Kore Enerji Araştırma Enstitüsü'ndeki (KIER) araştırmacılar, endüstriyel atık kullanarak R134a soğutucu akışkanını ayrıştıracak yeni bir teknoloji geliştirdi.
Teknolojinin birçok potansiyel çevresel avantajı var: Sera gazı emisyonlarını azaltacak, toksik bir endüstriyel yan ürün kullanacak ve mevcut HFC imha yöntemlerinden daha fazla enerji verimli olacak.
KIER Hidrojen Kompozit Laboratuvarı'nda Dr. Lee Shin-geun'un araştırma ekibi, katalizör olarak "kırmızı çamur" kullanarak HFC R134a'yı %99 verimlilikle başarıyla ayrıştırdı.
Endüstriyel atık kırmızı çamur hammaddeleri (solda) Pelet haline getirilmiş kırmızı çamur katalizörü (sağda)
Kırmızı çamur, demir, alüminyum ve silikon oksitler içeren, alüminyum üretiminin bir yan ürünüdür ve kırmızı renktedir. Her yıl 200.000 tondan fazla üretiliyor. Şu anda kırmızı çamurun çoğu çöplükte bertaraf ediliyor, ancak oldukça alkalidir ve toprağı ve suyu kirletebilecek ağır metaller içerir.
Geleneksel olarak R134a, esas olarak yanma ve plazma yöntemleriyle arıtılır, ancak yanma ikincil kirliliğe neden olurken, plazma yöntemleri yüksek sıcaklıklar gerektirir, çok fazla enerji tüketir ve ekipman maliyetlerini artırır. Bu sorunları çözmek için araştırma ekibi, plazmadan daha düşük sıcaklıklarda çalışabilen bir katalitik ayrıştırma teknolojisi geliştirdi. Kırmızı çamurdaki demir ve alüminyum gibi metal bileşenlerin güçlü ve kararlı bir soğutucu ayrışma katalizörü oluşturmak üzere birbirleriyle etkileşime girebildiğini buldular.
Kırmızı çamur gözenekli bir yapıya, birim kütle başına geniş bir yüzey alanına ve yüksek termal stabiliteye sahip olup, reaksiyon malzemelerinin verimli bir şekilde akmasını sağlar ve fiziksel ve kimyasal deformasyonu ve katalizörün zarar görmesini önler. Ayrıca kırmızı çamur, katalitik reaksiyonlara elverişli bir ortam sağlamak ve katalizörün dayanıklılığını ve aktivitesini arttırmak için bir destek görevi de görebilir.
Ayrışma etkisini daha da arttırmak için araştırma ekibi, trikalsiyum alüminat ve kalsiyum alüminyum feldspattan oluşan bir kompozit malzeme oluşturmak üzere kalsiyum, silikon ve alüminyum bileşenlerin etkileşimini teşvik etmek için basit bir ısıl işlem süreci kullandı. Bu malzeme genellikle çimentonun mukavemetini arttırmak için kullanılır. Katalizör parçacıklarının bağlanma kuvvetini artırabilir ve reaksiyon alanını genişletebilir, böylece ayrışma etkisini iyileştirebilir.
R134a'nın ayrışması sırasında üretilen hidrojen florür, kalsiyum oksit ile reaksiyona girerek kalsiyum florür oluşturur. Kimyasal olarak stabil olan bu kalsiyum florür, katalizör yüzeyinde ince bir film oluşturarak katalizörü korur ve bozulmasını önler.
Araştırma ekibi tarafından geliştirilen katalizör, mükemmel ayrışma performansı göstererek 100 saat boyunca %99'un üzerinde yüksek bir ayrışma oranını korudu. Basit bir kurutma ve kırma işlemiyle saatte 1 kg katalizör üretilebilir, bu da büyük ölçekli üretime uygundur.
Hammaddeler geri dönüştürülmüş endüstriyel atıklar olduğundan, atık bertaraf maliyetlerini azaltabilecek ve ek gelir yaratabilecek bir maliyet yoktur.
Dr. Li Xingen şunları söyledi: "Kırmızı çamur, çevreye salındığında ciddi kirliliğe neden olacak güçlü bir alkalin maddedir, ancak uygun bir arıtma ve geri dönüşüm teknolojisi yoktur. Geliştirdiğimiz katalizör üretim teknolojisi, yalnızca atıkları geri dönüştürmekle ve çevreyi azaltmakla kalmaz. kirliliği önlüyor, aynı zamanda soğutucu akışkanları güçlü bir sera etkisi ile verimli bir şekilde ayrıştırıyor."
