Изследователи от Корейския институт за енергийни изследвания (KIER) са разработили нова технология за разграждане на хладилен агент R134a, използвайки промишлени отпадъци.
Технологията има няколко потенциални предимства за околната среда: ще намали емисиите на парникови газове, ще използва токсичен промишлен страничен продукт и ще бъде по-енергийно ефективна от съществуващите методи за унищожаване на HFC.
В лабораторията за водородни композити на KIER изследователският екип на д-р Лий Шин-Геун успешно разложи HFC R134a с 99% ефективност, използвайки "червена кал" като катализатор.
Суровини от промишлени отпадъци от червена кал (вляво) Катализатор от червена кал, направен на пелети (вдясно)
Червената кал е страничен продукт от производството на алуминий, съдържащ желязо, алуминий и силициев оксид и е червен на цвят. Всяка година се произвеждат повече от 200000 тона. Понастоящем повечето червена кал се изхвърля на депа, но тя е силно алкална и съдържа тежки метали, които могат да замърсят почвата и водата.
Традиционно R134a се третира главно чрез изгаряне и плазмени методи, но горенето води до вторично замърсяване, докато плазмените методи изискват високи температури, консумират много енергия и увеличават разходите за оборудване. За да се справи с тези проблеми, изследователският екип разработи технология за каталитично разлагане, която може да работи при по-ниски температури от плазмата. Те откриха, че метални компоненти като желязо и алуминий в червената кал могат да взаимодействат помежду си, за да образуват мощен и стабилен катализатор за разлагане на хладилен агент.
Червената кал има пореста структура, голяма повърхност на единица маса и висока термична стабилност, което позволява на реакционните материали да протичат ефективно и предотвратява физическа и химическа деформация и увреждане на катализатора. В допълнение, червената кал може също да служи като опора за осигуряване на среда, благоприятна за каталитични реакции и за подобряване на издръжливостта и активността на катализатора.
За да подобри допълнително ефекта на разлагане, изследователският екип използва прост процес на термична обработка, за да насърчи взаимодействието на калциеви, силициеви и алуминиеви компоненти за образуване на композитен материал от трикалциев алуминат и калциево-алуминиев фелдшпат. Този материал обикновено се използва за подобряване на якостта на цимента. Може да подобри силата на свързване на частиците на катализатора и да разшири реакционната зона, като по този начин подобри ефекта на разлагане.
Флуороводородът, получен по време на разлагането на R134a, реагира с калциев оксид, за да образува калциев флуорид. Този химически стабилен калциев флуорид образува тънък филм върху повърхността на катализатора, като предпазва катализатора и го предпазва от повреда.
Катализаторът, разработен от изследователския екип, поддържа висока степен на разлагане от над 99% за 100 часа, показвайки отлична производителност на разлагане. Чрез прост процес на сушене и раздробяване може да се произведе 1 кг катализатор на час, което е удобно за широкомащабно производство.
Тъй като суровините са рециклирани промишлени отпадъци, няма разходи, което може да намали разходите за изхвърляне на отпадъци и да създаде допълнителен доход.
Д-р Ли Синген каза: „Червената кал е силно алкално вещество, което ще причини сериозно замърсяване, когато бъде изпуснато в околната среда, но не е имало подходяща технология за обработка и рециклиране. Технологията за производство на катализатор, която разработихме, може не само да рециклира отпадъците и да намали околната среда замърсяване, но и ефективно разграждат хладилни агенти със силен парников ефект."
