Korea Energiauuringute Instituudi (KIER) teadlased on välja töötanud uue tehnoloogia R134a külmutusagensi lagundamiseks tööstusjäätmete abil.
Sellel tehnoloogial on mitmeid potentsiaalseid keskkonnaeeliseid: see vähendaks kasvuhoonegaaside heitkoguseid, kasutaks mürgist tööstuslikku kõrvalsaadust ja oleks energiatõhusam kui olemasolevad HFC hävitamismeetodid.
KIERi vesinikukomposiitide laboris lagundas dr Lee Shin-geuni uurimisrühm HFC R134a edukalt 99% efektiivsusega, kasutades katalüsaatorina "punast muda".
Tööstusjäätmete punase muda tooraine (vasakul) Punase muda katalüsaator graanuliteks (paremal)
Punane muda on alumiiniumi tootmise kõrvalsaadus, mis sisaldab rauda, alumiiniumi ja ränioksiide ning on punase värvusega. Aastas toodetakse üle 200,000 tonni. Praegu ladestatakse suurem osa punasest mudast prügilasse, kuid see on väga leeliseline ja sisaldab raskemetalle, mis võivad pinnast ja vett saastada.
Traditsiooniliselt töödeldakse R134a peamiselt põlemis- ja plasmameetoditega, kuid põlemisel tekib sekundaarne saaste, plasmameetodid aga nõuavad kõrget temperatuuri, kulutavad palju energiat ja suurendavad seadmekulusid. Nende probleemide lahendamiseks töötas uurimisrühm välja katalüütilise lagundamise tehnoloogia, mis võib töötada plasmast madalamatel temperatuuridel. Nad leidsid, et punases mudas olevad metallkomponendid, nagu raud ja alumiinium, võivad üksteisega suhelda, moodustades võimsa ja stabiilse külmutusagensi lagunemise katalüsaatori.
Punasel mudal on poorne struktuur, suur pind massiühiku kohta ja kõrge termiline stabiilsus, mis võimaldab reaktsioonimaterjalidel tõhusalt voolata ning hoiab ära katalüsaatori füüsikalised ja keemilised deformatsioonid ning kahjustumise. Lisaks võib punane muda olla ka toeks, et luua katalüütilisi reaktsioone soodustav keskkond ning suurendada katalüsaatori vastupidavust ja aktiivsust.
Lagunemisefekti edasiseks suurendamiseks kasutas uurimisrühm lihtsat kuumtöötlusprotsessi, et soodustada kaltsiumi, räni ja alumiiniumi komponentide koostoimet, moodustades trikaltsiumalumiinaadist ja kaltsiumalumiinium päevakivist komposiitmaterjali. Seda materjali kasutatakse tavaliselt tsemendi tugevuse parandamiseks. See võib suurendada katalüsaatorosakeste sidumisjõudu ja laiendada reaktsiooniala, parandades seeläbi lagunemisefekti.
R134a lagunemisel tekkiv vesinikfluoriid reageerib kaltsiumoksiidiga, moodustades kaltsiumfluoriidi. See keemiliselt stabiilne kaltsiumfluoriid moodustab katalüsaatori pinnale õhukese kile, mis kaitseb katalüsaatorit ja hoiab ära selle rikke.
Uurimisrühma välja töötatud katalüsaator säilitas 100 tunni jooksul kõrge, enam kui 99% lagunemiskiiruse, mis näitab suurepärast lagunemisvõimet. Lihtsa kuivatamis- ja purustamisprotsessiga saab tunnis toota 1 kg katalüsaatorit, mis on mugav suuremahuliseks tootmiseks.
Kuna tooraineks on ringlussevõetud tööstusjäätmed, ei teki kulusid, mis võib vähendada jäätmete kõrvaldamise kulusid ja luua lisatulu.
Dr Li Xingen ütles: "Punane muda on tugev leeliseline aine, mis keskkonda sattudes põhjustab tõsist reostust, kuid puudub sobiv töötlemis- ja ringlussevõtu tehnoloogia. Meie väljatöötatud katalüsaatorite tootmistehnoloogia ei saa mitte ainult jäätmeid ringlusse võtta ja keskkonnamõju vähendada. reostust, vaid lagundavad tõhusalt ka tugeva kasvuhooneefektiga külmaaineid."
