Zwavelhexafluoride (SF6): eigenschappen, gebruik en broeikasimpact

Ontdek alles over zwavelhexafluoride (SF6): eigenschappen, toepassingen in de elektriciteitssector en zijn enorme broeikasimpact—gevaar, regelgeving en praktische alternatieven.

Zwavelhexafluoride, ook bekend als zwavel(VI)fluoride, is een chemische verbinding. De chemische formule is SF6. Het bevat zwavel in zijn +6 oxidatietoestand. Het bevat ook fluoride-ionen.

BBC News zegt: "Het is het krachtigste broeikasgas dat de mensheid kent, en de uitstoot is de laatste jaren snel gestegen. Zwavelhexafluoride, of SF6, wordt veel gebruikt in de elektrische industrie om kortsluiting en ongelukken te voorkomen. Lekken van het weinig bekende gas in het Verenigd Koninkrijk en de rest van de EU in 2017 stond gelijk aan het op de weg zetten van 1,3 miljoen extra auto's".

Eigenschappen

SF6 is bij kamertemperatuur een kleurloos, reukloos en niet-brandbaar gas. Belangrijke fysische en chemische eigenschappen in het kort:

• Molecuulformule: SF6
• Molaire massa: ongeveer 146,06 g/mol
• Dichtheid: ongeveer 6,1 kg/m³ bij 20 °C (ruim 5 keer zwaarder dan lucht)
• Kookpunt: circa −63,8 °C
• Stabiliteit: zeer inert onder normale omstandigheden, reageert niet gemakkelijk met andere stoffen
• Elektrische eigenschappen: uitstekende isolerende en vonkonderdrukkende eigenschappen (hoge diëlektrische sterkte)
• Klimaatimpact: extreem hoog aardopwarmingsvermogen (GWP): ongeveer 23.500 over 100 jaar; atmosferische levensduur van enkele duizenden jaren (orde van 3.200 jaar)

Toepassingen

Door de hoge diëlektrische sterkte en de stabiliteit wordt SF6 veel gebruikt in toepassingen waarbij betrouwbare elektrische isolatie en vonkonderdrukking nodig zijn. Voorbeelden:

• Isolatie en schakelmateriaal in hoogspanningsinstallaties en gasgeïsoleerde schakelaars (GIS)
• Vlambeveiliging en arc-quenching in speciale elektrische apparatuur
• Als tracer voor lekdetectie en ventilatieonderzoek (vanwege de geringe achtergrondconcentratie in de atmosfeer)
• In sommige medische toepassingen en als contrastmiddel in de echografie (microbellen met SF6), en als gasbellen in oogheelkundige ingrepen — deze toepassingen zijn goed gereguleerd en beperkt
• Toepassingen in de halfgeleider- en magnesiumgieterijsector, en in onderzoekslaboratoria

Broeikasimpact en emissies

Hoewel de hoeveelheden SF6 die jaarlijks worden uitgestoten relatief klein zijn vergeleken met CO2, is de klimaatimpact per kilogram extreem groot. Met een GWP van ongeveer 23.500 betekent dit dat 1 kg SF6 hetzelfde effect heeft als 23,5 ton CO2 over 100 jaar. Daardoor kunnen zelfs kleine lekkages een grote bijdrage leveren aan de totale CO2‑equivalentemissies. De BBC‑quote hierboven illustreert hoe snel de impact kan oplopen bij wijdverspreide lekkages.

Veiligheid en risico's bij gebruik

Algemene veiligheidskenmerken:

• SF6 zelf is bij lage concentraties relatief onschadelijk en niet-brandbaar.
• Bij elektrische ontlading of verhitting kan SF6 ontleden tot schadelijke en corrosieve producten (bijv. fluorhoudende en zwavelhoudende verbindingen zoals SOF2, SO2F2 en zelfs HF). Deze afbraakproducten kunnen giftig en bijtend zijn en vereisen geschikte persoonlijke beschermingsmiddelen en ventilatie bij onderhoudswerkzaamheden.
• Omdat SF6 zwaarder is dan lucht kan het zich ophopen in lage of slecht geventileerde ruimtes en daardoor verdrinkingsgevaar opleveren door zuurstofverdringing.

Beheer, monitoring en verwijdering

Goede praktijk om emissies te voorkomen en te beperken:

• Regelmatig onderhoud en inspectie van apparatuur om lekkages te detecteren en te repareren
• Gebruik van lekdetectie-instrumenten (elektronische gasdetectoren, infraroodsensoren, gaschromatografie)
• Gevulde en afgetapte gascilinders en installaties moeten worden afgevoerd en verwerkt door gespecialiseerde bedrijven die gas kunnen terugwinnen en recyclen
• Bij werkzaamheden aan SF6‑houdende apparatuur: zorg voor training, geschikte persoonlijke beschermingsmiddelen en procedures voor het omgaan met afbraakproducten
• Documentatie en rapportage van voorraad en emissies, zoals voorgeschreven door nationale en Europese regels

Alternatieven en beleid

Vanwege de zeer hoge GWP wordt internationaal en in de EU gewerkt aan maatregelen om het gebruik van SF6 te verminderen. Mogelijke alternatieven en strategieën zijn:

• Ontwikkeling en inzet van alternatieve isolerende gassen of gasmengsels met een veel lager GWP (bijv. fluorketonen en andere speciaal ontwikkelde mengsels)
• Ontwerp van schakelaars die op vacuümtechnologie of op andere principes werken (vermindering of eliminatie van SF6)
• Verstrenging van regelgeving: verplichte lekkagecontrole, tracking van gasvoorraden, terugwinning en recycling en in sommige toepassingen geleidelijke vervanging

Aanbevelingen voor bedrijven en gebruikers

• Breng alle SF6‑houdende apparatuur in kaart en houd nauwkeurige registratie bij van voorraden en lekkages.
• Voer periodieke inspecties en preventief onderhoud uit; instrueer personeel over veilige werkwijzen en noodprocedures.
• Overweeg bij vervanging of nieuwbouw liever technologieën zonder SF6 of met laag GWP‑alternatieven.
• Werk samen met gecertificeerde verwerkers voor terugwinning en vernietiging van SF6 om emissies te minimaliseren.

Conclusie

Zwavelhexafluoride (SF6) heeft unieke eigenschappen die het uiterst geschikt maken voor elektrische isolatie en arc‑quenching. Tegelijkertijd maakt zijn zeer hoge broeikaswerking en lange levensduur in de atmosfeer het noodzakelijk om het gebruik strikt te beheersen, emissies te voorkomen en alternatieven te ontwikkelen. Goed beheer, monitoring en het gebruik van passende alternatieven zijn belangrijk om de klimaatimpact te beperken.

Gebruikt

Het wordt gebruikt in elektronica en diverse elektrische apparaten. Het kan in het lichaam worden gebruikt omdat het niet giftig is. Het kan worden gebruikt als testgas om te kijken waar gas stroomt in bijvoorbeeld een verwarmingssysteem. Het wordt gemakkelijk gedetecteerd. Het wordt gebruikt in sommige torpedo's. Lithium is een van de enige dingen die reageert met zwavelhexafluoride. Zwavelhexafluoride wordt op lithium gespoten. Hierdoor wordt het lithium erg heet. Het creëert stoom uit water en schiet de torpedo af. Het kan worden ingeademd om de stem dieper te maken. Dit is het tegenovergestelde van het inademen van heliumgas.

Elektrische schakelborden die SF6 gebruiken. Dergelijke schakelborden worden gebruikt in elektrische onderstations

Broeikasgas

Volgens de Intergouvernementele Werkgroep inzake Klimaatverandering is SF
₆ het krachtigste broeikasgas dat het heeft geëvalueerd, met een aardopwarmingsvermogen (GWP) dat 22.800 maal zo groot is als dat van CO
₂, vergeleken over een periode van 100 jaar. Uit metingen van SF6 blijkt dat de gemiddelde mengverhouding ervan wereldwijd met ongeveer 0,2 ppt per jaar is toegenomen tot meer dan 7 ppt. Zwavelhexafluoride heeft ook een extreem lange levensduur. Het is inert in de troposfeer en de stratosfeer. Het heeft een geschatte atmosferische levensduur van 800-3200 jaar. SF
₆ is zeer stabiel. (Voor landen die hun emissies rapporteren aan het UNFCCC werd op de derde Conferentie van de Verenigde Naties over klimaatverandering (UNFCCC) een GWP van 23.900 voor SF
₆ voorgesteld op de derde conferentie van de partijen: GWP gebruikt in het Protocol van Kyoto). De gemiddelde SF6-concentraties wereldwijd stegen in de jaren tachtig en negentig met ongeveer zeven procent per jaar, voornamelijk als gevolg van het gebruik van SF6 in de magnesiumproductie-industrie en door elektriciteitsbedrijven en elektronicafabrikanten. Gezien de geringe hoeveelheden SF6 die vrijkomen in vergelijking met kooldioxide, wordt de totale bijdrage ervan aan de opwarming van de aarde geschat op minder dan 0,2 procent. ^[]

In Europa valt SF
₆ onder de F-gasrichtlijn die het gebruik ervan op verschillende manieren verbiedt of controleert. Sinds 1 januari 2006 is SF
₆ verboden als tracergas en in alle toepassingen behalve hoogspanningsschakelaars.

Mauna Loa Sulfur Hexafluoride tijdreeks.

Zoek op letter