محققان موسسه تحقیقات انرژی کره (KIER) فناوری جدیدی را برای تجزیه مبرد R134a با استفاده از زباله های صنعتی توسعه داده اند.
این فناوری چندین مزیت زیستمحیطی بالقوه دارد: انتشار گازهای گلخانهای را کاهش میدهد، از یک محصول جانبی سمی صنعتی استفاده میکند و نسبت به روشهای تخریب HFC موجود انرژی کارآمدتر است.
در آزمایشگاه کامپوزیت های هیدروژن KIER، تیم تحقیقاتی دکتر لی شین گیون HFC R134a را با بازده 99 درصد با استفاده از "گل قرمز" به عنوان کاتالیزور با موفقیت تجزیه کردند.
ضایعات صنعتی مواد خام گل قرمز (سمت چپ) کاتالیزور گل قرمز ساخته شده به گلوله (سمت راست)
گل قرمز محصول جانبی تولید آلومینیوم است که حاوی اکسیدهای آهن، آلومینیوم و سیلیکون است و به رنگ قرمز است. بیش از 200،000 تن در سال تولید می شود. در حال حاضر، بیشتر گل قرمز توسط محل دفن زباله دفع می شود، اما بسیار قلیایی است و حاوی فلزات سنگین است که می تواند خاک و آب را آلوده کند.
به طور سنتی، R134a عمدتاً با روشهای احتراق و پلاسما درمان میشود، اما احتراق آلودگی ثانویه ایجاد میکند، در حالی که روشهای پلاسما به دماهای بالا نیاز دارند، انرژی زیادی مصرف میکنند و هزینههای تجهیزات را افزایش میدهند. برای رفع این مشکلات، تیم تحقیقاتی فناوری تجزیه کاتالیزوری را توسعه دادند که می تواند در دماهای پایین تر از پلاسما کار کند. آنها دریافتند که اجزای فلزی مانند آهن و آلومینیوم در گل قرمز می توانند با یکدیگر تعامل کنند و یک کاتالیزور تجزیه مبرد قوی و پایدار را تشکیل دهند.
گل قرمز دارای ساختار متخلخل، سطح بزرگ در واحد جرم و پایداری حرارتی بالا است که باعث می شود مواد واکنش به طور موثر جریان پیدا کنند و از تغییر شکل فیزیکی و شیمیایی و آسیب به کاتالیزور جلوگیری می کند. علاوه بر این، گل قرمز همچنین می تواند به عنوان پشتیبان برای ایجاد محیطی مناسب برای واکنش های کاتالیزوری و افزایش دوام و فعالیت کاتالیزور عمل کند.
به منظور تقویت بیشتر اثر تجزیه، تیم تحقیقاتی از یک فرآیند عملیات حرارتی ساده برای ارتقای تعامل اجزای کلسیم، سیلیکون و آلومینیوم برای تشکیل یک ماده مرکب از آلومینات تری کلسیم و فلدسپات آلومینیوم کلسیم استفاده کرد. این ماده معمولاً برای بهبود مقاومت سیمان استفاده می شود. این می تواند نیروی اتصال ذرات کاتالیزور را افزایش دهد و ناحیه واکنش را گسترش دهد و در نتیجه اثر تجزیه را بهبود بخشد.
هیدروژن فلوراید تولید شده در طی تجزیه R134a با اکسید کلسیم واکنش داده و کلسیم فلوراید را تشکیل می دهد. این فلوراید کلسیمی که از نظر شیمیایی پایدار است، یک لایه نازک بر روی سطح کاتالیزور تشکیل می دهد و از کاتالیزور محافظت می کند و از شکست آن جلوگیری می کند.
کاتالیزور توسعه یافته توسط تیم تحقیقاتی نرخ تجزیه بالای بیش از 99 درصد را برای 100 ساعت حفظ کرد که عملکرد تجزیه عالی را نشان داد. از طریق یک فرآیند ساده خشک کردن و خرد کردن، می توان 1 کیلوگرم کاتالیزور در ساعت تولید کرد که برای تولید در مقیاس بزرگ مناسب است.
از آنجایی که مواد اولیه زباله های صنعتی بازیافتی هستند، هزینه ای وجود ندارد که می تواند هزینه های دفع زباله را کاهش دهد و درآمد اضافی ایجاد کند.
دکتر لی زینگن گفت: گل قرمز یک ماده قلیایی قوی است که در صورت انتشار در محیط زیست آلودگی جدی ایجاد می کند، اما هیچ تکنولوژی تصفیه و بازیافت مناسبی وجود نداشته است. فناوری ساخت کاتالیزور که ما توسعه دادیم نه تنها می تواند زباله ها را بازیافت کند و محیط زیست را کاهش دهد. آلودگی، اما همچنین به طور موثر مبردها را با اثر گلخانه ای قوی تجزیه می کند."
