Istraživači na Korejskom institutu za energetska istraživanja (KIER) razvili su novu tehnologiju za razlaganje rashladnog sredstva R134a pomoću industrijskog otpada.
Tehnologija ima nekoliko potencijalnih ekoloških prednosti: smanjila bi emisiju stakleničkih plinova, koristila bi otrovne industrijske nusproizvode i bila bi energetski učinkovitija od postojećih metoda uništavanja HFC-a.
U laboratoriji za hidrogen kompozite KIER, istraživački tim dr. Lee Shin-geuna uspješno je razgradio HFC R134a sa 99% efikasnosti koristeći "crveni mulj" kao katalizator.
Industrijski otpad sirovine crvenog mulja (lijevo) Katalizator crvenog mulja napravljen u peletima (desno)
Crveni mulj je nusproizvod proizvodnje aluminija, koji sadrži željezo, aluminij i okside silicija, crvene je boje. Godišnje se proizvede više od 200,000 tona. Trenutno se većina crvenog mulja odlaže na deponije, ali je vrlo alkalno i sadrži teške metale, koji mogu zagaditi tlo i vodu.
Tradicionalno, R134a se uglavnom tretira metodom sagorevanja i plazme, ali sagorevanje proizvodi sekundarno zagađenje, dok plazma metode zahtevaju visoke temperature, troše mnogo energije i povećavaju troškove opreme. Kako bi riješio ove probleme, istraživački tim je razvio tehnologiju katalitičke razgradnje koja može raditi na nižim temperaturama od plazme. Otkrili su da metalne komponente kao što su željezo i aluminij u crvenom mulju mogu međusobno komunicirati kako bi formirale moćan i stabilan katalizator raspadanja rashladnog sredstva.
Crveni mulj ima poroznu strukturu, veliku površinu po jedinici mase i visoku termičku stabilnost, što omogućava da reakcioni materijali efikasno teče i sprečava fizičku i hemijsku deformaciju i oštećenje katalizatora. Osim toga, crveni mulj može poslužiti i kao potpora za stvaranje okruženja pogodnog za katalitičke reakcije i povećanje trajnosti i aktivnosti katalizatora.
Kako bi dodatno poboljšao učinak razgradnje, istraživački je tim koristio jednostavan proces toplinske obrade kako bi promovirao interakciju kalcijuma, silicija i aluminijskih komponenti kako bi se formirao kompozitni materijal od trikalcijum aluminata i kalcijum aluminijumskog feldspata. Ovaj materijal se obično koristi za poboljšanje čvrstoće cementa. Može poboljšati silu vezivanja čestica katalizatora i proširiti područje reakcije, čime se poboljšava učinak razgradnje.
Vodonik fluorid koji nastaje tokom razgradnje R134a reaguje sa kalcijum oksidom da bi se formirao kalcijum fluorid. Ovaj hemijski stabilan kalcijum fluorid stvara tanak film na površini katalizatora, štiteći katalizator i sprečavajući ga da propadne.
Katalizator koji je razvio istraživački tim održavao je visoku stopu razgradnje od više od 99% tokom 100 sati, pokazujući odlične performanse razgradnje. Jednostavnim procesom sušenja i drobljenja može se proizvesti 1 kg katalizatora na sat, što je pogodno za proizvodnju velikih razmjera.
Budući da su sirovine reciklirani industrijski otpad, nema troškova, što može smanjiti troškove zbrinjavanja otpada i stvoriti dodatni prihod.
Dr. Li Xingen je rekao: "Crveno blato je jaka alkalna tvar koja će uzrokovati ozbiljno zagađenje kada se ispusti u okoliš, ali nije bilo odgovarajuće tehnologije tretmana i recikliranja. Tehnologija proizvodnje katalizatora koju smo razvili ne može samo reciklirati otpad i smanjiti okoliš zagađenja, ali i efikasno razgrađuju rashladna sredstva sa jakim efektom staklene bašte."
