後処理が難しい産業廃棄物を活用し、二酸化炭素よりも1300倍強力な温室効果ガス「冷媒」を取り除く技術が開発された。
韓国エネルギー技術研究院の水素融合材料研究室、イ・シンギュン博士の研究チームは、アルミニウム製造過程で発生する産業廃棄物「赤い泥（レッドマッド）」を触媒にして、エアコンや冷蔵庫などの家電製品で使われるHFC-134a冷媒を99％の効率で分解することに成功した。
レッドマッドは、ボーキサイトという鉱物から酸化アルミニウムを回収した後の産業廃棄物で、鉄やアルミニウム、ケイ素などの酸化物を含んでいるため赤色を示し、年間およそ20万トン以上発生している。
「HFC-134a」は、従来の冷媒であるCFC（クロロフルオロカーボン）とHCFC（ハイドロクロロフルオロカーボン）を代替するために開発されたHFC（ハイドロフルオロカーボン）系の化合物で、主に冷蔵庫やエアコンなどの冷媒として利用されている。二酸化炭素の1300倍ほど、地球温暖化に影響を及ぼすものとされている。
1トンのアルミニウムを生産する際、副産物として約1〜1.5トンのレッドマッドが発生する。現在、ほとんどのレッドマッドは土地や湖に埋め立てて処理しているが、高いアルカリ性を示すレッドマッドは、重金属を含んでいるため、土壌や水質汚染の問題を引き起こしている。
エアコンや冷蔵装置に使われるこの冷媒HFC-134aは、関連法に基づき廃ガス処理業者を通じて処理されている。主に燃焼やプラズマ法を通じて処理されるが、燃焼過程で窒素酸化物をはじめとする二次汚染物質が発生する。
また、プラズマを利用した高温分解は多くのエネルギーと設備コストが必要である。それに、反応器が大きくなればなるほど効率が低下する問題などもあり、低温で安定し、汚染物質の発生が少ない冷媒を処理する技術が必要とされてきた。
研究チームは、このような限界を克服するために、プラズマに比べて低温で処理可能な触媒分解技術を開発した。特に研究チームは、レッドマッドに含まれる鉄とアルミニウムなどの複数の金属成分が相互作用して、強力で安定した冷媒分解触媒を形成できることに注目した。
レッドマッドは、単位質量当たりの表面積が広く、高い熱安定性を持つ多孔質構造であるおかげで、反応物質が効率的に流れ、触媒の物理化学的変形や破壊を抑制できる。吸着や電気移動などの触媒反応に必要な界面現象が起こりやすい環境を作り出し、触媒の耐久性と活性を向上させる役割を果たす。
研究チームは、分解性能をさらに向上させるため、簡単な熱処理過程を経て、カルシウム（Ca）、ケイ素（Si）、アルミニウム（Al）成分間の相互作用を誘導し、トリカルシウムアルミニート（C3A）とゲレナイト（C2S）の複合物を形成した。これはセメントの強度を高めるために使用される物質で、触媒粒子の結合を強くし、反応面積を増加させ分解性能を向上させる。
HFC-134a分解により生成するフッ化水素（HF）は、酸化カルシウム（CaO）と反応してフッ化カルシウム（CaF2）を形成する。化学的に安定したフッ化カルシウムは、触媒の表面に薄い膜を作り、触媒を保護する盾のような役割を果たし、非活性化を防ぐ。
研究チームが開発した触媒は、100時間の間99%以上の高い分解率を維持し、優れた冷媒分解性能を示した。簡単な乾燥と粉砕工程を通じて、時間当たり1kgを生産することができ、大量生産にも適している。特に産業廃棄物を再利用して作るため、原料投入コストがなく、廃棄物処理コストの削減と追加収益の創出も期待できる。
イ・シンギュン博士は、「レッドマッドは強いアルカリ物質で、周囲の自然に流入された場合、深刻な環境汚染を引き起こす可能性があるが、これを処理、再利用できる技術がなかった。今回開発した触媒製造技術は、廃棄物を再利用して環境汚染を軽減させるだけでなく、強力な温室効果ガス効果を持つ冷媒も優れた性能で分解できる」と述べた。
研究結果（論文名＝Hydrolysis of HFC-134a using a red mud catalyst to reuse an industrial waste）は、国際学術誌「ジャーナル・オブ・インダストリアル・アンド・エンジニアリング・ケミストリー（Journal of Industrial and Engineering Chemistry）」に掲載された。
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