Dlaczego recykling katalizatorów jest taki ważny ?

O tym, że zanieczyszczenie środowiska jest poważnym problemem, nie trzeba nikogo przekonywać. Doskonale zdajemy sobie sprawę również z tego, że naturalne zasoby naszej planety nieubłaganie się kurczą. Nacisk na to, by odzyskiwać to, co odzyskać możemy, a tym samym zmniejszyć ilość odpadów, jest coraz większy. Nic więc dziwnego, że recykling katalizatorów staje się coraz bardziej powszechny. Dlaczego jednak jest tak ważny? Spróbujmy szczegółowo odpowiedzieć na to pytanie.

Czym są katalizatory?

Zacznijmy od tego, czym jest katalizator. Mówiąc najprościej jest to jeden z elementów układu wydechowego samochodu, którego rolą jest wychwytywanie zanieczyszczeń dostających się do powietrza. W wyniku reakcji chemicznych zachodzących wewnątrz katalizatora, w spalinach samochodowych znajduje się znacznie mniejsze stężenie szkodliwych substancji. Katalizatory to rozwiązanie, które pojawiło się w samochodach już kilkanaście lat temu. Obecnie ich posiadanie jest obowiązkowe w przypadku każdego pojazdu.

Budowa

Przyjrzyjmy się teraz jak wygląda budowa katalizatora samochodowego. Zewnętrznie katalizator może przypominać swoim kształtem tłumik samochodowy, jednakże jego wnętrze jest znacznie bardziej rozbudowane. Zewnętrzna warstwa (ta, którą widzimy) wykonana jest z wysokiej jakości stali odpornej na rdzę. W środku układu mamy zaś do czynienia z rdzeniem, którego kanały pokrywane są odpowiednimi pierwiastkami (swoim kształtem przypominają plaster miodu) oraz trzema warstwami metali. Pierwsza z nich to warstwa aktywna wykonana z metali aktywnych, druga to warstwa pośrednia, zaś trzecia uszczelniająca, pełni rolę izolacji cieplnej.

Zasada działania

Jak działa katalizator? Kanaliki, które znajdują się w jego wnętrzu, pokryte są warstwą metali szlachetnych. To właśnie one, pod wpływem wysokiej temperatury w jakiej pracuje katalizator, wchodzą w reakcję chemiczna ze spalinami. Następuje wówczas utlenianie szkodliwych związków chemicznych, znajdujących się w spalinach (takich jak tlenek węgla czy węglowodory). Dzięki temu spaliny samochodowe stają się mniej szkodliwe dla zdrowia i środowiska naturalnego. Skład chemiczny katalizatorów to wspomniane wyżej metale szlachetne, przede wszystkim pallad oraz platyna.

Zastosowanie

Katalizatory samochodowe znajdują obecnie zastosowanie we wszystkich produkowanych samochodach, co wymagane jest przepisami prawa. Coraz częściej katalizatory umieszczane są również w innych pojazdach silnikowych oraz maszynach, które wykorzystują napęd silnikowy.

Jakie rodzaje katalizatorów samochodowych wyróżniamy?

Obecnie w samochodach osobowych oraz ciężarowych możemy znaleźć dwa podstawowe rodzaje katalizatorów – katalizatory ceramiczne oraz katalizatory metalowe. Różni je, jak samo nazewnictwo wskazuje, rodzaj materiału, z jakiego zostały wykonane. Skutkiem tego, ich właściwości również nieco różnią się od siebie. Przyjrzyjmy więc się im nieco bliżej.

Katalizatory ceramiczne

Katalizatory tego typu wykonane są z monolitu ceramicznego o porowatej strukturze. Kanaliki, jakie w nim znajdziemy, pokryte są platyną lub palladem. Katalizatory ceramiczne nagrzewają się wolniej od tych metalowych, są również mniej odporne na działanie wysokich temperatur.

Katalizatory metalowe

Katalizatory metalowe posiadają przekrój plastra miodu, ponieważ składają się z tysięcy drobnych kanalików pokrytych metalami szlachetnymi. Katalizatory tego typu nagrzewają się znacznie szybciej i lepiej radzą sobie z oczyszczaniem spalin. Charakteryzują się również dłuższą żywotnością.

Żywotność katalizatorów

Katalizatory, jak każdy element pojazdu mają określoną żywotność. Co jakiś czas należy więc pamiętać o wymianie tego elementu na nowy. Po ilu latach powinna nastąpić wymiana katalizatora? Wszystko zależy od tego, z jakich materiałów został wykonany, ilości pokonywanych przez nas kilometrów, a nawet stylu jazdy. Dlatego też znacznie lepszym sposobem na ocenienie żywotności katalizatora jest mierzenie liczby kilometrów przejechanych przez pojazd. Starsze katalizatory należało wymieniać po 100 000 przejechanych kilometrów. Obecnie, nowoczesne rozwiązania montowane w samochodach są znacznie trwalsze. Szacuje się, że ich żywotność to około 150 000 przejechanych kilometrów. Jeśli mamy wątpliwości czy katalizator w naszym pojeździe spełnia swoją rolę, warto przeprowadzić badanie emisji spalin, które jednoznacznie odpowie nam na pytanie dotyczące skuteczności działania układu.

Odzysk metali szlachetnych z katalizatorów

Wiemy już, że w katalizatorach znajduje się wiele metali szlachetnych, które z powodzeniem mogą zostać wykorzystane powtórnie. Jak odzyskać poszczególne z nich? Recykling katalizatorów samochodowych zawsze dopasowany jest do rodzaju metalu, który chcemy odzyskać. Sprawdźmy więc, jak to wygląda w poszczególnych przypadkach.

Odzyskiwanie platyny

Zawartość platyny w katalizatorze jest stosunkowo niewielka, dlatego też recykling pojedynczych katalizatorów zwyczajnie się nie opłaca. Najczęściej, metal ten odzyskuje się na drodze procesów pirometalurgicznych oraz hydrometalurgicznych, które stają się coraz bardziej popularne. Z jednego katalizatora możemy odzyskać kilka gram platyny. Nie brzmi to zbyt imponująco? Być może, warto jednak zdać sobie sprawę, że w przypadku odzyskiwania metali szlachetnych z dwóch ton katalizatorów jesteśmy w stanie uniknąć wydobycia aż 150 ton rudy.

Odzyskiwanie palladu

Pallad jest metalem znacznie tańszym od platyny, nie oznacza to jednak, że odzyskiwanie palladu nie jest uzasadnione. Tym bardziej, że metal ten możemy uzyskać podczas tych samych procesów, które służą odzyskaniu platyny. Pallad to metal, który znajduje zastosowanie przede wszystkim w branży motoryzacyjnej, gdzie coraz częściej zastępuje drogą platynę.

Odzyskiwanie rodu

Kolejnym metalem, który możemy odzyskać podczas recyklingu katalizatorów samochodowych, jest rod. Odzyskiwanie tego pierwiastka ma ogromne znaczenie, ponieważ znajduje on szerokie zastosowanie w wielu branżach, tymczasem występuje w środowisku naturalnym w naprawdę śladowych ilościach.

Sposoby odzyskiwania metali szlachetnych z katalizatorów

W zależności od tego, jaki rodzaj materiału chcemy odzyskać, musimy zastosować odpowiednią technikę, która pozwoli nam zminimalizować straty. Początkowo wykorzystuje się spektrometry aby ocenić skład danego katalizatora oraz zidentyfikować występujące w nim metale szlachetne. Zajmuje się tym profesjonalne laboratorium analiz. Kolejnym krokiem jest właściwe odzyskiwanie metali oraz innych materiałów (takich jak np. ceramika).

Wypłukiwanie platyny

Jednym z najskuteczniejszych sposobów na odzyskanie metali szlachetnych jest wypłukiwanie platyny. W jaki sposób przebiega ten proces? To bardzo proste. W procesie tym wykorzystuje się ciekłe metale, w których umieszcza się katalizator. Metal krąży w obiegu zamkniętym wypłukując platynę i wykorzystując do tego celu pole elektromagnetyczne. Rozwiązanie to pozwala uniknąć konieczności rozdrabniania platyny oraz podgrzewania katalizatora do wyjątkowo wysokich temperatur.

Rozdrabniane ceramiki i metalu

W recyklingu katalizatorów odzyskuje się nie tylko metale szlachetne, ale również inne materiały, takie jak ceramika i metal. One również mogą zostać bowiem wykorzystane ponownie. W tym celu, wykorzystuje się młyny kulkowe, które są w stanie poradzić sobie ze zmieleniem i przesianiem nawet bardzo twardych materiałów.

Recykling katalizatorów – wpływ na środowisko

Nie da się ukryć, że recykling katalizatorów ma naprawdę pozytywny wpływ na środowisko naturalne. Wśród korzyści płynących z odzyskiwania platyny oraz innych metali wymienić możemy między innymi ograniczenie składowej ilości odpadów, oszczędzanie rzadkich zasobów naturalnych, których źródła są coraz mniejsze i trudniejsze do odnalezienia, a także zmniejszenie zużycia energii, która potrzebna jest do pozyskiwania tychże metali w kopalniach. Musimy również zdawać sobie sprawę z tego, że ponowne wykorzystanie metali szlachetnych, które znajdują się w katalizatorach, zmniejsza zanieczyszczenie środowiska innymi metalami, które niestety są wydobywane podczas pracy w kopalni. Przykładowo – 1 kilogram platyny wymaga wydobycia aż 150 ton rudy, w której skład, oprócz platyny, wchodzą związki takie jak miedź, nikiel, żelazo, siarka czy arsen, które są w tym przypadku niewykorzystywane. Nie sposób nie wspomnieć również o tym, że recykling katalizatorów ma nie tylko pozytywny wpływ na ekologię, ale również opłaca się pod kątem ekonomicznym.