Inovace v oblasti odstraňování prachu a filtrace průmyslových emisí se zaměřují na filtrační materiály a technologie pro kontrolu a údržbu zařízení. Cílem je zvýšit praktičnost a účinnost systémů odstraňování prachu.
Sommaire
Současné inovační trendy v oblasti odlučovačů prachu a vzduchových filtrů
Inovace v oblasti dálkové údržbysystémů pro odstraňování prachu a filtračních zařízení:
Integrace senzorů a technologií „internetu věcí“ je navržena tak, aby poskytovala informace o chování systému sběru prachu v reálném čase a aby tyto informace byly sdíleny mezi výrobcem a jeho dodavatelem. Například modemová pouzdra se používají pro vzdálenou údržbu odlučovače prachu. Cílem je, aby bylo možné sdílet hlavní provozní parametry odsávacího systému mezi provozovatelem a výrobcem v reálném čase nebo na vyžádání (znečištění delta P, spotřeba energie, historie poruch, počet provozních hodin, provoz jednotlivých dílčích jednotek atd.) Tato řešení umožňují přesněji sledovat vývoj zařízení a zvyšovat jeho spolehlivost a zároveň snižovat počet výjezdů techniků údržby.
Inovace v oblasti úspor energie :
Jedním z příkladů je přesná kontrola čištění. Stlačený vzduch je velmi drahá kapalina. Přesné řízení snižuje spotřebu stlačeného vzduchu. Proces čištění se spustí ve správný okamžik (naprogramovaný čas nebo rozdíl tlaků). Tím se sníží počet čisticích operací, a tím i opotřebení a spotřeba filtračních médií. Navíc je nové odprašovací zařízení navrženo tak, aby bylo energeticky úsporné. Například použití nových Venturiho trysek pro vstřikování stlačeného vzduchu při čištění snižuje spotřebu stlačeného vzduchu o 20 až 40 % při stejném čisticím účinku.
Přesná regulace průtoku sání může vést k výrazným úsporám. Výkon ventilátoru je přímo úměrný nasávanému průtoku. Je proto důležité nepředimenzovat sací průtok. Další řešení zahrnují vybavení ventilátoru frekvenčním měničem a nastavení průtoku podle požadavku na sání. Frekvenční měnič přizpůsobuje sací výkon podle nastaveného podtlaku nebo průtoku, případně podle počtu vysávaných strojů. Nastavení průtoku výrazně snižuje spotřebu ventilátoru i spotřebu tepla při odvádění odsávaného vzduchu ven.
Inovace filtrační technologie
V reakci na různorodost emisí částic z činnosti se používá novinka: aditivní filtrace. Ta spočívá v sériovém použití sady specializovaných filtračních médií v odlučovači prachu, která zachytí veškerý prach a těkavé organické látky z průmyslového procesu (např. Dustomat 24, ePUR Box). Výsledkem je individuální, přizpůsobivé řešení pro výrobce. Například při práci s kompozitními materiály, laserovém svařování nebo 3D tisku vznikají emise různých typů a struktur: prach, velmi jemné výpary a plynné sloučeniny (VOC, pachy atd.).
Inovace v oblasti materiálů a konstrukce filtračních médií se zaměřují na nanotechnologie a biomimikry. Vytváříme nanomateriály specializované na filtraci jednoho typu molekul(CO2 CH4), nebo naopak schopné zachytit různorodé částice emitované průmyslovým procesem.
Zaměření na inovativní materiály pro detekci, filtraci a neutralizaci částic ve vzduchu
Nanofabrikace filtru z kukuřičných bílkovin
Jednou z cest k inovacím je vývoj materiálů šetrných k životnímu prostředí. Například filtrační médium bylo vyrobeno z kukuřičných bílkovin. Tento filtr dokáže zachytit 99,5 % částic, stejně jako současné HEPA filtry, ale také 87 % formaldehydů. Tento výkon je lepší než u filtrů specializovaných na tento typ toxických molekul. Mechanismus zachycování je založen na schopnosti funkčních skupin na povrchu bílkovin působit jako chapadla zachycující molekuly. Současné zachycení různých molekul plynu se předpokládá díky přeskupení aminokyselin proteinu. Protože je protein navíc hydrofobní, lze filtr používat ve vlhkém vzduchu.
Neutralizace toxických molekul
Jedna z inovací zahrnuje nanovlákno s vícesložkovým vláknem, které obsahuje fotokatalytické činidlo ve struktuře vlákna. To ničí těkavé organické látky, pachy a patogeny a zároveň zabraňuje uvolňování sekundárních znečišťujících látek. Biomimetická struktura je podobná struktuře diatomu, aby se maximalizovala výměna mezi vzduchem a čisticím prostředkem. Tato inovace může nahradit filtry s aktivním uhlím, s menšími nároky na údržbu a nižší filtrační energií. Tuto inovaci si nechala patentovat francouzská společnost Purenat.
Dalším zdrojem inovací je povrchová úprava filtračních tkanin. Nová povrchová úprava využívá měděný prekurzor k vytvoření vodivé kovově-organické struktury. Ta přeměňuje toxické plyny na neutrální látky: oxid dusnatý se mění na dusitany a dusičnany a sirovodík na síran měďnatý. Kovově-organická struktura integrovaná do bavlny nebo polyesteru vytváří reaktivní a opakovaně použitelný materiál. Povrchová úprava umožňuje vytvářet specifické vzory a přesně vyplňovat prostory mezi vlákny tkaniny. Tento materiál je odolný vůči opotřebení, roztržení a běžnému praní. Lze jej použít pro inteligentní filtry, environmentální senzory a osobní ochranné prostředky.
Inovace v oblasti zachycování a detekce aerosolových patogenů.
Do materiálů se začleňují nové antialergické a antibakteriální technologie, které zajišťují zdravější prostředí. V budoucnu mohou být z těchto materiálů vyrobeny některé části jednotek pro zachytávání prachu.
I přes přísné čisticí a dezinfekční postupy existuje v nemocnicích riziko infekce. V reakci na to byl plastový materiál, akrylonitrilbutadienstyren (neboli ABS), který se hojně používá v nemocničním vybavení (stejně jako v krytech automobilů a domácích elektrospotřebičů, v telefonech, IT a drátech pro 3D tisk), spojen s chlorhexidinem. Výsledkem je nový materiál pro povrchovou úpravu, který dokáže zničit bakterie do 30 minut. Tato inovace řeší nevýhody běžných dezinfekčních prostředků, které se šíří do vzduchu a při dotyku z povrchu unikají. Při výrobě plastů se plánuje přidání tohoto nového materiálu.
Stejně tak byla vyvinuta antimikrobiální, protiplísňová a protivirová povrchová úprava na bázi diglukonátu chlorhexidinu, která je přizpůsobena filtračním médiím na trhu. Tato technologie byla před patentováním testována ve vlacích britské železniční sítě.
A konečně, inovace v povrchové úpravě filtračních médií má za cíl zlepšit odběr biologických vzorků vzduchu. Cílem je co nejdříve zjistit a identifikovat povahu bakterií a virů tím, že je zachytíme živé. To je nezbytnou podmínkou pro včasnou identifikaci biologického rizika. Filtry HEPA jsou sice účinné při zachycování patogenů, ale neúčinné při jejich udržování zaživa. Novinka se skládá z kompozitní membrány s kapalnou vrstvou, která je navržena tak, aby zachovala životaschopnost bakteriálních nebo virových vzorků zachycených pro laboratorní vyšetření.
Inovace v oblasti filtrace průmyslových emisíCO2 u zdroje
Filtrování emisí oxidu uhličitého v průmyslu u zdroje zahrnuje zlepšení odlučovacích materiálů.
Si-CHA je krystalická struktura na bázi oxidu křemičitého, která se používá k vytvoření rovnoměrně porézní membrány, jež odděluje oxid uhličitý od metanu nebo jiných větších molekul. Vývoj metody syntézy čisté membrány Si-CHA zvyšuje výkonnost separaceCO2 při nižší spotřebě času a energie na výrobu. Výzkum pokračuje za účelem průmyslové realizace tohoto procesu.
Další inovace využívá membrány na trhu ke zlepšení jejich selektivityCO2. Tato nanotechnologie umožňuje vypěstovat na povrchu membrány hydrofilní polymerní řetězcepropouštějící CO2. Tím se selektivitaCO2 standardní membrány zvýší 150krát. Modifikované membrány zůstávají ziskové i přes dodatečné náklady na nanovýrobu. Tato nová membránová technologie, původně vyvinutá pro elektrárny, bude ve spolupráci s výrobci optimalizována a diverzifikována tak, aby zahrnovala i jiné polymery a splňovala jejich specifické potřeby.
Textilní inovace pro filtraciCO2 z elektráren má 80% míru zachycení. Do bavlněné tkaniny je zabudován přírodní enzym karbonická anhydráza, který urychluje reakci, při níž se voda aCO2 mění na hydrogenuhličitan. Vzduch pak prochází filtrem rychlostí 4 l/min, což je ještě daleko od 10 milionů litrů vzduchu, které je třeba pro elektrárnu vyčistit. Protože se však filtr vyrábí tradičními metodami textilního průmyslu, bude snazší jej rozšířit na průmyslovou výrobu, která bude předmětem další etapy. Testy fungování filtru po cyklech praní, sušení a skladování rovněž potvrdily, že jeho výkonnost zůstala zachována.
Dalším inovativním přístupem je 3D tisk filtrůCO2 s použitím hydrogelu obsahujícího enzym karboanhydrázu jako základního materiálu. Tato technologie umožnila vytlačit 1D vlákno a 2D strukturu. Cílem je, aby byly filtryCO2 univerzálnější a jejich konstrukce rychlejší. Výroba filtru o průměru menším než 2 cm pro experimentální účely zatím přinesla pouze 24% míru zachycení a po 1 000 hodinách provozu se tato míra snížila na polovinu. Aby se tato míra zvýšila, uvažují výzkumníci ostohování modulárních prvků. Tento výzkum je zatím v počáteční fázi.
Další technologická inovace pro zachycováníCO2 spočívá v použití inovativního polymerního filtru obsahujícího měď. Tento filtr přeměňujeCO2 v podstatě na hydrogenuhličitan sodný. Tento nový hybridní materiál je sorbentem, který je mechanicky pevný a chemicky stabilní. Zachycuje třikrát víceCO2 než současné techniky přímého zachycování ve vzduchu. Bez ohledu na úroveň koncentraceCO2 (od přírodní po průmyslovou) zachycování pokračuje, dokud se filtr nenasytí. Jakmile je filtr nasycen, proud slané vody prochází filtrem a přeměňujeCO2 na hydrogenuhličitan sodný. Hydrogenuhličitan sodný pak může být vypouštěn do moře bez jakýchkoli negativních dopadů. Stávající techniky lze také použít k: desorpci filtru (proud horké vody nebo páry), regeneraci, kompresi a skladováníCO2.
Průmyslová výroba protiprašných nanotechnologií pro povrchovou úpravu
Protiprachové technologie existují již dlouho. Nikdy však nepřekročily fázi výzkumu, protože jejich rozšíření do průmyslového měřítka se ukázalo jako příliš obtížné. Nové výrobní koncepce tuto překážku překonaly. Nano rušení a nanotisk modernizují techniku tisku novin z 19. století. Ukládají nanometrické pyramidální struktury, které zabraňují ulpívání prachu. Díky této inovaci je mnoho druhů materiálů odolných vůči prachu. Nyní přicházejí v úvahu budoucí aplikace na průmyslových zařízeních; zejména na vnitřních površích součástí systému pro odstraňování prachu a na vnějších površích zařízení.
