Mit tartalmaz egy katalizátor?

A katalizátor egyik legfontosabb és legdrágább alkotóeleme egy autó hajtásrendszerének, melynek szerepe a füstgázokat az égési folyamat során képződő nagyon káros anyagokból sokkal kevésbé káros anyagokká és egyszerű vegyületekké bontani, amelyeket könnyebben felvesz a környezet. A mai autók többsége legalább egy katalizátort tartalmaz.

Ebben a cikkben arról fogunk beszélni, hogy milyen összetevőket találunk egy katalizátorban.

Általában a legtöbb katalizátorban a használt katalitikus anyag platina, ritka fémekkel, mint a palládium vagy a ródium. Ezek a fémek nem csak rendkívül ritkák és drágák, hanem széles körben felhasználhatók más területeken is, a katalizátorokon kívül, ami még értékesebbé teszi őket. A platina például főként fogorvoslásban és elektronikai alkatrészekben használatos, valamint ékszereken is megtalálható, míg a palládiumot üzemanyagcella technológiákban alkalmazzák. A környezetvédelemmel és a recyclinggel foglalkozó kutatók szerint például 2010-ben a használt katalizátorok újrahasznosításából visszanyert drágafémek összértéke meghaladta a 3 milliárd dollárt.

A katalizátoron belül található drágafémek visszanyerési értékét meghatározni a katalizátor összetételét és a benne lévő drágafémek arányát kell ismerni. Általában az autókatalizátorok egy kerámi szubsztrátumból állnak, főleg cordieritből, amely tartalmaz egy drágafémet, vagy fém szubsztrátumból, amely alumíniumot és drágafémeket tartalmaz. Korábban a drágafémek használatának koncentrációi és arányai meglehetősen állandóak voltak, így elég könnyű volt meghatározni a katalizátorban található drágafémek össztömegét. Azonban jelenleg a katalizátorok gyártási technológiája fejlődött, és a súlyozások már nem ugyanazok, valamint a drágafémek ára jelentősen nőtt és a piaci kereslettel függően ingadozik. Ráadásul a megengedett maximális kibocsátási szint folyamatosan csökkent, ami arra kényszerítette az autógyártókat, hogy javítsák a katalizátorok teljesítményét, ami miatt a katalizátorok összetételének módosítása is szükségessé vált.

Jelenleg egy katalizátor drágafém összetételét nagymértékben meghatározza a motortípus, a használt üzemanyag és az autó teljesítménye, és egyre több autó gyárilag két katalizátort tartalmaz. Általában a drágafémeket különböző kombinációkban használják, de a platina soha nem hiányzik a katalizátorból. Amikor autókatalizátorokat próbálnak újrahasznosítani, általában 15-20 éves autókat vesznek figyelembe. A katalizátor méretétől és az autó teljesítményétől függően egy katalizátorból 2-15 gramm drágafém visszanyerhető. Ezen felül a használt katalizátorból visszanyerhető drágafémek értéke 300-400 dollár is lehet, és ez az összeg akár több ezer dollárra is emelkedhet, ha egy nagy teljesítményű és hatékony katalizátorról van szó.

Amikor egy vállalat megpróbálja újrahasznosítani a katalizátorokat, gyorsan és pontosan meg kell határoznia az egyes fémek tartalmát minden típusú katalizátorban. Azonban nincs olyan módszer, amellyel közvetlen elemzés végezhető az anyagokon anélkül, hogy magát a mintát tesztelnék. A kerámia szubsztrátummal rendelkező katalizátorok esetében azokat először eltávolítják a fémházukból, majd a kerámiát összetörlik és aprítják.

Másrészről, a fém katalizátorok esetében először aprítják és darálják, majd mágnesek segítségével elválasztják a fémrészeket és eltávolítják azokat az összetevőket, amelyek nem tartalmaznak drágafémeket. Általában a fémkatalizátorok sokkal nyereségesebbek és keresettebbek ezen a területen. Bármilyen módszert is alkalmaznak, a végén a anyagokat porrá őrlik és mintavételezik, majd azokat röntgensugár-fluoreszcencia technológiával ellenőrzik. Az X-sugáranalízis a laboratóriumi módszereknél hatékonyabb módszernek számít.