פירוק חומרי קירור עם פסולת תעשייתית

לתהליך יש מספר יתרונות סביבתיים פוטנציאליים: בנוסף להפחתת פליטת גזי חממה, הוא מנצל תוצר לוואי של פסולת תעשייתית רעילה ומהווה חלופה פחות צורכת אנרגיה לשיטות ההשמדה הנוכחיות של HFC.

צוות המחקר של ד"ר Lee Shin-geun במעבדת חומרים מרוכבים מימן של KIER הצליח לפרק את ה-HFC R134a ביעילות של 99% על ידי שימוש ב"בוץ אדום", פסולת תעשייתית שנוצרה במהלך תהליך ייצור האלומיניום, כזרז.

בוץ אדום הוא תוצר לוואי שנותר לאחר שחזור תחמוצת אלומיניום מהמינרל בוקסיט. הוא מכיל תחמוצות של ברזל, אלומיניום וסיליקון, מה שנותן לו צבע אדום. יותר מ-200,000 טון מיוצרים בשנה. רוב הבוץ האדום מסולק כיום בהטמנה באדמה או באגמים, אך הוא בסיסי ביותר ומכיל מתכות כבדות הגורמות לבעיות זיהום קרקע ומים. 

פרסום

בינתיים, R134a מעובד בעיקר באמצעות שיטות בעירה ופלזמה, אך בעירה נוצרת מזהמים משניים והטמפרטורות הגבוהות הנדרשות באמצעות פלזמה דורשות הרבה אנרגיה ועלויות ציוד. 

כדי להתגבר על מגבלות אלו, צוות המחקר פיתח טכנולוגיית פירוק קטליטי שניתן לעבד בטמפרטורות נמוכות יותר מאשר פלזמה. בפרט, צוות המחקר התמקד בעובדה שרכיבי מתכת שונים, כגון ברזל ואלומיניום הכלולים בבוץ אדום, יכולים ליצור אינטראקציה כדי ליצור זרז פירוק קירור חזק ויציב.

לבוץ אדום יש מבנה נקבובי עם שטח פנים גדול ליחידת מסה ויציבות תרמית גבוהה, המאפשר לחומרי התגובה לזרום ביעילות ומדכא דפורמציה פיזיקוכימית והרס של הזרז. בנוסף, הוא פועל כתמיכה המשפרת את העמידות והפעילות של הזרז על ידי יצירת סביבה נוחה לתופעות אינטר-פרציונליות לתגובות קטליטיות כגון ספיחה ואלקטרופורזה. 

על מנת לשפר עוד יותר את ביצועי הפירוק, צוות המחקר יצר את האינטראקציה בין רכיבי סידן, סיליקון ואלומיניום באמצעות תהליך פשוט של טיפול בחום ויצר חומרים מרוכבים של טריקלציום אלומינט וחומרים מרוכבים. זהו חומר המשמש להגברת חוזק המלט, מחזק את החיבור של חלקיקי זרז, ומגדיל את אזור התגובה, ובכך משפר את ביצועי הפירוק. 

פרסום

מימן הפלואוריד שנוצר מפירוק R134a מגיב עם תחמוצת סידן ויוצר סידן פלואוריד. סידן פלואוריד היציב מבחינה כימית יוצר סרט דק על פני הזרז ופועל כמגן להגנה על הזרז, ומונע נטרול. 

אומרים שהזרז שפיתח צוות המחקר הראה ביצועי פירוק קירור מצוינים על ידי שמירה על קצב פירוק גבוה של למעלה מ-99% למשך 100 שעות. בנוסף, ניתן לייצר אותו במהירות של 1 ק"ג לשעה באמצעות תהליך ייבוש וריסוק פשוט, מה שמקל על ייצור המוני. בפרט, מכיוון שהוא מיוצר על ידי מיחזור פסולת תעשייתית, אין עלות לחומרי גלם, וניתן להפחית את עלויות פינוי הפסולת ולהפיק הכנסה נוספת. 

"בוץ אדום הוא חומר אלקליין חזק שיכול לגרום לזיהום סביבתי רציני כאשר הוא משוחרר לסביבה הסובבת, אבל לא הייתה טכנולוגיה מתאימה לעבד ולמחזר אותו", אמר ד"ר לי שין-ג'ון. "טכנולוגיית ייצור הזרז שפיתחנו לא רק מפחיתה את הזיהום הסביבתי על ידי מיחזור פסולת, אלא יכולה גם לפרק חומרי קירור, בעלי אפקט חזק של גזי חממה, עם ביצועים מצוינים".