VOCs in industriellen Prozessen. Welche Abschwächungsstrategie?

Flüchtige organische Verbindungen (VOCs) und Gerüche können bei verschiedenen industriellen Prozessen entstehen. Die Identifizierung potenzieller Quellen von VOC-Emissionen aus diesen Prozessen ist für die Entwicklung effektiver Minderungsstrategien von entscheidender Bedeutung.

Von den in der Industrie verwendeten Substanzen emittieren Lösungsmittel besonders viele VOCs. Sie sind Bestandteil von Produkten, die als Rohstoffe oder Zulieferungen in einem industriellen Prozess verbraucht werden; Beispiele: Farben, Tinte, Lacke, Abbeizmittel, Reinigungsmittel, Pflanzenschutzmittel, Kosmetika, …

Alle Industriezweige verwenden Lösungsmittel, die VOCs in ihren verschiedenen Prozessen freisetzen. Zum Beispiel :

• Reinigen und keimfrei machen von Oberflächen oder Produkten: Böden, Ausrüstung, Kleidung…
• Entfetten von Teilen aus Metall, Kunststoff …
• Löst und entfernt Rückstände von Klebstoffen, Farben…
• Ein Produkt verdünnen: Tinten, die von Druckern verwendet werden, Farben, die von Malern verwendet werden, aber auch Produkte für die Landwirtschaft…
• Extrahieren, trennen, synthetisieren, reinigen von chemischen Verbindungen

Wir bieten Ihnen einen Überblick über die Praktiken zur Minimierung von VOCs in industriellen Prozessen.

Allgemeine Praktiken zur Reduzierung von VOCs in industriellen Prozessen

Um das Vorhandensein von VOCs in einem industriellen Prozess zu verringern, gibt es einige allgemeine Praktiken im Industriesektor.

• Installieren Sie ein VOC-Absaugsystem an der Quelle und ein Behandlungssystem. Zum Beispiel können Abzugshauben und ein Filter, der die Luft durch Adsorption an Aktivkohle auf bereitet, verwendet werden, um die Verteilung von VOCs in der Umgebungsluft zu minimieren.
• Ersetzen von Produkten, die VOCs enthalten, durch alternative Substanzen mit geringerem VOC-Gehalt, wenn der industrielle Prozess dies zulässt. Dazu müssen die spezifischen VOC-Quellen am Industriestandort identifiziert und bewertet werden.
• Optimierung des industriellen Prozesses, um die VOC-Emissionen zu minimieren (Anpassung der Produktionsparameter, Optimierung der Betriebsbedingungen usw.).
• Regelmäßige Überprüfung der VOC-Dichtheit von Industrieanlagen.
• Sicherstellung, dass die Abfallwirtschaftspraktiken die VOC-Emissionen reduzieren. Dies kann die Verwendung von geschlossenen Behältern, das Recycling von Lösungsmitteln und die ordnungsgemäße Entsorgung von Abfällen beinhalten.
• Einrichtung eines Systems zur Überwachung der Luftqualität , um VOC-Konzentrationen zu erkennen (z.B. elektronische Nase)
• Stellen Sie sicher, dass dieIndustrieanlage die Standards und Grenzwerte der VOC-Emissionsvorschriften einhält.
• Sensibilisierung des Personals für die mit VOCs verbundenen Risiken.
• Durch die Einführung dieser besten Praktiken können Unternehmen dazu beitragen, die VOC-Emissionen zu reduzieren, Industriegerüche zu kontrollieren und die Qualität der Innenraumluft zu verbessern, was sowohl der Gesundheit der Arbeitnehmer als auch der Umwelt zugute kommt.

Durch die Einführung dieser Praktiken werden die Industrieunternehmen weniger VOCs ausstoßen und die Qualität der Umgebungsluft verbessern, was sowohl der Gesundheit und Sicherheit der Arbeitnehmer als auch der Umwelt zugute kommt.

VOCs, die bei bestimmten industriellen Prozessen freigesetzt werden

Im Folgenden finden Sie einige industrielle Prozesse, die VOCs und Gerüche produzieren können, sowie die damit verbundenen Minderungsstrategien.

Welche VOCs werden in industriellen Druckprozessen freigesetzt und welche Strategien zur Minderung gibt es?

VOCs, die durch den Tiefdruckprozess freigesetzt werden

Dieses Druckverfahren für sehr hohe Auflagen von Zeitschriften, Katalogen oder für Kartonverpackungen in großen Mengen (z.B. Zigarettenverpackungen, Süßwaren, Flüssigkeiten …) verwendet Toluol als Lösungsmittel. Es handelt sich um eine aromatische VOC, die in der Formulierung von Tinten enthalten ist oder zur Verdünnung von Tinten verwendet wird. Mehr als 95% des bei der Herstellung von Druckerzeugnissen verwendeten Toluols gelangt in die Umgebungsluft; und weniger als 5% des verwendeten Toluols gelangt in die Papierfasern (ANESM 2012). Im Verpackungstiefdruck werden eher Lösungsmittel verwendet, die sauerstoffhaltige VOCs emittieren (Ester, Alkohol, Keton).

Darüber hinaus werden VOCs aus dem Druck- und Trocknungsprozess freigesetzt: VOC-haltige Abwässer, Lösungsmittel, die zur Wiederverwendung oder zum Verkauf zurückgewonnen werden, VOCs, die durch den Prozess oder das System zur Lösungsmittelrückgewinnung freigesetzt werden.

VOC-Minderungsstrategie im Tiefdruckverfahren

Die Verwendung einer Retentionstinte, die die Geschwindigkeit der Filmbildung im Vergleich zu einer Toluoltinte verringert. Die VOC-Emissionen konzentrieren sich dann in der Trocknungseinheit, wo sie aufgefangen und behandelt werden.

VOCs, die beim Offsetdruckverfahren freigesetzt werden

Dieses Druckverfahren wird für große Auflagen von Büchern, Magazinen und Katalogen verwendet. Am Anfang des Druckprozesses sind VOC-Träger: Tinten, Feuchtmittel (die Isopropanol enthalten), Additive. Während desDruckens entsteht eine diffuse Emission von Isopropanol. Das Trocknen von Druckerzeugnissen setzt den größten Anteil an VOCs frei. Darüber hinaus kann die Druckfarbe leicht VOCs verbreiten. Am Ende des Druckvorgangs, bei der Reinigung der Platten und Zylinder, geben die verwendeten Lösungsmittel VOCs in sehr geringen Mengen ab (aliphatische, zyklische und/oder naphthenische Kohlenwasserstoffe (Testbenzin, Naphtha, …)).

VOC-Minderungsstrategie für Offset-Druckereien

Die Erfassung an der Quelle am Ofen und die Behandlung der mit VOCs belasteten Abluft ist die erste Präventionsmaßnahme.

Die Zugabe von Glykolethern (1% bis 5%) zum Feuchtwasser kann den Anteil von Isopropanol (von 10% auf 5%) halbieren und so die VOC-Emissionen der Anlage um bis zu 40% senken. Glykolether sind jedoch VOCs, von denen einige giftig sind.

Darüber hinaus können flüchtige Lösungsmittel in Produkten zur Reinigung von Geräten und Vorräten teilweise oder vollständig ersetzt werden.

VOCs, die beim Flexodruckverfahren freigesetzt werden

Der Flexodruck ist ein Hochdruckverfahren, bei dem eine flexible Platte aus Fotopolymer auf einer Rotationsdruckmaschine verwendet wird. Dieser Prozess funktioniert wie ein kontinuierlicher Stempel und ermöglicht das Bedrucken von flexiblen Verpackungen (Wellpappe, Flachkarton, Plastikfolien, Werbetaschen), Klebeetiketten, Metallverpackungen … Die im Flexodruck verwendeten Lösungsmittel, die VOCs emittieren, sind Alkohole, Acetate und Glykolether.

VOC-Minderungsstrategie im Flexodruck

Die Verwendung von wasserbasierten Tinten (können zwischen 5 und 20% Lösungsmittel enthalten) oder UV-Tinten (müssen die Druckmaschinen gewechselt werden). Die verbleibenden Lösungsmittel müssen an der Quelle erfasst und mit Aktivkohle behandelt werden.

VOCs, die im Buchdruck emittiert werden

Typografie ist ein Druckverfahren, bei dem erhabene Zeichen, die einen Text bilden, auf Papier gedruckt werden. DerBuchdruck wird für Dokumente mit einer Auflage zwischen 20.000 und 30.000 Exemplaren verwendet: Prospekte, Flyer, Verwaltungsdokumente. VOCs, die von Lösungsmitteln und Verdünnern emittiert werden, sind: Kohlenwasserstoffe (Terpentin, Toluol, Xylol…), Chlorverbindungen, Ethylalkohol.

Strategie zur Minderung von VOCs im Buchdruck

Die Verwendung von Druckfarben mit niedrigem VOC-Gehalt, dieInstallation eines Systems zur Erfassung an der Quelle und zur Filterung sowie die Entsorgung von Druckabfällen, die VOCs emittieren, sind Teil der Minderungsstrategien des Hochdruckverfahrens.

VOCs, die im Siebdruck emittiert werden

Der Siebdruck, ein Druckverfahren, bei dem ein mit Tinte getränktes Textilsieb verwendet wird, kann Materialien wie Papier, Karton, Stoff, Holz, Metall, Kunststoff … mit jeweils einer geeigneten Tinte bedrucken. Die Grafikindustrie (Werbung, Beschilderung, bildende Kunst …), die Elektronikindustrie (gedruckte Schaltungen) und die Boden- und Wandbelagsindustrie sind die Hauptnutzer. Die vom Siebdruck emittierten VOCs sind vielfältig: aromatische VOCs (Trimethylbenzol, Toluol, Xylol), alicyclische VOCs (Cyclohexan), sauerstoffhaltige VOCs (Alkohole, Ketone, Ester). Sie entstehen durch dieVerdunstung des Lösungsmittels in der Tinte (bis zu 65%), in Reinigungsmitteln.

VOC-Minderungsstrategie für den Siebdruck

Die Verwendung von Tinte auf Wasserbasis, Tintenlösern mit geringen VOC-Emissionen (z.B. Sojamethylester) reduziert die Emissionen. Die Erfassung von VOCs an der Quelle bei der Vorbereitung der Siebe und Tinten, während des Drucks, der Übertragung und der Trocknung der Drucke sowie der Reinigung der Siebe ist unerlässlich. Die Lagerung von VOC-emittierendem Abfall in belüfteten Müll behältern vervollständigt die VOC-Minderungsmaßnahmen.

Welche VOCs werden bei industriellen Beschichtungsverfahren freigesetzt und welche Strategien zur Minderung gibt es?

VOCs, die bei Lackierprozessen in der Automobilproduktion freigesetzt werden

In der Automobilproduktion umfasst der Prozess des Lackierens mehrere Schritte, die VOCs emittieren. Die „primären“ Schichten werden durch Elektrophorese aufgebracht. Die folgenden Schichten aus Grundierung (Lösemittelgehalt: 37-60%), Basislack (75%), Lack (60-70%) oder Firnis (60%) werden normalerweise durch Spritzen aufgetragen, gefolgt von Reinigungs- und Trocknungsvorgängen. Die VOCs, die in jeder Phase durch die in verschiedenen Beschichtungen enthaltenen Lösungsmittel emittiert werden, sind: White Spirit (eine Gruppe von aliphatischen Kohlenwasserstoffen), Isopropanol, Benzylalkohol, Ethanol, Aceton.

VOC-Minderungsstrategie für Beschichtungsprozesse in der Automobilproduktion

Die Behandlung von Abgasen durch Abscheidung an der Quelle und Filtration von VOCs, insbesondere mit Aktivkohle, ist die Grundlage der Prävention. Die Verwendung von Beschichtungstechniken, die den Verbrauch von Lösungsmitteln beim Sprühen und Reinigen reduzieren, die Organisation der Produktion, um den Verbrauch und die Rückgewinnung von Lösungsmitteln zu reduzieren, die Wahl von Wasser- oder Pulverlacken und die Verwendung von lösungsmittelfreien Reinigungsmitteln im Falle von Wasserlacken sind einige der Minderungsstrategien in diesem Sektor.

VOCs, die in anderen industriellen Beschichtungsverfahren (ohne Automobilherstellung) emittiert werden

Dies sind VOCs, die bei der Anwendung von Farben, Lacken und Firnissen auf Kunststoff, Metall, Textilien, Keramik, Glas… freigesetzt werden. Lösemittelhaltige Produkte (30-80%) werden verwendet bei: der Reinigung des Untergrundes, dem Auftragen der Beschichtung, dem Trocknen.

• VOCs, die von Lösungsmitteln in der Metallbeschichtung emittiert werden, sind unter anderem: Butylacetat und Xylol (zur Verdünnung); Methylethylketon, Aceton, Toluol (zur Reinigung), und auch Benzol, Formaldehyd…
• Bei der Beschichtung und Reinigung von Kunststoffen werden VOCs wie Butylacetat, Xylol, Methylisobutylketon, Isobutanol und Formaldehyd freigesetzt.
• Auf Textilien sind die emittierten VOCs: Methylethylketon, Toluol, Perchlorethylen.
• Bei anderen Medien sind die wichtigsten emittierten VOCs: Butylacetat und Xylol.

VOC-Minderungsstrategie für industrielle Beschichtungsprozesse

Neben der Erfassung an der Quelle und der Behandlung von VOCs , die die wichtigste Minderungsmaßnahme darstellt, ist die Reduzierung von VOCs an der Quelle eine ergänzende Strategie. Dies geschieht durch den Einsatz von Sprühtechniken, die die VOC-Emissionen reduzieren, den Einsatz von Produkten, die weniger VOC enthalten (Farben mit hohem Feststoffanteil, wässrige Farben, Pulverfarben), Reinigungstechniken, die weniger Lösungsmittel verbrauchen.

VOCs, die im Karosseriebau emittiert werden

Dies sind VOCs, die beim Auftragen von Farben und Lacken auf die auszubessernde und neu zu lackierende Karosserie und durch Reinigungsmittel freigesetzt werden. Es handelt sich hauptsächlich um aromatische und aliphatische Kohlenwasserstoff-VOCs, sauerstoffhaltige VOCs (Alkohole, Ketone, Ester).

Strategie zur Minderung von VOCs in der Karosseriereparaturlackierung

Die Erfassung an der Quelle in den Lackierkabinen und die anschließende Behandlung vor der externen Ableitung zur Einhaltung der Emissionsgrenzwerte in Abhängigkeit von der Fläche der Lackieranlage und der Menge des verwendeten Lösungsmittels bleibt die wichtigste Maßnahme zur Minderung der Emissionen . Die Verwendung von Spritztechniken, die den Farbverbrauch und damit die VOC-Emissionen reduzieren, die Verwendung von Produkten mit geringeren VOC-Emissionen (Farben mit hohem Feststoffanteil, Farben oder Lacke auf Wasserbasis, UV-Lacke) und Reinigungstechniken, die die VOC-Emissionen reduzieren, sind die gängigsten Strategien zur Minderung der Emissionen im Karosseriesektor.

Welche VOCs werden bei der Herstellung von Farben, Lacken, Tinten und Klebstoffen freigesetzt und welche Strategien zur Minderung gibt es?

Die Formulierungskomponenten dieser Stoffe werden in flüssiger Form aus pulverförmigen Materialien und Lösungsmitteln hergestellt und gelagert. Anschließend werden die Komponenten in der erforderlichen Dosierung verteilt und zum fertigen Produkt gemischt. Etwa 200 VOCs können in diesem Industriesektor als Lösungsmittel verwendet werden. Bei der Herstellung von Farben, Lacken und Tinten sind die emittierten VOCs unter anderem aliphatische und aromatische Kohlenwasserstoffe, Xylol, Toluol, Dichlormethan, Ester und Alkohole. Bei der Herstellung von Leim und Gelatine sind die wichtigsten VOCs Methylethylketon, Ethylacetat und Kohlenwasserstoffe.

Strategie zur Minderung von VOCs bei der Herstellung von Farben, Lacken, Tinten und Klebstoffen

Die erste Maßnahme und die Erfassung an der Quelle und die Behandlung von mit VOCs belasteten Abgasen. Zum Beispiel ist der Einsatz von mobilen Aktivkohlefiltern sehr anpassungsfähig, wenn sich die Produktionsbedingungen ändern. Strategien zur Minderung der VOC-Emissionen bestehen in der Verwendung von Ersatzstoffen mit niedrigem Lösungsmittelgehalt (wasserbasierte Produkte oder Produkte mit hohem Feststoffgehalt) oder lösungsmittelfreien Produkten. Bei den Reinigungsmitteln kann der Hersteller organische Lösungsmittel durch wässrige Lösungen von Soda und Pottasche ersetzen, die auf 80° erhitzt werden, aber eine Aufbereitung des Waschwassers erfordern.

Welche VOCs werden bei der Herstellung von Klebstoffbeschichtungen freigesetzt und welche Strategien zur Minderung gibt es?

VOCs werden in einem Klebebeschichtungsprozess durch die lösungsmittelhaltigen Klebstoffe, die die Oberfläche der Beschichtung bedecken, und durch die verwendeten Verdünnungsmittel eingebracht. Die VOC-Emissionen sind bei der Trocknung erheblich. Man unterscheidet hauptsächlich zwischen

• Acrylatklebstoffe für die Herstellung von Klebstoffen (Klebebänder, Etiketten…), das Verkleben von Boden- und Wandbelägen, das Aufbringen von PVC-Folien auf Holzpaneele
• Vinylklebstoffe, die zum Kleben von PVC-Teilen in der Automobilindustrie (Windschutzscheiben…), im Bauwesen (Abflussrohre…) verwendet werden.
• Polyurethan-Klebstoffe für die Verpackungs-, Textil- und Schuhindustrie
• Neopren-Klebstoffe für die Automobil-, Schuh- und Bauindustrie.

Die industriellen Prozesse der Klebstoffbeschichtung emittieren hauptsächlich die folgenden VOCs: Methylethylketon, Dimethylethylketon, Butylacetat, Ethylacetat, Ethylbenzol, Toluol, Xylol.

VOC-Minderungsstrategie bei der Herstellung von Klebstoffbeschichtungen

Bei der Trocknung werden die VOC-Emissionen an der Quelle erfasst und durch Aktivkohle gefiltert, wodurch die Emissionen in die Atmosphäre erheblich reduziert werden können. Die anderen VOC-Minderungstechniken sind die gleichen wie bei der Herstellung von Klebstoff, die oben beschrieben wurden.

Welche VOCs werden in industriellen Prozessen der pharmazeutischen Herstellung freigesetzt und welche Strategien zur Minderung gibt es?

Die industriellen Prozesse reichen von der Herstellung des pharmazeutischen Wirkstoffs (Rohstoff) bis zur Herstellung einer Darreichungsform (Tablette, Kapsel, Salbe, Sirup, Spray…). Viele Arbeitsschritte in der pharmazeutischen Produktion beinhalten Lösungsmittel und führen zur Emission von VOCs: Befüllen eines Mischers, Befüllen von Lagertanks mit Abwasser, Einblasen von steriler Luft in Rohrleitungen, um das Produkt vor der Reinigung zu entfernen, Transfer von Lösungsmitteln vom Tankwagen in Lagerfässer, Entnahme von Proben für die Qualitätskontrolle… Die pharmazeutische Industrie verwendet etwa 50 Lösungsmittel, die VOCs emittieren. Dazu gehören etwa zehn spezifische VOCs, die als CMR eingestuft sind: Dioxan, Chloroform, Dimethylformamid, Dichlorethan, Methylenchlorid, Perchlorethylen, Dimethylamin, Diglyme, Triglyme.

Strategie zur Minderung von VOCs bei der Herstellung von Arzneimitteln

Bei jedem Vorgang, bei dem Lösungsmittel verwendet und VOCs emittiert werden, ist eine Erfassung an der Quelle und eine Behandlung erforderlich. Häufig wird neben der thermischen Oxidation auch die Adsorption an Aktivkohle verwendet. Die Minimierung von VOC-Emissionen erfolgt durch die Isolierung von Quellen und die Trocknung in geschlossenen Kreisläufen, um flüchtige Emissionen zu reduzieren, durch Reinigungsarbeiten an geschlossenen Anlagen und die Rezirkulation von Prozessabwässern, wenn möglich, um die direkte Freisetzung von VOCs durch Öffnungen zu vermeiden. Die Substitution von Lösungsmitteln ist schwieriger, da sie aufgrund ihrer physikalisch-chemischen Eigenschaften , die zum Prozess beitragen, ausgewählt werden. Von Fall zu Fall kann der Hersteller das Lösungsmittel des Verfahrens durch ein Lösungsmittel ersetzen, das weniger toxische VOCs emittiert.

Welche VOCs werden bei Prozessen in der Maschinenindustrie freigesetzt und welche Strategien zur Minderung gibt es?

Hierbei handelt es sich hauptsächlich um die Reinigung von Metalloberflächen vor oder nach der Bearbeitung, um Fette, Schneidflüssigkeiten, Öle und feste Partikel zu entfernen. Dies dient entweder der Vorbereitung auf die nächste Operation oder der Verbesserung des Aussehens der Oberfläche. Die Reinigung kann eine Kombination aus chemischer Wirkung auf Lösungsmittelbasis, mechanischer Wirkung (Ultraschall, Spritzen, manuelles oder mechanisches Schütteln) und einem bestimmten Temperaturniveau zur Erhöhung der chemischen Wirksamkeit sein. Häufig folgen Spülen und Trocknen. Traditionelle VOCs, die bei dieser Art von Operationen emittiert werden, sind: halogenierte VOCs (Perchlorethylen, Dichlormethan, Trichlorethylen), Kohlenwasserstoff-VOCs, sauerstoffhaltige VOCs (Aceton, Ethanol, Isopropanol, Glykolether, Glykolester, Methylethylketon).

VOC-Minderungsstrategie in der Maschinenbauindustrie

VOCs werden an der Quelle erfasst und vorrangig durch Aktivkohlefiltration zurückgewonnen. Zur Verringerung der VOC können beitragen: Ersatz von Lösungsmitteln durch Waschmittel (mit Additiven, die weniger VOC emittieren), Waschmittel mit Tensiden und Bakterien (biogene VOC-Emissionen), Agro-Lösungsmittel; thermisches Abbeizen; Verfahren mit Laser oder kaltem Plasma (Atom- und Luftfahrtindustrie), Eis- oder Trockeneisstrahlen (punktuelle Anwendungen), CO ₂ überkritisch (in der Industrialisierung).

Welche VOCs werden in den Gießereiprozessen freigesetzt und welche Strategien zur Minderung gibt es?

Beim Gießen wird geschmolzenes Metall in eine Form gegossen, um ein Metallstück herzustellen. Die Form kann nach dem Grün-Sand-Verfahren (Sand + Ton + Kohlenstoff) oder nach einem chemisch abbindenden Verfahren (Sand + Harz) hergestellt werden. Die Verwendung von chemischen Bindemitteln führt zur Produktion von verschiedenen VOCs während des Mischens, Formens und Kernens, der Lagerung, des Gießens und Kühlens. Die wichtigsten VOCs, die während des Industrieprozesses emittiert werden, sind: flüchtiger organischer Kohlenstoff, VOCs aus aromatischen Kohlenwasserstoffen: Benzol, Ethylbenzol, Toluol, Xylol (BTEX), sauerstoffhaltige VOCs, darunter Aldehyde (Formaldehyd, Acrolein, Acetaldehyd), Phenol, Alkohol, Ester.

VOC-Minderungsstrategie in der Gießereiindustrie

Die erste Strategie ist die Erfassung an der Quelle durch Abzugshauben und die Behandlung der Emissionen in den verschiedenen Phasen des Prozesses. Zur Verringerung der Emissionen an der Quelle wird durch die Verwendung von Graphit im Grünsandverfahren der flüchtige Kohlenstoff reduziert. Bei den chemisch abbindenden Verfahren geht der Trend zur Verwendung von Harzen mit weniger VOC freisetzenden Komponenten.