Innovation inden for støvfjernelse og filtrering af industrielle emissioner fokuserer på filtreringsmaterialer og teknologier til kontrol og vedligeholdelse af udstyr. Målet er at gøre støvfjernelsessystemer mere praktiske og effektive.
Sommaire
Aktuelle innovationstendenser inden for støvopsamlere og luftfiltre
Innovationer inden for fjernvedligeholdelseaf støvfjernelsessystemer og filtreringsudstyr :
Integrationen af sensorer og “Internet of Things”-teknologier er designet til at give information i realtid om støvopsamlingssystemets adfærd og til at dele denne information mellem producenten og dens leverandør. For eksempel bruges modemkasser til fjernvedligeholdelse af støvopsamleren. Målet er at kunne dele de vigtigste driftsparametre for et sugesystem mellem operatøren og producenten i realtid eller efter behov (delta P-forurening, strømforbrug, fejlhistorik, antal driftstimer, drift af de forskellige underenheder osv.) Disse løsninger gør det muligt at overvåge udviklingen af et anlæg mere nøjagtigt og øge dets pålidelighed, samtidig med at antallet af besøg af vedligeholdelsesteknikere reduceres.
Innovationer inden for energibesparelser :
Præcis styring af rengøringen er et eksempel. Trykluft er en meget dyr væske. Præcis styring reducerer trykluftforbruget. Rengøringsprocessen starter på det helt rigtige tidspunkt (programmeret tid eller trykforskel). Det reducerer antallet af rensninger og dermed slitage og forbrug af filtermedier. Desuden er det nye afstøvningsudstyr designet til at være energieffektivt. For eksempel reducerer brugen af nye venturi-trykluftindsprøjtningsdyser i rengøringsoperationer trykluftforbruget med 20 til 40 % for den samme rengøringseffekt.
Endelig kan præcis styring af indsugningsflowet føre til betydelige besparelser. En ventilators effekt er direkte proportional med indsugningsflowet. Det er derfor vigtigt ikke at overdimensionere sugemængden. Andre løsninger er at udstyre ventilatoren med en frekvensomformer og justere flowet i forhold til sugebehovet. Den variable frekvensomformer tilpasser sugeeffekten efter et indstillet vakuum eller flow eller efter antallet af maskiner, der skal støvsuges. Justering af strømningshastigheden reducerer ventilatorforbruget betydeligt samt varmeforbruget, når den opsugede luft ledes ud i det fri.
Innovationer inden for filtreringsteknologi
Som reaktion på de mange forskellige partikelemissioner fra en aktivitet er der en nyskabelse i brug: additiv filtrering. Det indebærer, at et sæt specialiserede filtermedier sættes i serie i en støvopsamler for at opfange alt støv og alle VOC’er fra en industriel proces (f.eks. Dustomat 24, ePUR Box). Resultatet er en skræddersyet, adaptiv løsning til producenten. For eksempel genererer arbejde med kompositmaterialer, lasersvejsning eller 3D-printning emissioner af forskellige typer og strukturer: støv, meget fine dampe og gasformige forbindelser (VOC’er, lugte osv.).
Innovation inden for materialer og design af filtermedier fokuserer på nanoteknologi og biomimicry. Vi skaber nanomaterialer, der er specialiseret i filtrering af én type molekyle(CO2 CH4), eller som tværtimod er i stand til at opfange en række forskellige partikler, der udledes af en industriel proces.
Fokus på innovative materialer til detektering, filtrering og neutralisering af luftpartikler
Nanofabrikation af et filter af majsproteiner
Udviklingen af miljøvenlige materialer er en af vejene til innovation. For eksempel er et filtermedie blevet nanofabrikeret af majsproteiner. Dette filter kan opfange 99,5 % af partiklerne, ligesom de nuværende HEPA-filtre, men også 87 % af formaldehyderne. Sidstnævnte præstation er bedre end for filtre, der er specialiseret i denne type giftige molekyler. Indfangningsmekanismen er baseret på evnen hos de funktionelle grupper på proteinets overflade til at fungere som tentakler, der fanger molekyler. Man forestiller sig, at forskellige gasmolekyler kan indfanges samtidig takket være omorganiseringen af proteinets aminosyrer. Da proteinet er hydrofobt, kan filteret desuden bruges i fugtig luft.
Neutralisering af giftige molekyler
En innovation involverer nanofabrikation af en multikomponentfiber, der inkorporerer et fotokatalytisk middel i fiberstrukturen. Dette ødelægger VOC’er, lugte og patogener, samtidig med at man undgår frigivelse af sekundære forurenende stoffer. Den biomimetiske struktur ligner en kiselalges for at maksimere udvekslingen mellem luften og det rensende middel. Denne innovation kan erstatte aktive kulfiltre med mindre vedligeholdelse og lavere filtreringsenergi. Denne innovation er patenteret af det franske firma Purenat.
En anden kilde til innovation er overfladebehandlingen af filterstoffer. En ny belægning bruger en kobberforløber til at skabe en ledende metal-organisk struktur. Det omdanner giftige gasser til neutrale stoffer: Kvælstofmonoxid omdannes til nitrit og nitrat, og svovlbrinte omdannes til kobbersulfat. Den metalorganiske struktur, der er integreret i bomuld eller polyester, skaber et reaktivt og genanvendeligt materiale. Overfladebehandling gør det muligt at skabe specifikke mønstre og udfylde mellemrummene mellem stoftrådene med præcision. Materialet er modstandsdygtigt over for slitage og almindelig vask. Det kan bruges til intelligente filtre, miljøsensorer og personlige værnemidler.
Innovation inden for indfangning og påvisning af aerosolpatogener.
Nye anti-allergifremkaldende og antibakterielle teknologier indarbejdes i materialer for at skabe et sundere miljø. I fremtiden kan nogle dele af støvopsamlingsenhederne være fremstillet af disse materialer.
På trods af strenge rengørings- og desinfektionsprocedurer er der risiko for infektioner på hospitaler. Derfor er et plastmateriale, akrylonitrilbutadienstyren (eller ABS), som er meget brugt i hospitalsudstyr (samt i kabinetter til elektriske apparater i biler og husholdninger, telefoni, IT og 3D-printertråd), blevet smeltet sammen med klorhexidin. Resultatet er et nyt overfladebehandlingsmateriale, der er i stand til at dræbe bakterier på 30 minutter. Denne innovation løser ulemperne ved konventionelle desinfektionsmidler, som spredes i luften og forsvinder fra overflader, når de berøres. Der er planer om at tilføje dette nye materiale, når plasten bliver fremstillet.
På samme måde er der udviklet en antimikrobiel, svampedræbende og antiviral overfladebehandling baseret på klorhexidindigluconat, som kan tilpasses filtermedier på markedet. Denne teknologi blev testet på tog i det britiske jernbanenet, før den blev patenteret.
Endelig har en nyskabelse i overfladebelægningen af filtermedier til formål at fremme bio-prøvetagning i luften. Målet er at opdage og identificere arten af bakterier og vira så tidligt som muligt ved at fange dem i live. Dette er en nødvendig betingelse for tidlig identifikation af en biologisk risiko. Mens HEPA-filtre er effektive til at fange patogener, er de ineffektive til at holde dem i live. Innovationen består af en kompositmembran med et flydende lag, der er designet til at bevare levedygtigheden af bakterie- eller virusprøver, der indfanges til laboratorieundersøgelse.
Innovation inden for filtrering af industrielleCO2-emissioner ved kilden
At filtrere kuldioxidemissioner i industrien ved kilden indebærer at forbedre separationsmaterialerne.
Si-CHA er en silica-baseret krystallinsk struktur, der bruges til at skabe en ensartet porøs membran, som adskiller kuldioxid fra metan eller andre større molekyler. Udviklingen af en metode til at syntetisere en ren Si-CHA-membran øgerCO2-separationsydelsen, samtidig med at den bruger mindre produktionstid og energi. Forskningen fortsætter med henblik på at industrialisere denne proces.
En anden innovation bruger membraner på markedet til at forbedre deresCO2-selektivitet. Denne nanofremstillingsteknologi dyrker hydrofile,CO2-gennemtrængelige polymerkæder på membranoverfladen. Det øger en standardmembransCO2-selektivitet med 150 gange. Modificerede membraner forbliver rentable på trods af de ekstra omkostninger ved nanofremstilling. Denne nye membranteknologi er oprindeligt udviklet til kraftværker, men den vil blive optimeret og udvidet til at omfatte andre polymerer i samarbejde med producenterne for at opfylde deres specifikke behov.
En tekstilinnovation til filtrering afCO2 fra kraftværker har en opsamlingsgrad på 80 %. Den inkorporerer det naturlige enzym kulsyreanhydrase i et bomuldsstof for at fremskynde den reaktion, der omdanner vand ogCO2 til bikarbonat. Luften passerer derefter gennem filteret med en hastighed på 4 l/min, hvilket stadig er langt fra de 10 millioner liter luft, der skal behandles til et kraftværk. Men da filteret er fremstillet ved hjælp af traditionelle metoder fra tekstilindustrien, vil det være lettere at opskalere til industriel produktion, hvilket vil være emnet for næste fase. Test af filterets funktion efter cyklusser med vask, tørring og opbevaring har også bekræftet, at dets ydeevne er blevet opretholdt.
3D-printning afCO2-filtre ved hjælp af en hydrogel, der indeholder enzymet kulsyreanhydrase som basismateriale, er en anden innovativ tilgang. Denne teknologi har gjort det muligt at ekstrudere en 1D-tråd og en 2D-struktur. Målet er at gøreCO2-filtre mere alsidige og hurtigere at designe. Fremstillingen af et filter med en diameter på mindre end 2 cm til forsøgsformål har indtil videre kun givet en opsamlingsrate på 24 %, og efter 1.000 timers drift er denne rate halveret. For at øge denne hastighed overvejer forskerne atstable modulære elementer. Denne forskning er stadig på et tidligt stadie.
En anden teknologisk innovation til opsamling afCO2 involverer brugen af et innovativt polymerfilter, der indeholder kobber. Dette filter omdanner hovedsageligtCO2 til natriumbikarbonat. Dette nye hybridmateriale er en sorbent, der er mekanisk fast og kemisk stabil. Det indfanger 3 gange mereCO2 end de nuværende teknikker til direkte luftindfangning. UansetCO2-koncentrationsniveauet (fra naturligt til industrielt) fortsætter indfangningen, indtil filteret er mættet. Når filteret er mættet, passerer en strøm af saltvand gennem filteret og omdannerCO2 ‘en til natriumbikarbonat. Natriumbikarbonatet kan derefter udledes i havet uden nogen negativ indvirkning. Eksisterende teknikker kan også bruges til at: desorbere filteret (strøm af varmt vand eller damp), genvinde, komprimere og opbevareCO2.
Industrialisering af antistøv-nanoteknologier til overfladebehandling
Anti-støv-teknologier har eksisteret i lang tid. Men de er aldrig kommet længere end til forskningsstadiet, fordi det viste sig at være for svært at opskalere dem til industriel skala. Nye produktionskoncepter har overvundet denne hindring. Nanojamming og nanotryk moderniserer en avistrykteknik fra det 19. århundrede. De deponerer nanometriske pyramideformede strukturer, som forhindrer støv i at sætte sig fast. Denne innovation gør mange typer materialer modstandsdygtige over for støv. Fremtidige anvendelser på industrielt udstyr er nu tænkelige; især på de indre overflader af komponenterne i et støvfjernelsessystem og på udstyrets ydre overflader.
