Von außen ist der Unterschied null, augenscheinlich ein ganz normaler Kühlschrank. Doch der "Greenfreeze" hatte es in sich. Das Gerät stellte vor 25 Jahren eine technische Revolution dar. Es war das erste Kühlgerät, das nicht mit dem Ozon-Killer FCKW funktionierte, sondern mit einem natürlichen Kältemittel, das weder die sensible Schutzschicht der Erde gegen die UV-Strahlung in der Stratosphäre zerstört noch zum Treibhauseffekt beiträgt.
Inzwischen ist die Greenfreeze-Technik praktisch weltweit Standard, abgesehen von den USA. Doch selbst hier bahnt sich der Schwenk an, auch die US-Hausgerätehersteller wollen nachziehen. In anderen wichtigen Sektoren allerdings hapert es mit der "grünen Kälte-Revolution". US-Chemiekonzerne treiben den Einsatz von umweltkritschen Ersatz-Chemikalien nicht nur in Auto-Klimaanlagen voran, sondern auch in Kühlsystemen von Supermärkten und bei der Klimatisierung von Gebäuden. Es geht um einen globalen Milliardenmarkt.
Dass der erste FCKW-freie Kühlschrank im Jahr 1993 vom Band lief, ist der Umweltorganisation Greenpeace und dem früheren DDR-Unternehmen Foron zu verdanken. 1991, auf der Haushaltsmesse Domotechnica in Köln, wurde Greenpeace, wie sich die Umweltschützer später erinnern, auf die sächsische Foron-Vorläuferfirma DKK Scharfenstein aufmerksam. Diese hatte ihre Geräte als einzige Firma nicht mit FCKW ausgestattet, sondern setzte auf ein Propan-Butan-Gasgemisch.
Die anderen Hersteller bauten bei den von ihnen angekündigten FCKW-freien Geräten auf R134a als neues Kältemittel, einen teilfluorierten Kohlenwasserstoff (HFKW). In der Isolierschäumung wollen sie aber weiter FCKW verwenden. DKK-Foron sah im Greenpeace-Vorschlag eine Zukunftsidee und wollte etwas wirklich Neues auf den Markt bringen.
Anderer Weg zum Schutz der Ozonschicht
Auslöser des Anti-FCKW-Trends war auch in (East) Germany das 1987 geschlossene Montreal-Abkommen zum Schutz der Ozonschicht. Der Vertrag, der auch von Ostberlin ratifiziert wurde, schrieb vor, die ozonschädigenden chlorhaltigen Substanzen auszumustern. Alle anderen deutschen Kühlschrank-Hersteller setzten damals als Ersatz auf das vom US-Konzern DuPont entwickelte R134a.
Diese Chemikalie hat zwar den Vorteil, die Ozonschicht nicht zu ruinieren, aber auch einen gewaltigen Nachteil: R134a ist ein starkes Treibhausgas. Ein Molekül davon wirkt 1.430-mal so stark wie ein CO2-Molekül. Bei Leckagen, Fehlern in der Befüllung der Kälteanlagen oder der Entsorgung gelangt der Klimakiller in die Atmosphäre.
Die Foron-Entwickler aus Sachsen zeigten, dass ein Kälteaggregat genauso gut mit dem natürlichen, zudem billigen Gas Isobutan funktioniert. Der "David" der Branche ließ die "Goliaths" alt aussehen. Und die reagierten: Binnen weniger Monate schwenken alle anderen deutschen Hersteller ebenfalls um, von AEG über Miele bis Siemens. Den Foron-Pionieren allerdings half der Greenfreeze-Coup am Ende nicht, das Unternehmen ging 2001 pleite.
Der damalige Greenpeace-Campaigner Wolfgang Lohbeck, inwischen 73, ist heute noch stolz auf den Coup. "Wir haben es geschafft, einen neuen, umweltfreundlichen Standard zu etablieren." In den 25 Jahren seitdem sind weltweit rund 900 Millionen Kühlschränke mit der ursprünglich für Greenfreeze entwickelten Technik verkauft worden, der Marktanteil beträgt inzwischen 75 Prozent.
Vor allem in den USA wird der Großteil der Kühl- und Gefriergeräte allerdings auch ein Vierteljahrhundert später noch immer mit dem Klimakiller R134a verkauft. Nun allerdings wollen die US-Hausgerätehersteller ihn ebenfalls ausmustern und komplett zu Isobutan wechseln. "Wir sind entschlossen, Isobutan einzusetzen", sagte ein Sprecher des US-Branchenverbandes AHAM.
Ein Problem ist allerdings noch zu lösen. Eine Vorschrift der US-Umweltbehörde EPA begrenzt die Menge an Isobutan, die in einem Kühlaggregat eingesetzt werden darf, auf 57 Gramm. Das reicht nur für Kleinst-Kühlschränke. Deswegen spricht sich die AHAM dafür aus, das Limit, wie in Euopa üblich, auf 150 Gramm zu erhöhen. Es wird erwartet, dass die EPA dem stattgibt.
Denn das urspüngliche Argument für die Begrenzung auf 57 Gramm, die Brennbarkeit von Isobutan, kann als entkräftet gelten. Die deutschen Hersteller, die den Stoff am längsten nutzen, sehen keine Probleme. "Die langjährige Erfahrung zeigt, dass dieses Kältemittel hervorragend für den Einsatz in Haushaltsgeräten geeignet ist", heißt es beim Marktführer Bosch Siemens Hausgeräte (BSH), der auch eine US-Tochter hat. Ziel sei es, "künftig in allen Kältegeräten weltweit Isobutan zu verwenden".
US-Chemiekonzerne wollen Milliardenmarkt retten
Eine Erfolgsgeschichte, die sich vervielfältigen ließe. Denn für praktisch alle Anwendungsbereiche von Kühlung und Klimatisierung gibt es natürliche Kältemittel, die preiswert, effizient sowie umwelt- und klimafreundlich sind, darunter neben Isobutan andere Gase wie Propan und CO2 oder schlicht Wasser. Umweltschützer favorisieren natürlich diese Stoffe.
"Anlagen mit natürlichen Kältemitteln sind nachhaltige und zukunftstaugliche Lösungen", heißt es zum Beispiel beim Umweltbundesamt (UBA). Doch die US-Chemiekonzerne, die mit Kältemitteln aus ihren Labors gute Geschäfte machen, seit dort in den 1930er Jahren die später als Ozonkiller erkannten FCKW entwickelt wurden, wollen die Milliarden-Märkte nicht preisgeben.
Bei den Auto-Klimaanlagen haben die führenden Kältemittel-Hersteller Honeywell und Chemours es fast geschafft, eine Revolution à la Greenfreeze zu verhindern. Anders als bei den meisten Kühlschränken wurde hier das R134a trotz des bekannten Treibhaus-Potenzials rund zwei Jahrzehnte lang standardmäßig eingesetzt, bis die EU als Vorreiter den Klimakiller sukzessive aus dem Verkehr zog.
Als Nachfolger machte aber nicht das ursprünglich von der deutschen Autoindustrie favorisierte natürliche Kältemittel Kohlendioxid das Rennen. Neuer "weltweiter Standard" ist inzwischen, wie Honeywell auf Anfrage stolz vermeldet, die gemeinsam mit dem Chemours-Vorläufer DuPont entwickelte Chemikalie R1234yf, ein ungesättigter Fluorkohlenwasserstoff, auch als "Hydro-Olefin" (HFO) bezeichnet.
Sie werde von Autoherstellen in den USA, Europa, Südkorea, Japan und China eingesetzt – inzwischen in über 45 Millionen Fahrzeugen. Auch in Deutschland würden "über 99,9 Prozent" der Neuwagen mit R1234yf ausgestattet, betont der Konzern.
Vor allem hierzulande ist das neue Kältemittel aber umstritten, seitdem es sich 2012 in Tests beim Autobauer Daimler entzündete. Dabei entstand Flusssäure, die hochgiftig ist und starke Verätzungen auslösen kann. Inzwischen wachsen auch die Umweltbedenken. Atmosphärenforscher haben Spuren von R1234yf bereits bei Messungen in den Schweizer Alpen ausgemacht, Tendenz steigend.
Neuer Ersatzstoff, neue Probleme
Im vorigen Jahr fanden sie die Chemikalie schon in der Hälfte aller Proben. Problematisch sind vor allem die Zersetzungsprodukte des Kältemittels. Hier geht es vor allem um Trifluoressigsäure (TFA), eine praktisch nicht abbaubare Verbindung, die als wassergefährdender Stoff eingestuft ist und deren langfristige Effekte auf Umwelt und Mensch noch unklar sind.
Das Umweltbundesamt in Dessau sieht die Entwicklung kritisch, denn TFA wird mit den Niederschlägen aus der Luft ausgewaschen und gelangt so in den Boden, in Pflanzen und Gewässer. Die Experten befürchten ein neues schleichendes Umweltproblem. "Es gibt mittlerweile schon Messungen von TFA im Trinkwasser", berichtet Umweltbundesamts-Expertin Gabriele Hoffmann. "Die Salze der Trifluoressigsäure sind aufgrund ihrer chemischen Eigenschaften bei der Trinkwasseraufbereitung praktisch nicht entfernbar, deshalb ist es wichtig, den Eintrag dieses Stoffes aus allen Quellen zu unterbinden." Als Problem gilt außerdem, dass zur Herstellung von R1234yf der weltweit knappe und teure Rohstoff Flussspat benötigt wird.
Noch besteht die Chance, dass sich eine Alternative für Auto-Klimaanlagen etabliert. Daimler hat nach dem Brand-Debakel ein System neu entwickeln lassen, das mit CO2 als Kältemittel arbeitet, bietet es bisher allerdings nur als Sonderausstattung in der teureren S- und E-Klasse an. Auch Konkurrent Audi hat die CO2-Klimatisierung für das neue Topmodell A 8 angekündigt.
Sowohl bei den Stuttgartern als auch bei der Audi-Konzernmutter VW in Wolfsburg bekennt man sich zwar grundsätzlich zur CO2-Technik. Entscheidungen, sie in allen Modellen einzuführen, stehen aber noch aus. Gabriele Hoffmann sagt dazu: "Ist die umweltfreundliche Alternative mit CO2 in Pkw im täglichen Einsatz auf der Straße ausreichend erprobt, müssen die Stückzahlen steigen, damit die Kosten für die Technik mittelfristig sinken können“. Ein Pluspunkt, auf den die Expertin verweist: Die CO2-Klimaanlagen können im Winter zum effizienten Heizen verwendet werden, was vor allem bei E-Autos und auch bei E-Bussen die Reichweitenverluste minimiert.
"Kritische Stoffe ersetzen statt nur beobachten"
Doch die Kältemittel-Zukunft entscheidet sich nicht nur unter der Motorhaube. Zunehmend wird das umstrittene R1234yf inzwischen auch in Kälteanlagen von Supermärkten und Discountern sowie stationären Klimaanlagen genutzt, etwa bei Bürogebäuden, Hotels und Kliniken. Auch dort ersetzt es den Klimakilller R134a.
Zwingend ist es auch in diesen Anwendungsbereichen nicht, auf die HFO-Chemikalie umzusteigen. "Überall gibt es Alternativen mit natürlichen Kältemitteln, die gut funktionieren und auch bereits seit Jahren erprobt sind", sagt Professor Michael Kauffeld, Chef des Instituts für Kälte-, Klima- und Umwelttechnik der Hochschule Karlsruhe.
Die Ozon- und Klimakiller
Im Jahr 1985 entdeckten britische Forscher über dem Südpol ein riesiges Loch in der Ozonschicht, die die Erde vor der UV-Strahlung aus dem Weltall schützt. Als Ursache wurden die Fluorchlorkohlenwasserstoffe (FCKW) ausgemacht. Diese Stoffgruppe war Anfang der 1930er Jahre entwickelt worden, um sichere – das heißt nicht brennbare und ungiftige – Kältemittel für Kühlschränke zu haben. Sie wurden dann aber auch als Treibgas für Sprühdosen und Treibmittel für Schaumstoffe benutzt.
Das Montreal-Protokoll von 1987 brachte dann das Aus für die "Ozonkiller". Sie wurden in den 1990er Jahren nach und nach durch halogenierte Kohlenwasserstoffe (HFKW) ersetzt, die das in elementarer Form chemisch sehr aggressive Chlor nicht mehr enthalten und dadurch die Ozonschicht nicht angreifen. Diese neuen Chemikalien, darunter R134a, wurden als Kältemittel und in anderen Bereichen eingesetzt, obwohl schon damals das hohe Treibhaus-Potenzial dieser Stoffe bekannt war.
Dank einer EU-Verordnung und dem sogenannten Kigali-Zusatz zum Montreal-Protokoll werden nun auch die HFKW wieder ausgemustert. Die Chemieindustrie entwickelte erneut Ersatzstoffe, die sogenannten Hydro-Olefine (HFO), darunter die Stoffe R1234yf und R1234ze. Diese zerfallen in der Atmosphäre sehr schnell, ihr Treibhauspotenzial ist daher sehr klein. Allerdings sind die Zersetzungsprodukte nicht unproblematisch. Es bildet sich unter anderem Trifluoressigsäure (TFA), die als wassergefährdend eingestuft ist.
Hier ist die Situation günstiger als im Auto-Bereich, denn international und national setzen eine ganze Reihe Unternehmen, darunter auch Weltkonzerne, auf natürliche Kältemittel. Der Coca-Cola-Konzern zum Beispiel wirbt damit, dass er seine Brause in CO2-gekühlten Automaten verkauft. Ein wegweisendes Beispiel aus Deutschland liefert der Discounter Lidl. Er hat eine "Integralanlage" entwickeln lassen, die sowohl Kälte für die Lebensmittelregale als auch Heizwärme für den Verkaufsraum erzeugt, basierend auf dem Kältemittel Propan. Weltweit gibt es inzwischen rund 12.000 große Kälteanlagen mit natürlichen Kältemitteln, in Deutschland über 2.000.
Experte Kauffeld hofft, dass sich diese Technologien gegen die Marktmacht der großen Chemiekonzerne durchsetzen, die nach Expertenschätzungen mit R1234yf und verwandten HFOs über vier Milliarden US-Dollar Jahresumsatz machen. "Gelingt das nicht, werden wir vielleicht in zehn Jahren feststellen, dass wir uns mit den R1234yf-Abbauprodukten erneut ein kaum lösbares Umweltproblem eingehandelt haben – so wie bei den FCKW, die am Anfang auch für unbedenklich gehalten wurden."
Hersteller Honeywell indes hält solche Befürchtungen für stark übertrieben. Es gebe "eine Vielzahl wissenschaftlicher Belege", wonach die Wirkung des Kältemittel-Abbauprodukts TFA "verschwindend gering ist", lässt der Konzern wissen.
Die EU-Kommission, die mit ihrer Kältemittel-Richtlinie indirekt den Anstoß für die Entwicklung von R1234yf gab, ist immerhin etwas hellhörig geworden. Es gebe bei Experten zwar keine "unmittelbaren Bedenken". Doch die Kommission veranlasste, dass künftig in den vierteljährlichen Berichten zu den Fortschritten mit dem Montreal-Protokoll auch über Entwicklungen bei den Abbauprodukten informiert wird.
Der Europaabgeordnete Michael Cramer (Grüne), der bei der Kommission deswegen angefragt hatte, begrüßt das zwar. Er zieht daraus aber eine andere Schlussfolgerung: "Statt Stoffe wie die gefährliche Trifluoressigsäure nur zu beobachten, sollten diese schon an der Quelle vermieden werden." Die richtige Strategie sei, schnellstens natürliche Kältemittel wie etwa CO2 zu fördern.
