Gracias a la investigación de los científicos y la tecnología ya existente, se han desarrollado recientemente nuevas vacunas contra el virus SARS-CoV-2 y actualmente ya se está procediendo a su distribución y a la vacunación de la población en distintos países del mundo, entre ellos España.

Estas primeras vacunas desarrolladas por Pfizer, tienen una gran desventaja, que es la necesidad de que se conserven entre -80ºC y -70ºC, para evitar la rápida degradación del ARN mensajero, en el que se basa este nuevo tipo de vacunas. Esto supone un gran desafío para la distribución mundial y posterior conservación de la vacuna. Estas temperaturas distan mucho de las temperaturas de los congeladores convencionales de -20ºC. Incluso son más bajas que las temperaturas típicas de congelados industriales, que van desde -30ºC a -50ºC.

Los congeladores que permite una conservación a esas temperaturas se denominan ultracongeladores. Estos equipos suelen tener tamaños pequeños, que pueden ir desde los 100L hasta los 1000L, ya que están enfocados a la conservación de muestras de laboratorio.

Figura 1. Ejemplos de ultracongeladores de diversas marcas

Para lograr estas temperaturas, es necesario recurrir a refrigerantes distintos de los convencionales utilizados en temperaturas más altas. A continuación presentamos 4 refrigerantes cuyo punto de ebullición es menor de -80ºC a presiones de 1 atm:

RefrigeranteR13R23R-170R508B
ComposiciónClorotrifluorometanoTrifluorometanoEtano54% de Hexafluoroetano (R116) 46% de trifluorometano (R23)
Punto ebullición a 1,013 bar-81,4 ºC-82,1 ºC-89 ºC-87,6 ºC
Grupo seguridadA1A1A3A1
PCA 100 (Potencial de calentamiento atmosférico)14.00011.700311.850
PCA (Potencial de agotamiento de la capa de ozono)1000
Tabla 1. Refrigerantes con un punto de ebullición a presión de 1 atm. Fuente: MITECO. Nota informativa para 2017: Normativa ambiental sobre gases fluorados para empresas instaladoras y mantenedoras de sistemas de refrigeración y climatización.

Como podemos observar el refrigerante R13 es un CFC y tiene influencia sobre la capa de ozono, por lo que su uso está prohibido. 

Por otra parte el R23 y el R508B tienen buenas propiedades y el grupo de seguridad A1, por lo tanto son los más utilizados hoy en día para los ultracongeladores. Sin embargo, su única desventaja es que su PCA es bastante alto y contribuyen al aumento del calentamiento global.

Conviene recordar que a partir de enero de este año 2020, de acuerdo al reglamento de 517/2014, quedaron como prohibidos el uso de gases fluorados de efecto invernadero con un potencial de calentamiento atmosférico igual o superior a 2500, para revisar o efectuar el mantenimiento de aparatos de refrigeración con un tamaño de carga de 40 toneladas equivalentes de CO2 o más, a excepción de los equipos militares y aparatos destinados a enfriar productos a temperaturas por debajo de -50ºC.

Por lo tanto, los refrigerantes R23 y R508B se pueden seguir usando para ultracongelación.

Por último, el refrigerante R170 o etano, es un refrigerante natural y su PCA es de 3, muchísimo menor que el del resto de refrigerantes. El mayor problema es que está en el grupo de seguridad A3, con una alta inflamabilidad.

Estos refrigerantes son los utilizados en la primera etapa de un sistema de refrigeración en cascada. Para los refrigerantes utilizados en la segunda etapa, como por ejemplo el R404A, tenemos bastantes más opciones, ya que disponemos de varios refrigerantes que puedan trabajar en el rango de temperaturas de -40ºC/-30ºC hasta temperatura ambiente.

Figura 2. Sistema de refrigeración en cascada con R23 y R404A.

Para el correcto funcionamiento de los ultracongeladores además hay que tener otros aspectos en cuenta, como es el control del equipo, sistemas de emergencia de refrigeración con CO2 o con nitrógeno líquido en caso de fallo y un diseño óptimo para alcanzar una buena uniformidad de temperaturas.

Además desde el punto de la eficiencia energética, aspecto que nunca se debe descuidar, es muy importante tener un buen aislamiento, generalmente con espuma de poliuretano y con un grosor adecuado que minimice las pérdidas al ambiente y también contar con una buena regulación de los compresores, ya que es un sistema que va a estar trabajando un número elevado de horas. Además, un adecuado control permite poder mantener una temperatura constante para evitar el deterioro de las muestras o vacunas conservadas, y obtener un rendimiento óptimo del equipo.

Una vez más, la refrigeración vuelve a recordarnos su papel imprescindible en la sociedad, y en este caso, para la lucha contra el SARS-CoV-2. Gracias al esfuerzo de científicos, ingenieros y demás profesionales, esperamos poder volver a la normalidad antes de que acabe el año 2021.