Décomposition des Réfrigérants : Une Avancée Écologique Grâce aux Déchets Industriels
Une Technologie Innovante pour Lutter Contre les Gaz à Effet de Serre
Une équipe de recherche a mis au point une technologie capable de décomposer les réfrigérants, des gaz à effet de serre dont le potentiel de réchauffement climatique est 1 300 fois supérieur à celui du dioxyde de carbone, en utilisant des déchets industriels difficiles à gérer.
Catalyseur à Partir de Déchets : Une Solution Prometteuse
Le Dr. Ryi Shin-kun et son équipe du Laboratoire des Matériaux de Convergence Hydrogène de l’Institut Coréen de Recherche Énergétique (KIER) ont réussi à créer un catalyseur à partir de « boues rouges », un sous-produit de la production d’aluminium. Ce catalyseur permet de décomposer le réfrigérant HFC-134a, couramment utilisé dans les appareils ménagers tels que les climatiseurs et les réfrigérateurs, avec une efficacité impressionnante de 99 %.
Les Boues Rouges : Un Déchet à Valoriser
Les boues rouges sont un résidu industriel généré lors de l’extraction de l’oxyde d’aluminium à partir de la bauxite. Elles contiennent des oxydes de fer, d’aluminium, de silicium et d’autres éléments, leur conférant une couleur rouge caractéristique. Chaque année, plus de 200 000 tonnes de boues rouges sont produites, mais la plupart sont actuellement éliminées par mise en décharge ou déversement dans des lacs, ce qui pose de graves problèmes de pollution des sols et des eaux en raison de leur forte alcalinité et de leur teneur en métaux lourds.
Un Problème Environnemental Majeur : Les HFC
Le HFC-134a, un membre de la série des hydrofluorocarbures, a été développé pour remplacer les réfrigérants traditionnels tels que les CFC et les HCFC. Utilisé principalement dans les systèmes de réfrigération, il présente un potentiel de réchauffement global (PRG) 1 300 fois supérieur à celui du dioxyde de carbone. Actuellement, les entreprises de traitement des gaz résiduels s’attaquent à la décomposition de ce réfrigérant par combustion ou par des méthodes plasma, mais ces techniques génèrent des polluants secondaires et nécessitent des coûts énergétiques élevés.
Une Nouvelle Approche : La Décomposition Catalytique
Pour surmonter ces défis, l’équipe de recherche a développé une technologie de décomposition catalytique fonctionnant à des températures plus basses que celles requises pour la combustion ou le plasma. En exploitant les divers composants métalliques présents dans les boues rouges, tels que le fer et l’aluminium, ils ont créé un catalyseur puissant et stable pour la décomposition des réfrigérants.
Propriétés Avancées du Catalyseur
Le fer et l’aluminium représentent plus de 50 % des boues rouges et sont essentiels pour le processus de décomposition du HFC-134a. La structure poreuse des boues rouges, avec une grande surface par unité de masse et une haute stabilité thermique, permet un flux efficace des réactifs tout en inhibant la dégradation du catalyseur. Cela favorise également des phénomènes interfaciaux cruciaux pour les réactions catalytiques, augmentant ainsi la durabilité et l’activité du catalyseur.
Amélioration des Performances de Décomposition
Pour optimiser encore la performance de décomposition, l’équipe a utilisé un traitement thermique simple pour favoriser les interactions entre le calcium, le silicium et l’aluminium, formant des matériaux composites tels que le tricalcium aluminate et la gehlenite. Ces matériaux, utilisés pour renforcer le ciment, améliorent la liaison des particules de catalyseur et augmentent la surface de réaction, ce qui améliore les performances de décomposition.
Un Catalyseur Efficace et Écologique
Le catalyseur développé a montré des performances exceptionnelles, maintenant un taux de décomposition supérieur à 99 % pendant 100 heures. Sa production est réalisable à un rythme d’un kilogramme par heure grâce à des processus simples de séchage et de broyage, ce qui le rend adapté à une production à grande échelle. Étant donné qu’il est fabriqué à partir de déchets industriels, il n’engendre pas de coûts de matières premières et peut réduire les coûts d’élimination des déchets tout en générant potentiellement des revenus supplémentaires.
Conclusion : Une Avancée Écologique Significative
Le Dr. Ryi a déclaré : « Les boues rouges sont des substances fortement alcalines qui peuvent causer une pollution environnementale sévère si elles sont libérées dans l’environnement. Cependant, il n’existait pas de technologies adéquates pour les traiter et les recycler. La technologie de fabrication de catalyseurs développée non seulement recycle les déchets pour réduire la pollution environnementale, mais décompose également efficacement les réfrigérants, qui ont un fort effet de gaz à effet de serre, avec d’excellentes performances. »
Informations Complémentaires :
In-Heon Kwak et al, Hydrolyse de HFC-134a à l’aide d’un catalyseur de boues rouges pour réutiliser un déchet industriel, Journal of Industrial and Engineering Chemistry (2024). DOI: 10.1016/j.jiec.2024.02.013
