幾乎所有在美國市場上出售的汽車均使用了四氟丙烯（R-1234yf）制冷劑，但歐盟目前正在醞釀關(guān)于該制冷劑的禁令，同時行業(yè)也在研究諸如二氧化碳和丙烷等替代制冷劑。

據(jù)R-1234yf的制造商科慕公司（Chemours）稱，自R-1234yf取代已被廣泛使用的四氟乙烷（R-134a）以來，其使用量大幅增長，且目前已用于美國市場95%的新車中。據(jù)估計，全球道路上約2.2億輛汽車正在使用R-1234yf。被淘汰的R-134a自上世紀90年代開始廣泛應(yīng)用于汽車和卡車中，但美國環(huán)境保護署（EPA）的數(shù)據(jù)顯示，這種氣體冷卻劑存在一個問題，即“其全球增溫潛勢（GWP）高達二氧化碳的1430倍。”

自2017年起，歐盟法規(guī)禁止在新車中使用GWP超過150的任何制冷劑。這一規(guī)定導(dǎo)致R-134a遭到淘汰，但同時也為GWP僅為4的R-1234yf敞開了大門。不過，歐盟目前正重新審視R-1234yf的排放規(guī)定，并可能在未來幾年內(nèi)發(fā)布相關(guān)禁令。但在美國市場上，EPA仍支持使用R-1234yf制冷劑。

關(guān)于制冷劑的爭議由來已久。早在2015年，歐盟委員會曾因德國允許汽車制造商使用被禁制冷劑而將其告上歐洲法院。當(dāng)時，戴姆勒公司辯稱，這是由于R-1234yf可能在前端碰撞中引發(fā)火災(zāi)，他們才會使用被禁制冷劑，但歐盟表示：“其他汽車制造商并未遇到這種問題?！笨颇焦痉QR-1234yf是一種“經(jīng)過全方位測試的輕度易燃制冷劑”，并援引了歐盟委員會于2014年經(jīng)科學(xué)評估通過的關(guān)于該制冷劑的審批。梅賽德斯-奔馳目前仍支持使用該新型制冷劑，其發(fā)言人Pascal Becker向SAE透露，公司已針對使用R-1234yf制冷劑的汽車“制定了一套全面的安全策略，以降低其潛在的火災(zāi)風(fēng)險”。

除了易燃風(fēng)險外，當(dāng)R-1234yf在環(huán)境中降解時，是否也會引發(fā)嚴重的健康問題？科慕在接受SAE采訪時堅定地維護了其產(chǎn)品，宣稱該制冷劑“的全球增溫潛勢比上一代制冷劑（R-134a）降低了99%，在不削弱制冷劑性能的同時還推動了全球氣候目標(biāo)的實現(xiàn)。”但這并不能消解這一擔(dān)憂。

布里斯托大學(xué)在2021年進行的一項研究顯示，R-134a和R-1234yf均會導(dǎo)致有機三氟乙酸（TFA）的排放，但R-1234yf在這方面的危害更為嚴重。研究發(fā)現(xiàn)，將R-134a替換為R-1234yf會導(dǎo)致“全球三氟乙酸的排放增加33倍，即從2015年R-134a排放產(chǎn)生的65噸/年增加至R-1234yf排放當(dāng)量產(chǎn)生的2200噸/年?！?/p>

科慕公司稱“95%的三氟乙酸來自大自然”，部分來自“農(nóng)業(yè)和制藥業(yè)等人為來源”。該公司還表示，“過去20年中的諸多獨立研究均證實了人為來源的三氟乙酸并不會對環(huán)境或人類健康構(gòu)成風(fēng)險。”科慕公司援引聯(lián)合國環(huán)境規(guī)劃署（UNEP）在2022年的一項報告作為支撐，其中顯示人為制造的三氟乙酸在全球范圍內(nèi)分布均勻。該報告稱：“三氟乙酸不太可能在其天然存在的地區(qū)對人類或環(huán)境構(gòu)成風(fēng)險，但該物質(zhì)的排放會迅速改變其在地表水（或土壤）中的濃度。通過監(jiān)控環(huán)境中殘留的三氟乙酸的濃度變化，我們可判斷出其是否在環(huán)境中迅速增加，并據(jù)此獲得早期預(yù)警?！?/p>

這項聯(lián)合國發(fā)布的報告證實三氟乙酸可以長期保持穩(wěn)定，且不會構(gòu)成嚴重威脅。報告稱：“由于不易發(fā)生反應(yīng)，三氟乙酸鹽可在環(huán)境中長期存在。雖然其半衰期的估測值尚未得出，但這個數(shù)值可能長達數(shù)百年或數(shù)千年。鑒于此，我們無需對三氟乙酸的長期穩(wěn)定性過分擔(dān)憂，因為該物質(zhì)不會與生物分子發(fā)生反應(yīng)。三氟乙酸及三氟乙酸鹽易于被動物排出體外，因此不會在食物鏈中逐級累積。此外，三氟乙酸鹽對動物和植物的毒性較低?！?/p>

1EPA的立場

EPA在接受SAE采訪時表達了相似的立場，認為三氟乙酸“不會與生物分子相互作用，而且由于在水中的溶解度較高，該物質(zhì)不會導(dǎo)致生物累積，因此不太可能對陸生生物和水生生物造成不良影響。”EPA還表示，即使R-1234yf的使用量較高，其排放的三氟乙酸濃度“仍遠低于造成不良影響的閾值”。

EPA研究了二氧化碳作為制冷劑替代方案的可行性，并得到了積極的結(jié)論。該環(huán)保機構(gòu)表示其仍在“繼續(xù)評估適用于機動車空調(diào)領(lǐng)域中的新型制冷劑替代方案?！?/p>

環(huán)保組織并未因此消除對三氟乙酸累積的擔(dān)憂。密歇根州安娜堡生態(tài)中心的研究總監(jiān)Jeff Gearhart在接受SAE采訪時質(zhì)疑道：“既然汽車制造商有能力識別出引發(fā)公眾擔(dān)憂的新興化學(xué)物質(zhì)，那么他們當(dāng)初為何還要使用R-1234yf呢？汽車制造商的選擇導(dǎo)致我們在還未識別出其潛在風(fēng)險時，就使三氟乙酸成為了全球性污染物。”

新澤西州公共衛(wèi)生與養(yǎng)老部將三氟乙酸描述為一種在接觸時“可能嚴重刺激和灼傷皮膚與眼睛，并可能造成眼睛損傷”，同時伴隨“咳嗽、氣喘和/或呼吸急促”的“腐蝕性化學(xué)物質(zhì)”。德國咨詢與工程公司Refolution Industriek?lte GmbH曾在2021年指出：“飲用水中的三氟乙酸可能會損傷肝臟，并產(chǎn)生其他影響，例如影響激素系統(tǒng)。”

EPA宣布，自2021車型年起，禁止在新車上使用R-134a制冷劑，但尚未發(fā)布任何關(guān)于R-1234yf的禁令，也未將其歸為含全氟和多氟烷基物質(zhì)（PFAS）的化學(xué)品。然而，咨詢公司Ducker Carlisle的一項研究表明：許多OEM和熱管理供應(yīng)商均預(yù)測歐盟將在2030年前推出一項R-1234yf禁令。該研究報告稱，歐洲化學(xué)品管理局（European Chemical Agency）正在審核一項將R-1234yf列入禁用化學(xué)物質(zhì)清單的提案。

EPA并未回應(yīng)SAE就該事項提出的咨詢。然而，2023年向歐洲議會呈遞的一份請愿書提出了禁用R-1234yf，并將二氧化碳作為替代方案。今年，歐洲議會表示其正在考慮限制R-1234yf的使用。

汽車行業(yè)也在積極研究R-1234yf的替代方案。博世公司熱管理工程總監(jiān)Dana Nicgorski向SAE透露：“目前，全球尚未統(tǒng)一PFAS的定義，但是歐洲對PFAS的定義涵蓋范圍更廣。即便EPA沒有發(fā)布禁令，一些公司也可能會主動采用天然制冷劑作為替代方案?！?/p>

博世正在研究將二氧化碳和丙烷作為未來的制冷劑。Nicgorski表示：“空調(diào)和熱泵行業(yè)正在推廣丙烷制冷劑，我們認為汽車行業(yè)也將緊隨其后。”他還補充道，丙烷具有“更優(yōu)越的熱力學(xué)性能”，而且由于丙烷制冷系統(tǒng)使用的組件數(shù)量較少，“其成本可能比使用1234yf的制冷系統(tǒng)低”。丙烷的成本優(yōu)勢可能會減輕汽車行業(yè)對采用新型制冷劑的顧慮，但是改用丙烷的過程可能會產(chǎn)生高昂的成本。雖然燃燒丙烷會引發(fā)氣候問題，但氣態(tài)丙烷的GWP并不高。丙烷的泄漏問題也需得到重視，但Nicgorski指出，當(dāng)今的密封式空調(diào)設(shè)備對比皮帶驅(qū)動系統(tǒng)這樣的排放設(shè)備也不可同日而語。

2024年9月，在柏林舉行的ATMOsphere制冷劑替代方案大會上，柏林工業(yè)大學(xué)熱傳遞與熱轉(zhuǎn)換系主任Stefan Elbel表示：“時間將會檢驗丙烷和二氧化碳哪種會成為更優(yōu)的替代方案。但從環(huán)保的角度看，兩者相差無幾，均可作為良好的制冷劑替代方案?！?/p>

EPA對此持保留意見，并在書面文件中指出：“丙烷等烴類制冷劑極易燃燒，而且根據(jù)《清潔空氣法案》（Clean Air Act）和EPA通過的《重要新替代品政策》（SNAP）計劃，烴類制冷劑不可作為汽車空調(diào)的替代方案，因為使用此類制冷劑……可能引發(fā)火災(zāi)或爆炸，造成人身傷害和財產(chǎn)損失。它還可能使汽車保修變成一紙空文?！?/p>

2已推出的替代方案

大眾集團自2020年開始為ID.3、ID.4以及奧迪Q4 etron車型提供采用二氧化碳作為制冷劑且不含PFAS的熱泵系統(tǒng)。同時，福特在大眾MEB平臺上打造的純電動版探險者也提供了二氧化碳熱泵系統(tǒng)作為可選方案。福特認為丙烷（代號R290）將成為下一代熱管理系統(tǒng)的最佳制冷劑。

旨在推動制冷行業(yè)清潔化的全球性組織ATMOsphere的資深編輯Michael Garry表示：“二氧化碳被視為［R-1234yf］（尤其在電動車熱泵領(lǐng)域）最具替代潛力的天然制冷劑。丙烷也被視為一種天然制冷劑替代方案，但在該領(lǐng)域中的關(guān)注度較低。”

代表20多家汽車制造商的美國汽車創(chuàng)新聯(lián)盟（The Alliance for Automotive Innovation）對于歐洲可能出臺的R-1234yf禁令不與置評，而是向公眾提及了聯(lián)盟在2023年明尼蘇達州考慮出臺PFAS法規(guī)之際向該州污染控制局提交的一封信函。該聯(lián)盟表示：“如果明尼蘇達州即將出臺的PFAS法規(guī)禁止聯(lián)盟成員在其生產(chǎn)的汽車中使用目前的制冷劑，那么OEM可能必須對其近期升級的汽車空調(diào)系統(tǒng)和汽車進行大幅度重新設(shè)計和改造，甚至可能需要改造舊版汽車。因此，需要對PFAS的定義進行修改，才能將R-1234yf等制冷劑排除在外?！?/p>

如果三氟乙酸被正式列為PFAS，那么在已頒布PFAS禁令的州使用該物質(zhì)將構(gòu)成違法行為。雖然加州實施的PFAS禁令堪稱全美最嚴禁令之一，但緬因州才是首個禁止銷售故意添加PFAS的產(chǎn)品的州，且該州計劃于2040年開始著手解決制冷劑問題。

哈佛大學(xué)工程與應(yīng)用科學(xué)學(xué)院博士后研究員Heidi Pickard曾研究過三氟乙酸，她表示：“目前使用的許多制冷劑……均會降解為三氟乙酸等短鏈PFAS，并在環(huán)境中不斷積累。歐洲正在推動關(guān)于PFAS化學(xué)物質(zhì)的禁令，但其中是否包含三氟乙酸不得而知。

歐洲汽車制造商協(xié)會（The European Automobile Manufacturers’ Association）在2023年發(fā)布的一份報告中指出，將R-1234yf系統(tǒng)替換為（使用二氧化碳的）R-744系統(tǒng)會導(dǎo)致每臺汽車的空調(diào)成本上漲300歐元（334.73美元）。該報告稱：“更換制冷劑意味著歐盟汽車制造商每年的制造成本將增加17億歐元（18.9億美元），從而導(dǎo)致其在全球市場上失去競爭力?！眻蟾孢€預(yù)測，更換制冷劑將引發(fā)零部件短缺的問題。