Il gruppo di ricerca del Dr. Ryi, Shin-kun, presso l’Hydrogen Convergence Materials Lab del Korea Institute of Energy Research (KIER), afferma di aver sviluppato con successo un catalizzatore a partire da rifiuti industriali noti come “fanghi rossi”, un sottoprodotto della produzione di alluminio. Questo catalizzatore sembrerebbe in grado di decomporre il refrigerante HFC-134a con un’efficienza del 99%.
Si definiscono fanghi rossi quei sottoprodotti industriali che rimangono dopo l’estrazione dell’ossido di alluminio dal minerale bauxite. Essi contengono ossidi di ferro, alluminio, silicio e altri elementi che gli conferiscono un colore rosso. Se ne producono più di 200.000 tonnellate all’anno. Quando si produce una tonnellata di alluminio, come sottoprodotto si generano da 1 a 1,5 tonnellate di fango rosso. Attualmente, la maggior parte dei fanghi rossi viene smaltita in discarica o scaricata nei laghi (!!). A causa dell’elevata alcalinità e del contenuto di metalli pesanti, i fanghi rossi pongono notevoli problemi di inquinamento del suolo e delle acque. Tra l’ altro: questo parla a favore del rlo di alluminio!
Nel frattempo, il refrigerante HFC-134a, utilizzato nei condizionatori d’aria e nei sistemi di refrigerazione, viene trattato dalle aziende che si occupano del trattamento dei gas di scarico secondo le leggi vigenti. Viene trattato principalmente con metodi di combustione e al plasma. Tuttavia, la combustione genera inquinanti secondari come gli ossidi di azoto, mentre la decomposizione ad alta temperatura tramite plasma richiede notevoli costi energetici e di attrezzature. Inoltre, con l’aumento delle dimensioni del reattore, l’efficienza diminuisce. Pertanto, è necessaria una tecnologia in grado di eliminare stabilmente i refrigeranti a basse temperature con una generazione minima di inquinanti.
Per superare queste limitazioni, il team di ricerca ha sviluppato una tecnologia di decomposizione catalitica in grado di operare a temperature inferiori rispetto ai metodi di combustione e al plasma. I ricercatori si sono concentrati sul fatto che i vari componenti metallici del fango rosso, come il ferro e l’alluminio, possono interagire per formare un catalizzatore potente e stabile per la decomposizione dei refrigeranti.
Il ferro e l’alluminio costituiscono oltre il 50% del fango rosso.
Il fango rosso ha una struttura porosa con un’ampia superficie per unità di massa e un’elevata stabilità termica, che consente ai reagenti di fluire in modo efficiente e inibisce la degradazione fisica e chimica del catalizzatore. Inoltre, crea un ambiente ottimale per i fenomeni interfacciali come l’adsorbimento e l’elettromigrazione, essenziali per le reazioni catalitiche, migliorando così la durata e l’attività del catalizzatore.
Per migliorare ulteriormente le prestazioni di decomposizione, il team di ricerca ha impiegato un semplice processo di trattamento termico per indurre interazioni tra i componenti di calcio (Ca), silicio (Si) e alluminio (Al), formando un materiale composito di alluminato tricalcico (C3A) e gehlenite (C2S). Questi materiali, utilizzati per aumentare la resistenza del cemento, rafforzano il legame delle particelle di catalizzatore e aumentano la superficie di reazione, migliorando così le prestazioni di decomposizione.
Inoltre, il fluoruro di idrogeno (HF) prodotto durante la decomposizione di HFC-134a reagisce con l’ossido di calcio (CaO) per formare fluoruro di calcio (CaF2). Il fluoruro di calcio, chimicamente stabile, forma una sottile pellicola sulla superficie del catalizzatore, agendo come uno scudo protettivo per prevenire la disattivazione e proteggere il catalizzatore.
Il catalizzatore sviluppato dal team di ricerca ha dimostrato eccellenti prestazioni di decomposizione del refrigerante, mantenendo un alto tasso di decomposizione di oltre il 99% per 100 ore. Inoltre, può essere prodotto alla velocità di 1 kg all’ora attraverso semplici processi di essiccazione e macinazione su scala di laboratorio, rendendolo adatto alla produzione di massa su scala reale. In particolare, essendo prodotto riciclando rifiuti industriali, non comporta costi per le materie prime e può ridurre i costi di smaltimento dei rifiuti, generando potenzialmente ulteriori entrate.
Il dottor Ryi, Shin-kun, responsabile della ricerca, ha dichiarato: «Il fango rosso è una sostanza fortemente alcalina che può causare un grave inquinamento ambientale se entra nell’ambiente circostante, ma non esistono tecnologie adatte a trattarlo e riciclarlo». E ha aggiunto: «La tecnologia di produzione dei catalizzatori sviluppata non solo ricicla i rifiuti per ridurre l’inquinamento ambientale, ma decompone efficacemente i refrigeranti, che hanno un forte effetto serra, con prestazioni eccellenti».
Nel frattempo, questa ricerca è stata condotta con il supporto del progetto di R&S del Korea Institute of Energy Research (KIER). I risultati della ricerca sono stati pubblicati sulla rivista di fama internazionale Journal of Industrial and Engineering Chemistry.
