חוקרים במכון קוריאה לחקר האנרגיה (KIER) פיתחו טכנולוגיה חדשה לפירוק קירור R134a באמצעות פסולת תעשייתית.
לטכנולוגיה יש כמה יתרונות סביבתיים פוטנציאליים: היא תפחית את פליטת גזי חממה, תנצל תוצר לוואי תעשייתי רעיל ותהיה יעילה יותר באנרגיה משיטות הרס HFC קיימות.
במעבדת KIER לחומרי מימן, צוות המחקר של ד"ר לי שין-ג'ון פירק בהצלחה את HFC R134a ביעילות של 99% על ידי שימוש ב"בוץ אדום" כזרז.
פסולת תעשייתית חומרי גלם של בוץ אדום (משמאל) זרז בוץ אדום עשוי לכדורים (מימין)
בוץ אדום הוא תוצר לוואי של ייצור אלומיניום, המכיל תחמוצות ברזל, אלומיניום וסיליקון, וצבעו אדום. יותר מ-200,000 טון מיוצרים מדי שנה. נכון לעכשיו, רוב הבוץ האדום מסולק במזבלה, אך הוא בסיסי ביותר ומכיל מתכות כבדות, שעלולות לזהם אדמה ומים.
באופן מסורתי, R134a מטופל בעיקר בשיטות בעירה ופלזמה, אך בעירה מייצרת זיהום משני, בעוד ששיטות פלזמה דורשות טמפרטורות גבוהות, צורכות הרבה אנרגיה ומעלות את עלויות הציוד. כדי לטפל בבעיות אלו, צוות המחקר פיתח טכנולוגיית פירוק קטליטי שיכולה לפעול בטמפרטורות נמוכות יותר מאשר פלזמה. הם גילו שרכיבי מתכת כגון ברזל ואלומיניום בבוץ אדום יכולים לקיים אינטראקציה זה עם זה כדי ליצור זרז פירוק עוצמתי ויציב של נוזל קירור.
לבוץ אדום יש מבנה נקבובי, שטח פנים גדול ליחידת מסה ויציבות תרמית גבוהה, המאפשרים זרימה יעילה של חומרי התגובה ומונעים דפורמציה פיזית וכימית ופגיעה בזרז. בנוסף, בוץ אדום יכול לשמש גם כתמיכה כדי לספק סביבה תורמת לתגובות קטליטיות ולשפר את העמידות והפעילות של הזרז.
על מנת להגביר עוד יותר את אפקט הפירוק, צוות המחקר השתמש בתהליך פשוט של טיפול בחום כדי לקדם את האינטראקציה של רכיבי סידן, סיליקון ואלומיניום ליצירת חומר מרוכב של טריקלציום אלומינאט ופלדספאר סידן אלומיניום. חומר זה משמש בדרך כלל לשיפור חוזק המלט. זה יכול לשפר את כוח הקישור של חלקיקי זרז ולהרחיב את אזור התגובה, ובכך לשפר את אפקט הפירוק.
מימן הפלואוריד שנוצר במהלך הפירוק של R134a מגיב עם תחמוצת סידן ויוצר סידן פלואוריד. סידן פלואוריד יציב כימית זה יוצר סרט דק על פני הזרז, מגן על הזרז ומונע ממנו להיכשל.
הזרז שפותח על ידי צוות המחקר שמר על קצב פירוק גבוה של יותר מ-99% במשך 100 שעות, והראה ביצועי פירוק מצוינים. בתהליך ייבוש וריסוק פשוט ניתן לייצר 1 ק"ג זרז לשעה, דבר נוח לייצור בקנה מידה גדול.
מכיוון שחומרי הגלם הם פסולת תעשייתית ממוחזרת, אין עלות, מה שיכול להוזיל את עלויות פינוי הפסולת וליצור הכנסה נוספת.
ד"ר לי שינגן אמר: "בוץ אדום הוא חומר אלקליין חזק שיגרום לזיהום רציני כאשר ישוחרר לסביבה, אך לא הייתה טכנולוגיית טיפול ומחזור מתאים. טכנולוגיית ייצור הזרז שפיתחנו יכולה לא רק למחזר פסולת ולהפחית את הסביבה. זיהום, אבל גם מפרק ביעילות חומרי קירור עם אפקט חממה חזק".
