Investigadores del Instituto Coreano de Investigación Energética (KIER) han desarrollado una nueva tecnología para descomponer el refrigerante R134a utilizando residuos industriales.
La tecnología tiene varias ventajas ambientales potenciales: reduciría las emisiones de gases de efecto invernadero, utilizaría un subproducto industrial tóxico y sería más eficiente energéticamente que los métodos de destrucción de HFC existentes.
En el Laboratorio de Compuestos de Hidrógeno de KIER, el equipo de investigación del Dr. Lee Shin-geun descompuso con éxito el HFC R134a con una eficiencia del 99 % utilizando "lodo rojo" como catalizador.
Materias primas de lodo rojo de desecho industrial (izquierda) Catalizador de lodo rojo convertido en gránulos (derecha)
El lodo rojo es un subproducto de la producción de aluminio, contiene óxidos de hierro, aluminio y silicio, y es de color rojo. Cada año se producen más de 200,000 toneladas. Actualmente, la mayor parte del lodo rojo se elimina en vertederos, pero es muy alcalino y contiene metales pesados, que pueden contaminar el suelo y el agua.
Tradicionalmente, el R134a se trata principalmente mediante métodos de combustión y plasma, pero la combustión produce contaminación secundaria, mientras que los métodos de plasma requieren altas temperaturas, consumen mucha energía y aumentan los costos de los equipos. Para abordar estos problemas, el equipo de investigación desarrolló una tecnología de descomposición catalítica que puede funcionar a temperaturas más bajas que el plasma. Descubrieron que los componentes metálicos como el hierro y el aluminio en el lodo rojo pueden interactuar entre sí para formar un catalizador de descomposición de refrigerante potente y estable.
El lodo rojo tiene una estructura porosa, una gran superficie por unidad de masa y una alta estabilidad térmica, lo que permite que los materiales de reacción fluyan eficientemente y evita la deformación física y química y el daño al catalizador. Además, el lodo rojo también puede servir como soporte para proporcionar un entorno propicio para reacciones catalíticas y mejorar la durabilidad y actividad del catalizador.
Para mejorar aún más el efecto de descomposición, el equipo de investigación utilizó un proceso de tratamiento térmico simple para promover la interacción de los componentes de calcio, silicio y aluminio para formar un material compuesto de aluminato tricálcico y feldespato de calcio y aluminio. Este material se suele utilizar para mejorar la resistencia del cemento. Puede mejorar la fuerza de unión de las partículas del catalizador y ampliar el área de reacción, mejorando así el efecto de descomposición.
El fluoruro de hidrógeno producido durante la descomposición del R134a reacciona con el óxido de calcio para formar fluoruro de calcio. Este fluoruro de calcio químicamente estable forma una película delgada sobre la superficie del catalizador, protegiéndolo y evitando que falle.
El catalizador desarrollado por el equipo de investigación mantuvo una alta tasa de descomposición de más del 99 % durante 100 horas, mostrando un excelente rendimiento de descomposición. Mediante un sencillo proceso de secado y trituración, se puede producir 1 kg de catalizador por hora, lo que resulta conveniente para la producción a gran escala.
Dado que las materias primas son desechos industriales reciclados, no tienen ningún costo, lo que puede reducir los costos de eliminación de desechos y generar ingresos adicionales.
El Dr. Li Xingen dijo: "El lodo rojo es una sustancia alcalina fuerte que causará una contaminación grave cuando se libera al medio ambiente, pero no ha existido una tecnología de tratamiento y reciclaje adecuada. La tecnología de fabricación de catalizadores que desarrollamos no solo puede reciclar desechos y reducir el impacto ambiental. contaminación, sino que también descompone eficientemente refrigerantes con un fuerte efecto invernadero".
