Forskere ved Korea Institute of Energy Research (KIER) har utviklet en ny teknologi for å dekomponere R134a-kjølemediet ved bruk av industriavfall.
Teknologien har flere potensielle miljøfordeler: Den vil redusere klimagassutslipp, utnytte et giftig industrielt biprodukt og være mer energieffektiv enn eksisterende HFC-destruksjonsmetoder.
Ved KIER Hydrogen Composites Laboratory dekomponerte Dr. Lee Shin-geuns forskerteam med suksess HFC R134a med 99 % effektivitet ved å bruke "rød gjørme" som katalysator.
Industrielt avfall rødt gjørme råmaterialer (til venstre) Rød gjørme katalysator laget til pellets (høyre)
Rød gjørme er et biprodukt av aluminiumproduksjon, som inneholder jern, aluminium og silisiumoksider, og er rød i fargen. Mer enn 200,000 tonn produseres hvert år. For tiden deponeres det meste av rødslam på deponi, men det er svært alkalisk og inneholder tungmetaller som kan forurense jord og vann.
Tradisjonelt behandles R134a hovedsakelig ved forbrenning og plasmametoder, men forbrenning gir sekundær forurensning, mens plasmametoder krever høye temperaturer, forbruker mye energi og øker utstyrskostnadene. For å løse disse problemene utviklet forskerteamet en katalytisk dekomponeringsteknologi som kan fungere ved lavere temperaturer enn plasma. De fant at metallkomponenter som jern og aluminium i rød gjørme kan samhandle med hverandre for å danne en kraftig og stabil nedbrytningskatalysator for kjølemiddel.
Rød slam har en porøs struktur, et stort overflateareal per masseenhet og høy termisk stabilitet, noe som gjør at reaksjonsmaterialene kan flyte effektivt og forhindrer fysisk og kjemisk deformasjon og skade på katalysatoren. I tillegg kan rød slam også tjene som en støtte for å gi et miljø som bidrar til katalytiske reaksjoner og øker holdbarheten og aktiviteten til katalysatoren.
For ytterligere å forsterke nedbrytningseffekten brukte forskerteamet en enkel varmebehandlingsprosess for å fremme interaksjonen mellom kalsium-, silisium- og aluminiumkomponenter for å danne et komposittmateriale av trikalsiumaluminat og kalsiumaluminiumfeltspat. Dette materialet brukes vanligvis for å forbedre styrken til sement. Det kan øke bindingskraften til katalysatorpartikler og utvide reaksjonsområdet, og dermed forbedre nedbrytningseffekten.
Hydrogenfluorid som produseres under dekomponeringen av R134a reagerer med kalsiumoksid for å danne kalsiumfluorid. Dette kjemisk stabile kalsiumfluoridet danner en tynn film på katalysatoroverflaten, beskytter katalysatoren og forhindrer at den svikter.
Katalysatoren utviklet av forskerteamet opprettholdt en høy dekomponeringshastighet på mer enn 99 % i 100 timer, og viste utmerket dekomponeringsytelse. Gjennom en enkel tørke- og knuseprosess kan 1 kg katalysator produseres i timen, noe som er praktisk for storskala produksjon.
Siden råvarene er resirkulert industriavfall, er det ingen kostnad, noe som kan redusere renovasjonskostnadene og skape ekstra inntekter.
Dr. Li Xingen sa: "Rød gjørme er et sterkt alkalisk stoff som vil forårsake alvorlig forurensning når det slippes ut i miljøet, men det har ikke vært noen passende behandlings- og resirkuleringsteknologi. Katalysatorproduksjonsteknologien vi utviklet kan ikke bare resirkulere avfall og redusere miljøet. forurensning, men dekomponerer også kjølemedier effektivt med sterk drivhuseffekt."
