कोरिया इंस्टीट्यूट ऑफ एनर्जी रिसर्च (KIER) के शोधकर्ताओं ने औद्योगिक कचरे का उपयोग करके R134a रेफ्रिजरेंट को विघटित करने के लिए एक नई तकनीक विकसित की है।
प्रौद्योगिकी के कई संभावित पर्यावरणीय लाभ हैं: यह ग्रीनहाउस गैस उत्सर्जन को कम करेगा, जहरीले औद्योगिक उपोत्पाद का उपयोग करेगा और मौजूदा एचएफसी विनाश विधियों की तुलना में अधिक ऊर्जा कुशल होगा।
KIER हाइड्रोजन कंपोजिट प्रयोगशाला में, डॉ. ली शिन-ग्यून की अनुसंधान टीम ने उत्प्रेरक के रूप में "लाल मिट्टी" का उपयोग करके 99% दक्षता के साथ HFC R134a को सफलतापूर्वक विघटित किया।
औद्योगिक अपशिष्ट लाल मिट्टी का कच्चा माल (बाएं) छर्रों में बनाया गया लाल मिट्टी उत्प्रेरक (दाएं)
लाल मिट्टी एल्यूमीनियम उत्पादन का एक उपोत्पाद है, जिसमें लोहा, एल्यूमीनियम और सिलिकॉन ऑक्साइड होते हैं, और इसका रंग लाल होता है। प्रत्येक वर्ष 200,{1}} टन से अधिक का उत्पादन किया जाता है। वर्तमान में, अधिकांश लाल मिट्टी का निपटान लैंडफिल द्वारा किया जाता है, लेकिन यह अत्यधिक क्षारीय होती है और इसमें भारी धातुएँ होती हैं, जो मिट्टी और पानी को प्रदूषित कर सकती हैं।
परंपरागत रूप से, R134a का उपचार मुख्य रूप से दहन और प्लाज्मा विधियों द्वारा किया जाता है, लेकिन दहन द्वितीयक प्रदूषण पैदा करता है, जबकि प्लाज्मा विधियों के लिए उच्च तापमान की आवश्यकता होती है, बहुत अधिक ऊर्जा की खपत होती है और उपकरण की लागत बढ़ जाती है। इन समस्याओं के समाधान के लिए, अनुसंधान दल ने एक उत्प्रेरक अपघटन तकनीक विकसित की जो प्लाज्मा से कम तापमान पर काम कर सकती है। उन्होंने पाया कि लाल मिट्टी में लोहा और एल्यूमीनियम जैसे धातु घटक एक शक्तिशाली और स्थिर रेफ्रिजरेंट अपघटन उत्प्रेरक बनाने के लिए एक दूसरे के साथ बातचीत कर सकते हैं।
लाल मिट्टी में एक छिद्रपूर्ण संरचना, प्रति इकाई द्रव्यमान का एक बड़ा सतह क्षेत्र और उच्च तापीय स्थिरता होती है, जो प्रतिक्रिया सामग्री को कुशलतापूर्वक प्रवाहित करने में सक्षम बनाती है और उत्प्रेरक को भौतिक और रासायनिक विरूपण और क्षति को रोकती है। इसके अलावा, लाल मिट्टी उत्प्रेरक प्रतिक्रियाओं के लिए अनुकूल वातावरण प्रदान करने और उत्प्रेरक की स्थायित्व और गतिविधि को बढ़ाने में सहायता के रूप में भी काम कर सकती है।
अपघटन प्रभाव को और बढ़ाने के लिए, अनुसंधान टीम ने ट्राईकैल्शियम एल्युमिनेट और कैल्शियम एल्यूमीनियम फेल्डस्पार की एक मिश्रित सामग्री बनाने के लिए कैल्शियम, सिलिकॉन और एल्यूमीनियम घटकों की परस्पर क्रिया को बढ़ावा देने के लिए एक सरल ताप उपचार प्रक्रिया का उपयोग किया। इस सामग्री का उपयोग आमतौर पर सीमेंट की मजबूती में सुधार के लिए किया जाता है। यह उत्प्रेरक कणों के बंधन बल को बढ़ा सकता है और प्रतिक्रिया क्षेत्र का विस्तार कर सकता है, जिससे अपघटन प्रभाव में सुधार हो सकता है।
R134a के अपघटन के दौरान उत्पन्न हाइड्रोजन फ्लोराइड कैल्शियम ऑक्साइड के साथ प्रतिक्रिया करके कैल्शियम फ्लोराइड बनाता है। यह रासायनिक रूप से स्थिर कैल्शियम फ्लोराइड उत्प्रेरक की सतह पर एक पतली फिल्म बनाता है, जो उत्प्रेरक की रक्षा करता है और इसे विफल होने से बचाता है।
शोध दल द्वारा विकसित उत्प्रेरक ने उत्कृष्ट अपघटन प्रदर्शन दिखाते हुए 100 घंटों तक 99% से अधिक की उच्च अपघटन दर बनाए रखी। एक साधारण सुखाने और कुचलने की प्रक्रिया के माध्यम से, प्रति घंटे 1 किलो उत्प्रेरक का उत्पादन किया जा सकता है, जो बड़े पैमाने पर उत्पादन के लिए सुविधाजनक है।
चूंकि कच्चा माल पुनर्चक्रित औद्योगिक अपशिष्ट है, इसलिए इसकी कोई लागत नहीं है, जिससे अपशिष्ट निपटान लागत कम हो सकती है और अतिरिक्त आय उत्पन्न हो सकती है।
डॉ. ली ज़िंगन ने कहा: "लाल मिट्टी एक मजबूत क्षारीय पदार्थ है जो पर्यावरण में जारी होने पर गंभीर प्रदूषण का कारण बनेगा, लेकिन कोई उपयुक्त उपचार और रीसाइक्लिंग तकनीक नहीं है। हमारे द्वारा विकसित उत्प्रेरक निर्माण तकनीक न केवल कचरे को रीसायकल कर सकती है और पर्यावरण को कम कर सकती है प्रदूषण, लेकिन एक मजबूत ग्रीनहाउस प्रभाव के साथ रेफ्रिजरेंट को कुशलतापूर्वक विघटित भी करता है।"
