termodinámicas que los sitúa como refrigerantes de bajo impacto.
Estos compuestos, cuyo uso se remonta a los inicios de la refrigeración moderna, están resurgiendo como alternativas viables en un contexto que exige reducción de emisiones, cumplimiento normativo y eficiencia operativa.
Su auge no es casual. Las regulaciones internacionales han limitado progresivamente el uso de sustancias con alto potencial de calentamiento global (GWP) y agotamiento de la capa de ozono (ODP), situando a los refrigerantes naturales en el centro de las políticas de transición climática. Según la clasificación de seguridad de refrigerantes de la norma ASHRAE 34-2022 y la NMX-J-731-ANCE-2020, el amoníaco y el CO2 ofrecen un desempeño sobresaliente en escenarios donde se exige balance ecológico sin sacrificar funcionalidad.
Este documento explora el potencial de estos compuestos no solo como refrigerantes, sino como elementos integrales de una economía circular que involucra energía, alimentos, transporte y manufactura. Analiza sus usos actuales, barreras para su adopción y oportunidades tecnológicas para consolidarlos como pilares de la sostenibilidad industrial.
Más que refrigerantes: el amoníaco como vector en ciclos productivos
El amoníaco anhidro, compuesto por nitrógeno e hidrógeno, posee una de las capacidades termodinámicas más elevadas entre los refrigerantes disponibles. Su uso en sistemas de compresión permite una transferencia eficiente de calor, lo cual reduce el consumo eléctrico de los compresores y mejora el coeficiente de rendimiento (COP). En instalaciones donde el consumo de energía representa un componente importante de los costos operativos, esta eficiencia es una ventaja determinante.
No obstante, su potencial va más allá del enfriamiento. Gracias a su composición, el amoníaco puede actuar también como portador de energía en procesos que requieren almacenaje y liberación controlada de calor. Esta capacidad lo ha posicionado como candidato en la generación de electricidad mediante su combustión en turbinas de gas adaptadas, en particular en sistemas descentralizados.
Investigaciones encabezadas por el Dr. Agustín Valera desde la Universidad de Cardiff han demostrado su viabilidad al modificar turbinas para operar con amoníaco, sin emitir CO2 durante la combustión y alcanzando eficiencias comparables a los combustibles convencionales.
Para zonas rurales o agroindustriales, el ciclo puede ser cerrado: el estiércol animal y otros desechos orgánicos se someten a digestores anaerobios que producen amoníaco, el cual puede utilizarse como fertilizante, refrigerante o fuente de energía. Este enfoque ya es empleado en granjas como Smithfield Renewables & Foods, donde el amoníaco cumple una función multifacética dentro de la gestión integrada de recursos.
En cuanto a su producción a gran escala, se han desarrollado procesos para obtener “amoníaco verde” utilizando fuentes renovables. El Fraunhofer Institute en Alemania lidera proyectos de captura de nitrógeno desde desechos y energía solar, logrando un producto con un impacto ambiental significativamente menor que el derivado del proceso Haber-Bosch tradicional.
Los avances se complementan con un enfoque educativo e institucional en el que universidades técnicas, centros de innovación y organismos multilaterales comienzan a ofrecer diplomados, certificaciones y líneas de investigación orientadas a profundizar en el uso de este compuesto. De este modo, se afianza la posibilidad de crear cadenas de suministro completas, locales y sostenibles.
A futuro, el amoníaco podría insertarse en el mercado de combustibles para transporte marítimo, aviación y sectores industriales pesados. Diversas empresas han comenzado pruebas piloto en embarcaciones impulsadas por amoníaco, con el objetivo de reducir las emisiones de azufre y dióxido de carbono. Aunque los desafíos técnicos y de seguridad son significativos, su densidad energética y viabilidad económica lo mantienen como una opción atractiva.
Dióxido de carbono: reutilización y neutralidad en la economía circular
El R744 (CO2) es otro compuesto que ha ganado espacio como refrigerante ecológico. Aunque su uso está condicionado por la necesidad de operar a presiones elevadas y con componentes específicos, su impacto ambiental es mínimo cuando se considera que su empleo no introduce CO2 adicional en la atmósfera, sino que lo recircula dentro de sistemas cerrados. Esta característica lo convierte en un refrigerante “neutral” en términos de emisiones.
Su aplicación se ha extendido en sistemas transcríticos de supermercados, vitrinas refrigeradas y transporte de alimentos perecederos. Aun en climas cálidos, donde se requería una compensación por su eficiencia reducida, el desarrollo de intercambiadores de calor de alta tecnología ha permitido mejorar su desempeño. El CO2 también ha sido adoptado en procesos de manufactura, como la soldadura MIG, donde actúa como gas protector y mejora la calidad de las uniones, siempre que se obtenga de fuentes renovables o residuos orgánicos.
La integración del CO2 en procesos biotecnológicos, como la fermentación para generación de biogás, amplía aún más sus aplicaciones. En sistemas de producción de alimentos, el CO2 se utiliza para conservar atmósferas controladas, lo que mejora la calidad de frutas, verduras y carnes. Además, su aplicación en la industria farmacéutica como solvente en extracciones de compuestos activos representa un valor agregado a su portafolio de usos.
En zonas industriales, se han instalado sistemas de captura y reutilización de CO2 que permiten alimentar calderas, sistemas de refrigeración y procesos de soldadura desde una única fuente, disminuyendo así la dependencia de insumos externos. En algunos casos, incluso se ha logrado enlazar estos procesos con energía solar o eólica, logrando una verdadera sinergia entre recursos renovables y economía circular.
La versatilidad lo convierte en un actor clave en proyectos de simbiosis industrial, donde los residuos de una empresa se transforman en insumos de otra. En el caso del CO2, su capacidad para integrarse como insumo químico, energético y térmico le permite fungir como nexo entre sectores diversos como la construcción, la alimentación, la medicina y la energía.
Obstáculos, regulaciones y el camino hacia una adopción masiva
Pese a sus ventajas técnicas y ambientales, la adopción de refrigerantes naturales enfrenta diversos retos. En primer lugar, su uso exige adecuaciones importantes en los sistemas existentes. El amoníaco es tóxico en concentraciones altas y su manejo requiere protocolos estrictos de seguridad industrial. El CO2, por su parte, opera a presiones mucho más elevadas que los refrigerantes tradicionales, lo que implica un rediseño de componentes como compresores, válvulas y condensadores.
También existe una brecha de conocimiento técnico en muchas regiones de América Latina, donde los operadores, instaladores y técnicos no han sido capacitados en el manejo de estos compuestos. Esta situación limita su adopción masiva, aunque organizaciones como ASHRAE y diversas universidades están trabajando para subsanar estas carencias mediante capacitaciones especializadas.
En el plano normativo, sin embargo, el camino está despejado. Las normas ASHRAE 15-2024 e ISO 5149:2022 establecen directrices claras para el diseño, operación y mantenimiento de sistemas que utilizan refrigerantes naturales. Estas guías ofrecen respaldo legal y técnico para los fabricantes, contratistas y usuarios finales que deseen incorporar estas tecnologías.
Además de las políticas internacionales, las estrategias empresariales de responsabilidad ambiental corporativa (RSE) han comenzado a incorporar metas específicas relacionadas con el uso de refrigerantes sostenibles. Marcas globales del sector alimentario, farmacéutico y logístico han adoptado compromisos concretos para eliminar los HFCs de sus cadenas de valor en los próximos años, lo que acelerará la demanda de sistemas que utilicen R717 y R744.
Incentivos económicos, como subsidios para reconversión tecnológica, créditos fiscales o acceso preferente a certificaciones ambientales, pueden facilitar aún más la transición. Algunos países han comenzado a establecer líneas de financiamiento verde específicamente orientadas a modernizar sistemas HVACR, con el compromiso de emplear refrigerantes naturales.
La articulación entre gobiernos, academia, industria y sociedad civil será clave para resolver las barreras que aún persisten. A través de consorcios tecnológicos, convocatorias de innovación y redes de transferencia de conocimiento, puede fomentarse una transición justa que no deje atrás a las pequeñas y medianas empresas ni a los países con menor capacidad tecnológica.
Referencias:
ANSI/ASHRAE 34-2022 – Designación y clasificación de seguridad de refrigerantes.
NMX-J-731-ANCE-2020 – Clasificación de refrigerantes por seguridad.
ANSI/ASHRAE 15-2024 – Safety Standard for Refrigeration Systems.
Fraunhofer Institute – Digestión anaerobia y producción de amoníaco.
Valera-Medina A., “Ammonia Gas Turbines (AGT): Review”, International Gas Turbine Conference, 2018.
