Νέα Τεχνολογία! Χρήση βιομηχανικών αποβλήτων για την αποσύνθεση ψυκτικού μέσου R134a

Ερευνητές του Ινστιτούτου Ενεργειακής Έρευνας της Κορέας (KIER) ανέπτυξαν μια νέα τεχνολογία για την αποσύνθεση του ψυκτικού μέσου R134a χρησιμοποιώντας βιομηχανικά απόβλητα.

Η τεχνολογία έχει πολλά πιθανά περιβαλλοντικά πλεονεκτήματα: Θα μειώσει τις εκπομπές αερίων του θερμοκηπίου, θα χρησιμοποιούσε ένα τοξικό βιομηχανικό υποπροϊόν και θα ήταν πιο ενεργειακά αποδοτική από τις υπάρχουσες μεθόδους καταστροφής HFC.

Στο εργαστήριο KIER Hydrogen Composites Laboratory, η ερευνητική ομάδα του Dr. Lee Shin-geun αποδόμησε επιτυχώς το HFC R134a με 99% απόδοση χρησιμοποιώντας την «κόκκινη λάσπη» ως καταλύτη.

Βιομηχανικά απόβλητα πρώτων υλών κόκκινης λάσπης (αριστερά) Καταλύτης κόκκινης λάσπης κατασκευασμένος σε πέλλετ (δεξιά)

Η κόκκινη λάσπη είναι υποπροϊόν της παραγωγής αλουμινίου, περιέχει οξείδια σιδήρου, αλουμινίου και πυριτίου και έχει κόκκινο χρώμα. Κάθε χρόνο παράγονται περισσότεροι από 200,000 τόνοι. Επί του παρόντος, η περισσότερη κόκκινη λάσπη απορρίπτεται από τους χώρους υγειονομικής ταφής, αλλά είναι εξαιρετικά αλκαλική και περιέχει βαρέα μέταλλα, τα οποία μπορούν να μολύνουν το έδαφος και το νερό.

Παραδοσιακά, το R134a αντιμετωπίζεται κυρίως με μεθόδους καύσης και πλάσματος, αλλά η καύση παράγει δευτερογενή ρύπανση, ενώ οι μέθοδοι πλάσματος απαιτούν υψηλές θερμοκρασίες, καταναλώνουν πολλή ενέργεια και αυξάνουν το κόστος εξοπλισμού. Για να αντιμετωπίσει αυτά τα προβλήματα, η ερευνητική ομάδα ανέπτυξε μια τεχνολογία καταλυτικής αποσύνθεσης που μπορεί να λειτουργήσει σε χαμηλότερες θερμοκρασίες από το πλάσμα. Διαπίστωσαν ότι μεταλλικά συστατικά όπως ο σίδηρος και το αλουμίνιο στην κόκκινη λάσπη μπορούν να αλληλεπιδράσουν μεταξύ τους για να σχηματίσουν έναν ισχυρό και σταθερό καταλύτη αποσύνθεσης ψυκτικού μέσου.

Η κόκκινη λάσπη έχει πορώδη δομή, μεγάλη επιφάνεια ανά μονάδα μάζας και υψηλή θερμική σταθερότητα, η οποία επιτρέπει στα υλικά της αντίδρασης να ρέουν αποτελεσματικά και αποτρέπει τη φυσική και χημική παραμόρφωση και ζημιά στον καταλύτη. Επιπλέον, η κόκκινη λάσπη μπορεί επίσης να χρησιμεύσει ως στήριγμα για να παρέχει ένα περιβάλλον που ευνοεί τις καταλυτικές αντιδράσεις και να ενισχύσει την ανθεκτικότητα και τη δραστηριότητα του καταλύτη.

Προκειμένου να ενισχύσει περαιτέρω το αποτέλεσμα της αποσύνθεσης, η ερευνητική ομάδα χρησιμοποίησε μια απλή διαδικασία θερμικής επεξεργασίας για να προωθήσει την αλληλεπίδραση ασβεστίου, πυριτίου και αλουμινίου για να σχηματίσει ένα σύνθετο υλικό αργιλικού τριασβεστίου και άστριου αργιλίου ασβεστίου. Αυτό το υλικό χρησιμοποιείται συνήθως για τη βελτίωση της αντοχής του τσιμέντου. Μπορεί να ενισχύσει τη δύναμη δέσμευσης των σωματιδίων του καταλύτη και να επεκτείνει την περιοχή αντίδρασης, βελτιώνοντας έτσι το αποτέλεσμα αποσύνθεσης.

Το υδροφθόριο που παράγεται κατά την αποσύνθεση του R134a αντιδρά με το οξείδιο του ασβεστίου για να σχηματίσει φθοριούχο ασβέστιο. Αυτό το χημικά σταθερό φθοριούχο ασβέστιο σχηματίζει μια λεπτή μεμβράνη στην επιφάνεια του καταλύτη, προστατεύοντας τον καταλύτη και εμποδίζοντάς τον να αποτύχει.

Ο καταλύτης που αναπτύχθηκε από την ερευνητική ομάδα διατήρησε υψηλό ποσοστό αποσύνθεσης άνω του 99% για 100 ώρες, παρουσιάζοντας εξαιρετική απόδοση αποσύνθεσης. Μέσω μιας απλής διαδικασίας ξήρανσης και σύνθλιψης, μπορεί να παραχθεί 1 κιλό καταλύτη ανά ώρα, κάτι που είναι βολικό για παραγωγή μεγάλης κλίμακας.

Δεδομένου ότι οι πρώτες ύλες είναι ανακυκλωμένα βιομηχανικά απόβλητα, δεν υπάρχει κόστος, το οποίο μπορεί να μειώσει το κόστος διάθεσης των απορριμμάτων και να δημιουργήσει πρόσθετο εισόδημα.

Ο Δρ Li Xingen είπε: "Η κόκκινη λάσπη είναι μια ισχυρή αλκαλική ουσία που προκαλεί σοβαρή ρύπανση όταν απελευθερωθεί στο περιβάλλον, αλλά δεν υπάρχει κατάλληλη τεχνολογία επεξεργασίας και ανακύκλωσης. Η τεχνολογία κατασκευής καταλύτη που αναπτύξαμε μπορεί όχι μόνο να ανακυκλώσει τα απόβλητα και να μειώσει το περιβάλλον ρύπανση, αλλά και αποτελεσματική αποσύνθεση ψυκτικών με ισχυρό φαινόμενο του θερμοκηπίου».