I ricercatori del Korea Institute of Energy Research (KIER) hanno sviluppato una nuova tecnologia per decomporre il refrigerante R134a utilizzando rifiuti industriali.
La tecnologia presenta diversi potenziali vantaggi ambientali: ridurrebbe le emissioni di gas serra, utilizzerebbe un sottoprodotto industriale tossico e sarebbe più efficiente dal punto di vista energetico rispetto ai metodi di distruzione degli HFC esistenti.
Presso il KIER Hydrogen Composites Laboratory, il gruppo di ricerca del Dr. Lee Shin-geun ha decomposto con successo l'HFC R134a con un'efficienza del 99% utilizzando il "fango rosso" come catalizzatore.
Materie prime di fango rosso di scarto industriale (a sinistra) Catalizzatore di fango rosso trasformato in pellet (a destra)
Il fango rosso è un sottoprodotto della produzione di alluminio, contenente ossidi di ferro, alluminio e silicio, ed è di colore rosso. Ogni anno ne vengono prodotte più di 200000 tonnellate. Attualmente, la maggior parte del fango rosso viene smaltito in discarica, ma è altamente alcalino e contiene metalli pesanti, che possono inquinare il suolo e l’acqua.
Tradizionalmente, l’R134a viene trattato principalmente mediante combustione e metodi al plasma, ma la combustione produce inquinamento secondario, mentre i metodi al plasma richiedono temperature elevate, consumano molta energia e aumentano i costi delle apparecchiature. Per affrontare questi problemi, il gruppo di ricerca ha sviluppato una tecnologia di decomposizione catalitica in grado di funzionare a temperature più basse rispetto al plasma. Hanno scoperto che i componenti metallici come ferro e alluminio nel fango rosso possono interagire tra loro per formare un catalizzatore di decomposizione del refrigerante potente e stabile.
Il fango rosso ha una struttura porosa, un'ampia superficie per unità di massa ed elevata stabilità termica, che consente ai materiali di reazione di fluire in modo efficiente e previene la deformazione fisica e chimica e il danneggiamento del catalizzatore. Inoltre, il fango rosso può anche servire come supporto per fornire un ambiente favorevole alle reazioni catalitiche e migliorare la durabilità e l'attività del catalizzatore.
Per migliorare ulteriormente l'effetto della decomposizione, il gruppo di ricerca ha utilizzato un semplice processo di trattamento termico per promuovere l'interazione di componenti di calcio, silicio e alluminio per formare un materiale composito di alluminato tricalcico e feldspato di calcio e alluminio. Questo materiale viene solitamente utilizzato per migliorare la resistenza del cemento. Può aumentare la forza legante delle particelle del catalizzatore ed espandere l'area di reazione, migliorando così l'effetto di decomposizione.
L'acido fluoridrico prodotto durante la decomposizione dell'R134a reagisce con l'ossido di calcio per formare fluoruro di calcio. Questo fluoruro di calcio chimicamente stabile forma una pellicola sottile sulla superficie del catalizzatore, proteggendo il catalizzatore e impedendone il cedimento.
Il catalizzatore sviluppato dal gruppo di ricerca ha mantenuto un tasso di decomposizione elevato superiore al 99% per 100 ore, mostrando eccellenti prestazioni di decomposizione. Attraverso un semplice processo di essiccazione e frantumazione, è possibile produrre 1 kg di catalizzatore all'ora, il che è conveniente per la produzione su larga scala.
Poiché le materie prime provengono da rifiuti industriali riciclati, non vi è alcun costo, il che può ridurre i costi di smaltimento dei rifiuti e creare entrate aggiuntive.
Il dottor Li Xingen ha affermato: "Il fango rosso è una sostanza fortemente alcalina che causerà un grave inquinamento se rilasciata nell'ambiente, ma non esiste una tecnologia di trattamento e riciclaggio adeguata. La tecnologia di produzione del catalizzatore che abbiamo sviluppato non solo può riciclare i rifiuti e ridurre l'impatto ambientale". inquinamento, ma anche decomporre in modo efficiente i refrigeranti con un forte effetto serra."
