Was sind die aktuellen Innovationen bei der Entstaubung und Filtration von Industrieemissionen?

Innovationen im Bereich der Entstaubung und Filtration von Industrieemissionen konzentrieren sich auf Filtermaterialien und Technologien zur Steuerung und Wartung der Geräte. Sie zielt darauf ab, die Praktikabilität und Effizienz von Entstaubungssystemen zu verbessern.

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Aktuelle Innovationstrends bei Staubabscheidern und Luftfiltern

Innovationen bei der Fernwartungvon Entstaubungsanlagen und Filtergeräten :

Die Integration von Sensoren und Internet-of-Things-Technologien zielt darauf ab, in Echtzeit über das Verhalten des Entstaubungssystems zu informieren und diese Informationen zwischen dem Hersteller und seinem Lieferanten auszutauschen. Zum Beispiel können Koffer-Modems die Fernwartung des Staubabscheiders übernehmen. Das Ziel ist es, die wichtigsten Betriebsparameter einer Absauganlage in Echtzeit oder auf Anfrage zwischen dem Betreiber und dem Hersteller auszutauschen (Verschmutzung delta P, Leistungsaufnahme, Fehlerhistorie, Anzahl der Betriebsstunden, Funktion der verschiedenen Unterorgane,…). Diese Lösungen ermöglichen es, die Entwicklung einer Anlage genauer zu verfolgen und ihre Zuverlässigkeit zu erhöhen, während die Reisen von Wartungstechnikern reduziert werden.

Innovationen im Bereich der Energieeinsparung :

Ein Beispiel hierfür ist die präzise Steuerung der Reinigung. Druckluft ist ein teures Medium. Durch eine präzise Steuerung kann der Druckluftverbrauch reduziert werden. Die Reinigung wird genau dann beginnen, wenn es notwendig ist (programmierte Zeit oder Druckdifferenz). Dies reduziert die Anzahl der Reinigungsvorgänge und damit auch die Abnutzung und den Verbrauch der Filtermedien. Darüber hinaus sind die neuen Entstaubungsanlagen energiesparend konzipiert. So kann der Einsatz neuer Venturi-Düsen bei der Reinigung den Druckluftverbrauch um 20% bis 40% senken, bei gleichem Reinigungseffekt.

Schließlich kann die genaue Steuerung der Saugleistung zu erheblichen Einsparungen führen. Die Leistung eines Ventilators ist direkt proportional zum angesaugten Volumenstrom. Daher ist es wichtig, dass Sie die Ansaugleistung nicht überdimensionieren. Andere Lösungen bestehen darin, den Ventilator mit einem Frequenzumrichter auszustatten und den Luftstrom entsprechend dem Ansaugbedarf zu regeln. Der Frequenzumrichter passt die Saugleistung an den Unterdruck, den Volumenstrom oder die Anzahl der Maschinen an, die gesaugt werden sollen. Durch die Beeinflussung des Luftstroms kann der Verbrauch des Ventilators und auch der Heizkosten, wenn die angesaugte Luft nach außen geleitet wird, erheblich reduziert werden.

Innovationen in der Filtrationstechnologie

Die Vielfalt der Partikelemissionen, die von einer Aktivität ausgehen, wird durch eine Innovation in der Anwendung beantwortet: die additive Filtration. Hierbei wird ein Satz spezieller Filtermedien in einem Entstauber serialisiert, um alle Stäube und VOCs aus einem industriellen Prozess aufzufangen (siehe: Dustomat 24, ePUR Box). Auf diese Weise wird dem Unternehmer eine maßgeschneiderte und anpassungsfähige Lösung angeboten. Beispielsweise erzeugen die Verarbeitung von Verbundwerkstoffen, Laserschweißen oder 3D-Druck Emissionen unterschiedlicher Art und Struktur: sowohl Staub als auch sehr feine Rauchgase oder gasförmige Verbindungen (VOCs, Gerüche, etc.).

Die Innovation bei Materialien und Design von Filtermedien konzentriert sich auf Nanotechnologie und Biomimikry. Es werden Nanomaterialien hergestellt, die auf die Filtration einer bestimmten Art von Molekülen (CO2CH4) spezialisiert sind, oder im Gegenteil eine Vielzahl von Partikeln auffangen können, die bei einem industriellen Prozess freigesetzt werden.

Fokus auf innovative Materialien zur Erkennung, Filterung und Neutralisierung von Luftpartikeln

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Nanofabrikation eines Filters aus Maisproteinen

Die Entwicklung von umweltfreundlichen Materialien ist ein Weg zur Innovation. So wurde ein Filtermedium aus Maisproteinen nanogefertigt. Dieser Filter kann sowohl 99,5% der Partikel wie die heutigen HEPA-Filter als auch Formaldehyde mit einer Rate von 87% abfangen. Diese Leistung ist besser als die von Filtern, die auf diese Art von toxischen Molekülen spezialisiert sind. Der Einfangmechanismus beruht auf der Fähigkeit der funktionellen Gruppen auf der Oberfläche des Proteins, wie Tentakel zu wirken, die die Moleküle einfangen. Die gleichzeitige Aufnahme verschiedener Gasmoleküle wird durch die Neuordnung der Aminosäuren des Proteins ermöglicht. Da das Protein hydrophob ist, kann der Filter auch in feuchter Luft eingesetzt werden.

Neutralisierung von toxischen Molekülen

Eine Innovation betrifft die Nanoherstellung einer Mehrkomponentenfaser, die ein photokatalytisches Mittel in die Faserstruktur integriert. Sie zerstört VOCs, Gerüche und Krankheitserreger und vermeidet gleichzeitig die Freisetzung von sekundären Schadstoffen. Die biomimetische Struktur ähnelt der von Kieselalgen, um den Austausch zwischen der Luft und dem Reinigungsmittel zu maximieren. Diese Innovation kann anstelle von Aktivkohlefiltern eingesetzt werden, was zu einer geringeren Wartung und einer niedrigeren Filtrationsenergie führt. Diese Innovation wurde von der französischen Firma Purenat zum Patent angemeldet.

Eine weitere Quelle der Innovation ist die Oberflächenbehandlung von Filtergewebe. Eine neue Beschichtung verwendet einen Kupfervorläufer, um eine leitfähige metallisch-organische Struktur zu schaffen. Stickstoffmonoxid wird in Nitrit und Nitrat und Schwefelwasserstoff in Kupfersulfat umgewandelt. Die metallisch-organische Struktur, die in Baumwolle oder Polyester integriert ist, schafft ein reaktives und wiederverwendbares Material. Die Flächenbehandlung ermöglicht es, spezifische Muster zu kreieren und die Zwischenräume zwischen den Fäden der Stoffe präzise auszufüllen. Dieses Material ist verschleißfest, reißfest und hält einer Standardwäsche stand. Es kann für intelligente Filter, Umweltsensoren und persönliche Schutzausrüstung verwendet werden.

Innovation bei der Erfassung und Erkennung von Aerosol-Pathogenen.

Neue antiallergene und antibakterielle Technologien werden in die Materialien integriert, um eine gesündere Umgebung zu schaffen. Einige Elemente der Entstaubungsanlagen können in Zukunft aus solchen bestehen.

Das Risiko einer Infektion in Krankenhäusern besteht trotz strenger Reinigungs- und Desinfektionsverfahren . Um diese Frage zu beantworten, wurde ein Kunststoffmaterial, Acrylnitril-Butadien-Styrol (ABS), das häufig für Krankenhausausstattungen (und für die Verkleidung von Autos und Haushaltsgeräten, Telefonen, Computern und 3D-Druckdrähten) verwendet wird, mit Chlorhexidin verschmolzen. Dies führte zu einem neuen flächendeckenden Behandlungsmaterial, das Bakterien innerhalb von 30 Minuten abtöten kann. Diese Innovation löst die Nachteile herkömmlicher Desinfektionsmittel, die sich in der Luft verteilen und bei Berührung von Oberflächen entweichen. Es wird erwogen, dieses neue Material bei der Herstellung des Kunststoffs hinzuzufügen.

In diesem Zusammenhang wurde auch eine antimikrobielle, antifungale und antivirale Oberflächenbehandlung auf der Basis von Chlorhexidindigluconat entwickelt, die an die auf dem Markt erhältlichen Filtermedien angepasst werden kann. Die Technologie wurde in den Zügen des britischen Eisenbahnnetzes getestet, bevor sie patentiert wurde.

Eine Innovation bei der Oberflächenbeschichtung von Filtermedien soll die biologische Luftprobenahme voranbringen. Es geht darum, die Natur von Bakterien und Viren frühzeitig zu erkennen und zu identifizieren, indem sie lebend gefangen werden. Notwendige Voraussetzung für eine frühzeitige Identifizierung eines biologischen Risikos. HEPA-Filter fangen Krankheitserreger zwar effektiv ein, sind aber nicht in der Lage, sie am Leben zu erhalten. Die Innovation besteht aus einer Verbundmembran mit einer Flüssigkeitsschicht, die die Lebensfähigkeit von bakteriellen oder viralen Proben erhalten soll, die für die Untersuchung im Labor gefangen werden.

Innovation bei der Filterung von industriellenCO2-Emissionen an der Quelle

Um die Kohlendioxidemissionen in der Industrie an der Quelle zu filtern, müssen die Trennmaterialien verbessert werden.

Si-CHA ist eine kristalline Struktur auf Siliziumdioxidbasis, die es ermöglicht, eine Membran mit gleichmäßiger Porosität zu schaffen, die Kohlendioxid von Methan oder anderen größeren Molekülen trennt. Die Entwicklung einer Methode zur Synthese einer reinen Si-CHA-Membran erhöht die Leistung bei derCO2-Abscheidung und verbraucht gleichzeitig weniger Zeit und Energie bei der Herstellung. Die Forschung wird fortgesetzt, um dieses Verfahren zu industrialisieren.

Eine weitere Innovation ist die Verwendung von Membranen auf dem a-Markt, um derenCO2-Selektivität zu verbessern. Bei dieser Nanotechnologie wachsen hydrophile undCO2-durchlässige Polymerketten auf der Oberfläche der Membran. Dadurch wird dieCO2-Selektivität einer handelsüblichen Membran um das 150-fache erhöht. Die modifizierten Membranen bleiben trotz der zusätzlichen Kosten für die Nanoherstellung rentabel. Diese neue Membrantechnologie wurde zunächst für Kraftwerke entwickelt und soll nun in Zusammenarbeit mit der Industrie optimiert und auf andere Polymere ausgeweitet werden, um den spezifischen Anforderungen der Industrie gerecht zu werden.

Eine Textilinnovation zur Filterung vonCO2 aus Kraftwerken hat eine Abscheidungsrate von 80%. Sie integriert das natürliche Enzym Carboanhydrase in einen Baumwollstoff, damit dieses die Reaktion beschleunigt, die Wasser undCO2 in Bikarbonat umwandelt. Die Luft durchströmt den Filter mit einer Geschwindigkeit von 4 l/min, was noch weit von den 10 Millionen Litern Luft entfernt ist, die in einem Kraftwerk behandelt werden müssen. Da die Herstellung des Filters jedoch die traditionellen Methoden der Textilindustrie nutzt, ist die industrielle Skalierung einfacher und wird Gegenstand des nächsten Schrittes sein. Funktionstests des Filters nach Wasch-, Trocknungs- und Lagerungszyklen bestätigten ebenfalls, dass die Leistung des Filters erhalten bleibt.

Der 3D-Druck vonCO2-Filtern, bei dem als Basismaterial ein Hydrogel verwendet wird, das das Enzym Carboanhydrase enthält, ist ein weiterer Weg der Innovation. Diese Technologie ermöglichte es, ein 1D-Garn und eine 2D-Struktur zu extrudieren. Sie zielt auf Vielseitigkeit und Beschleunigung in der Methode zur Gestaltung vonCO2-Filtern ab. Die Herstellung eines Filters mit einem Durchmesser von weniger als 2 cm für den Versuch ergab bislang nur eine Fangrate von 24% und nach 1000 Stunden Betrieb halbierte sich diese Rate. Um diese zu erhöhen, erwägen die Forscher dasStapeln von modularen Elementen. Diese Forschung befindet sich noch in einem frühen Stadium.

Eine weitere technologische Innovation zurCO2-Auffangung ist die Verwendung eines innovativen Polymerfilters, der Kupfer enthält. Dieser Filter wandeltCO2 hauptsächlich in Natriumbicarbonat um. Dieses neue Hybridmaterial ist ein Sorptionsmittel, mechanisch fest und chemisch stabil. Er fängt dreimal mehrCO2 ein als die derzeitigen Techniken, die direkt aus der Luft abgeschieden werden. Unabhängig von derCO2-Konzentration (natürlich oder industriell) wird die Abscheidung bis zur Sättigung des Filters fortgesetzt. Sobald der Filter gesättigt ist, fließt Salzwasser durch den Filter und wandelt dasCO2 in Natriumbicarbonat um. Dieses kann ohne negative Auswirkungen ins Meer eingeleitet werden. Es können auch bestehende Techniken genutzt werden, um: den Filter zu desorbieren (Heißwasser- oder Dampfstrom), dasCO2 zu gewinnen, zu komprimieren und zu lagern.

Industrialisierung von staubbindenden Nanotechnologien in der Oberflächenbehandlung

Staubschutztechnologien gibt es schon lange. Sie kamen jedoch nicht über das Forschungsstadium hinaus, da die Umsetzung in den industriellen Maßstab zu schwierig war. Neue Herstellungskonzepte haben dieses Hindernis überwunden. Nano-Clearing und Nano-Druck modernisieren eine Technik des Zeitungsdrucks aus dem 19. Sie legen nanoskalige pyramidenförmige Strukturen an, die das Anhaften von Staub verhindern. Diese Innovation ermöglicht es, viele Arten von Materialien staubabweisend zu machen. Zukünftige Anwendungen auf Industriegeräten sind nun möglich, insbesondere auf den Innenflächen der Elemente eines Entstaubungssystems und auf den Außenflächen der Geräte.

Thibaut Samsel

À propos de l'auteur : Thibaut Samsel

Avec plus de 25 ans d'expérience dans le milieu du traitement de l’air, <b>Thibaut Samsel a fondé OberA en 2017 en Alsace</b>, se spécialisant dans les solutions de purification et de rafraîchissement d'air pour les environnements industriels. Âgé de 50 ans, il ne cesse d’avoir de nouvelles idées au quotidien et d’emmener ses collaborateurs avec lui pour relever tous les nouveaux challenges.

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