SF6 (žveplov heksafluorid): lastnosti, uporaba in vpliv na podnebje

SF6 (žveplov heksafluorid): lastnosti, uporaba in vpliv na podnebje — kako ta izjemno močan toplogredni plin ogroža okolje in katere alternative obstajajo.

Žveplov heksafluorid, znan tudi kot žveplov(VI) fluorid, je kemijska spojina. Njegova kemijska formula je SF₆. Vsebuje žveplo v oksidacijskem stanju +6 in fluoridne ione. Kot plin je brezbarven, brez vonja in kemijsko zelo stabilen, kar je tudi razlog, da se pogosto uporablja v industriji.

BBC News piše: "To je najmočnejši toplogredni plin, ki ga pozna človeštvo, njegove emisije pa so se v zadnjih letih hitro povečale. Žveplov heksafluorid ali SF6 se pogosto uporablja v elektroindustriji za preprečevanje kratkih stikov in nesreč. Izpusti tega malo znanega plina v Združenem kraljestvu in preostalih državah EU v letu 2017 so bili enakovredni izpustom dodatnih 1,3 milijona avtomobilov na cestah."

Lastnosti

• Sestava: SF₆, zelo stabilna molekula.
• Fizikalne lastnosti: brezbarven plin, večja gostota od zraka, netopen v vodi.
• Kemične lastnosti: zelo inerten pri normalnih pogojih, dobro dielektrično in gašne lastnosti (znekoteka električne obloke).
• Okoljski podatki: zelo visok potencial globalnega segrevanja (GWP). Po oceni IPCC ima SF6 vrednost GWP(100 let) v velikostnem razredu ~23.500 (odvisno od ocene), njegova atmosferska življenjska doba je izredno dolga (tisočletja, ocenjena približno 3.000–3.500 let).

Glavne uporabe

Najpomembnejša uporaba SF6 je v elektroindustriji kot izolacijski in gašilni plin v visokotlačnih stikalnih napravah (razdelilne postaje, stikala, odklopniki). Zaradi izjemne dielektrične trdnosti omogoča kompaktne zasnove in varno delovanje pri visokih napetostih. Poleg tega se SF6 uporablja tudi kot zaščitni plin v nekaterih procesih pri proizvodnji polprevodnikov, kot sledilni (tracer) plin pri raziskavah zračnih tokov in v specializiranih kemičnih procesih.

Vpliv na podnebje

SF6 je eden najmočnejših antropogenih toplogrednih plinov. Čeprav so absolutne količine v atmosferi majhne v primerjavi z ogljikovim dioksidom, je njegov prispevek h globalnemu segrevanju zaradi zelo visokega GWP in dolge življenjske dobe sorazmerno velik. Zaradi stabilnosti v atmosferi se SF6 kopiči in ostane prisoten zelo dolgo, zato so tudi izpusti, četudi majhni, dolgoročno pomembni.

Varnost in morebitne nevarnosti

• Samega SF6 kot takšnega v normalnih pogojih ne uvrščamo med akutno strupene pline, vendar je gostejši od zraka in lahko v zaprtem prostoru povzroči zadušitev z izpodrivanjem kisika.
• Pri električnem loku ali visoki energiji se lahko SF6 razgradi in tvori strupene in korozivne razpadne produkte, kot so fluorovodikova kislina (HF) in oksifluoridi žvepla. Ti produkti so nevarni za zdravje in opremo.
• Pri delu s SF6 so potrebni sistemi za preprečevanje izpustov, pravilna zaščitna oprema in ustrezno šolanje osebja. V primeru izpostavljenosti postopki prve pomoči temeljijo na odstranitvi osebe iz izpostavljenega območja in zdravniški oskrbi pri sumu na zastrupitev z razpadnimi produkti.

Ravnanje, recikliranje in zmanjševanje izpustov

Industrija uporablja tehnologije za zajemanje, čiščenje in ponovno uporabo SF6, saj je ekonomsko smiselno in okoljsko nujno. Obstajajo prenosni sistemi in fiksne naprave za regeneracijo plina, s katerimi se izognemo neposrednemu izpustu v ozračje. Pomembno je redno vzdrževanje opreme, tesnjenje letev in hitro odkrivanje ter popravilo puščanj.

Zamenjave in smeri razvoja

Ker je SF6 tako močan toplogredni plin, poteka intenzivno delo na iskanju in uvajanju alternativ:

• električni sistemi brez plinskega izolanta (npr. vakuumske preklopne naprave za srednje napetosti),
• mešanice plinov z bistveno nižjim GWP (razvijajo se specializirane mešanice, označene tudi kot "g3" ali na osnovi fluoronitrilov in drugih spojin),
• trdno izolirane konstrukcije in izboljšane tehnologije upravljanja terženjskih sistemov.

Regulativa in politika

V mnogih jurisdikcijah veljajo strogi standardi glede rabe, spremljanja in poročanja emisij SF6. V Evropski uniji so določila o omejevanju in upravljanju fluoriranih toplogrednih plinov (vključno z SF6) zajeta v Uredbi (EU) št. 517/2014 (t. i. F-gas uredba), ki zahteva preprečevanje izpustov, recikliranje in nadzor nad uporabo. Zaradi okoljskega vpliva se v ozkih panogah postopoma uvajajo omejitve in prepovedi za določene aplikacije ter spodbude za prehod na alternative.

Kako lahko zmanjšamo vpliv

• redno vzdrževanje in tesnjenje elektroopreme,
• uporaba zajemalnih in regeneracijskih sistemov pri servisiranju in odstranjevanju plina,
• prehod na alternative tam, kjer so tehnično in ekonomsko upravičene,
• spremljanje emisij in transparentno poročanje za boljše upravljanje tveganj.

Ker so emisije SF6 kljub majhnim količinam zelo pomembne zaradi njegovega izjemnega potenciala segrevanja, je kombinacija tehničnih rešitev, regulativnega okvira in industrijskih praks ključna za omejevanje njegovega prispevka k podnebnim spremembam.

Uporablja

Uporablja se v elektroniki in različnih električnih napravah. Lahko se uporablja v telesu, saj ni strupen. Uporablja se lahko kot preskusni plin, s katerim na primer preverimo, kje v ogrevalnem sistemu teče plin. Zlahka ga zaznamo. Uporablja se v nekaterih torpedih. Litij je ena od edinih stvari, ki reagira z žveplovim heksafluoridom. Žveplov heksafluorid se razprši na litij. Zaradi tega je litij zelo vroč. Iz vode nastane para, ki izstreli torpedo. Lahko ga vdihavamo, da postane glas globlji. To je nasprotno od vdihavanja plinastega helija.

Električne stikalne plošče z uporabo SF6 . Takšne stikalne plošče se uporabljajo v električnih postajah

Toplogredni plini

Po podatkih Medvladnega odbora za podnebne spremembe je SF
₆ je najmočnejši toplogredni plin, ki ga je ocenil, saj je njegov potencial globalnega segrevanja (GWP) 22.800-krat večji od potenciala segrevanja CO
₂, če ga primerjamo v obdobju 100 let. Meritve SF₆ kažejo, da se je njegovo povprečno globalno mešalno razmerje povečalo za približno 0,2 ppt na leto na več kot 7 ppt. Žveplov heksafluorid je tudi izredno dolgoživ. V troposferi in stratosferi je inerten. Njegova življenjska doba v ozračju je ocenjena na 800-3200 let. SF
₆ je zelo stabilen. (Za države, ki o svojih emisijah poročajo UNFCCC, je GWP 23,900 za SF
₆ je bil predlagan na tretji konferenci pogodbenic: GWP, uporabljen v Kjotskem protokolu). Povprečne globalne koncentracije SF₆ so se v osemdesetih in devetdesetih letih prejšnjega stoletja povečale za približno sedem odstotkov na leto, predvsem zaradi njegove uporabe v industriji proizvodnje magnezija ter pri električnih podjetjih in proizvajalcih elektronike. Glede na majhne količine sproščenega SF₆ v primerjavi z ogljikovim dioksidom je njegov skupni prispevek h globalnemu segrevanju ocenjen na manj kot 0,2 odstotka. ^[]

V Evropi, SF
₆ spada pod direktivo o plinih F, ki prepoveduje ali nadzoruje njegovo uporabo na več načinov. Od 1. januarja 2006 je SF
₆ prepovedan kot sledilni plin in v vseh aplikacijah, razen v visokonapetostnih stikalnih napravah.

Časovna vrsta žveplovega heksafluorida Mauna Loa.

Išči po črki