Grâce aux recherches des scientifiques et aux technologies existantes, de nouveaux vaccins contre le virus SRAS-CoV-2 ont récemment été mis au point et sont actuellement distribués et vaccinés dans différents pays du monde, dont l’Espagne.

Ces premiers vaccins développés par Pfizer présentent un grand inconvénient, à savoir la nécessité de les conserver entre -80ºC et -70ºC, afin d’éviter la dégradation rapide de l’ARN messager, sur lequel repose ce nouveau type de vaccin. Cela représente un défi majeur pour la distribution mondiale et la conservation ultérieure du vaccin. Ces températures sont bien loin des températures de congélation classiques de -20°C. Elles sont même inférieures aux températures typiques des congélateurs industriels, qui vont de -30°C à -50°C.

Les congélateurs qui permettent le stockage à ces températures sont appelés surgélateurs. Ces équipements sont généralement de petite taille, allant de 100 à 1000 litres, car ils sont conçus pour la conservation des échantillons de laboratoire.

Figure 1. Exemples de congélateurs de différentes marques

Pour atteindre ces températures, il est nécessaire d’utiliser des réfrigérants différents des réfrigérants classiques utilisés pour températures plus élevées. Nous présentons ci-dessous 4 réfrigérants dont le point d’ébullition est inférieur à -80ºC à une pression de 1 atm :

RéfrigérantR13R23R-170R508B
CompositionClorotrifluorometanoTrifluorométhaneEthane54% de Hexafluoroéthane (R116)
46% de trifluorométhane (R23)
Point d’ébullition à 1,013 bar-81,4 ºC-82,1 ºC-89 ºC-87,6 ºC
Groupe de sécuritéA1A1A3A1
GWP 100 (Potentiel de réchauffement global)14.00011.700311.850
PACO (Potentiel d’appauvrissement de la couche d’ozone)1000
Tableau 1. Réfrigérants dont le point d’ébullition se situe à une pression de 1 atm. Source : MITECO. Note d’information pour 2017 : Réglementation environnementale sur les gaz fluorés pour les entreprises qui installent et entretiennent des systèmes de réfrigération et de climatisation.

Comme nous pouvons le constater, le réfrigérant R13 est un CFC et a une influence negative sur la couche d’ozone, son utilisation est donc interdite.

D’autre part, le R23 et le R508B ont de bonnes propriétés, dans le groupe de sécurité A1. Ils sont donc les plus utilisés aujourd’hui pour les congélateurs. Cependant, leur seul inconvénient est que leur PRG est assez élevé et qu’ils contribuent à l’augmentation du réchauffement de la planète.

Il faut rappeler que, depuis de janvier 2020, selon le Règlement 517/2014, l’utilisation de gaz à effet de serre fluorés dont le potentiel de réchauffement planétaire est égal ou supérieur à 2500 est interdite pour l’entretien ou la maintenance des équipements de réfrigération dont la charge est égale ou supérieure à 40 tonnes d’équivalent CO2, à l’exception des équipements militaires et des équipements destinés à refroidir des produits à des températures inférieures à -50ºC.

Par conséquent, les réfrigérants R23 et R508B peuvent encore être utilisés pour la surgélation.

Enfin, le réfrigérant R170 ou éthane est un réfrigérant naturel et son PRG est de 3, bien inférieur à celui des autres réfrigérants. Le plus gros problème est qu’il fait partie du groupe de sécurité A3, avec une haute inflammabilité.

Ces réfrigérants sont utilisés dans le premier étage d’un système de réfrigération en cascade. Pour les réfrigérants utilisés dans la deuxième étape, comme le R404A, nous avons beaucoup plus d’options, car nous disposons de plusieurs réfrigérants qui peuvent fonctionner dans une plage de températures allant de -40ºC/-30ºC à la température ambiante.

Figure 2. Système de réfrigération en cascade avec R23 et R404A.

Pour le bon fonctionnement des congélateurs, d’autres aspects doivent également être pris en compte, tels que le contrôle de l’équipement, les systèmes de refroidissement de secours au CO2 ou à l’azote liquide en cas de panne et une conception optimale pour obtenir une température uniforme.

En outre, du point de vue de l’efficacité énergétique, un aspect qui ne doit jamais être oublié, il est très important d’avoir une bonne isolation, généralement avec de la mousse de polyuréthane et avec une épaisseur adéquate qui minimise les pertes. En plus, il faut avoir une bonne régulation des compresseurs, car c’est un système qui va fonctionner pendant un nombre élevé d’heures. Finalement, un contrôle approprié permet de maintenir une température constante pour éviter la détérioration des échantillons ou des vaccins conservés, et d’obtenir une performance optimale de l’équipement.

Une fois de plus, la réfrigération nous rappelle son rôle essentiel dans la société, et dans ce cas, dans la lutte contre le SRAS-CoV-2. Grâce aux efforts des scientifiques, des ingénieurs et d’autres professionnels, nous espérons un retour à la normale avant la fin de l’année 2021.