VOC-ok az ipari folyamatokban. Milyen enyhítési stratégia?

Az illékony szerves vegyületek (ISZ) és a szagok különböző ipari folyamatok során keletkezhetnek. Az ezekből a folyamatokból származó potenciális VOC-kibocsátási források azonosítása elengedhetetlen a hatékony enyhítési stratégiák kidolgozásához.

Az iparban használt anyagok közül különösen az oldószerek bocsátanak ki ISZ-t. Ezek olyan termékek összetevőiként szerepelnek, amelyeket nyersanyagként vagy segédanyagként használnak fel ipari folyamatokban; például: festék, tinta, lakk, festékeltávolítók, karbantartási termékek, tisztítószerek, növényvédő szerek, kozmetikumok, …

Minden ipari ágazat használ oldószereket, amelyek folyamataik különböző műveletei során ISZ-t bocsátanak ki. Például:

• Felületek vagy termékek tisztítása és fertőtlenítése: padlók, berendezések, ruházat stb.
• Fém és műanyag alkatrészek zsírtalanítása …
• Feloldja és eltávolítja a ragasztó-, festék- stb. maradványokat.
• Egy termék hígítása: nyomdák által használt tinták, festők által használt festékek, mezőgazdasági termékek stb.
• Kémiai vegyületek kivonása, szétválasztása, szintézise és tisztítása

Felkérjük, hogy tekintse meg az ipari folyamatokban a VOC-k minimálisra csökkentésére vonatkozó gyakorlatokat .

Általános gyakorlatok a VOC-k csökkentésére az ipari folyamatokban

Az ipari folyamatokban a VOC-k jelenlétének csökkentése érdekében az alábbiakban néhány, az ipari szektorban elterjedt gyakorlatot mutatunk be

• Forrásnál történő ISZ elszívó rendszer és kezelőrendszer bevezetése. Például használhatók elszívóernyők és aktív szenes adszorpcióval működő levegőszűrő az ISZ környezeti levegőbe való szóródásának minimalizálására.
• Az ISZ-t tartalmazó termékek helyettesítése alacsonyabb ISZ-tartalmú alternatív anyagokkal, amennyiben az ipari folyamat megengedi. Ehhez előzetesen azonosítani és értékelni kell az ipari telephelyen lévő specifikus ISZ-forrásokat.
• Az ipari folyamat optimalizálása a VOC-kibocsátás minimalizálása érdekében (termelési paraméterek beállítása, működési feltételek optimalizálása stb.).
• Rendszeresen ellenőrizze az ipari berendezéseket VOC-szivárgások szempontjából.
• Biztosítani kell, hogy a hulladékgazdálkodási gyakorlatok csökkentsék az ISZ-kibocsátást. Ez magában foglalhatja zárt tárolóedények használatát, az oldószerek újrahasznosítását és a hulladékok megfelelő ártalmatlanítását.
• Létre kell hozni egy levegőminőség-ellenőrző rendszert a VOC-koncentrációk kimutatására (pl. elektronikus orr).
• Biztosítani kell, hogy azipari létesítmény megfeleljen a VOC-kibocsátásra vonatkozó előírásoknak és határértékeknek.
• A személyzet tudatosságának növelése a VOC-okkal kapcsolatos kockázatokkal kapcsolatban.
• E legjobb gyakorlatok alkalmazásával a vállalatok csökkenthetik a VOC-kibocsátást, szabályozhatják az ipari szagokat és javíthatják a beltéri levegő minőségét, ami mind a munkavállalók egészségének, mind a környezetnek előnyére válik.

Ezen gyakorlatok alkalmazásával a gyártók kevesebb VOC-t bocsátanak ki, és javítják a környezeti levegő minőségét, ami mind a munkavállalók egészségének és biztonságának, mind a környezetnek előnyére válik.

Egyes ipari folyamatok által kibocsátott VOC-k

Az alábbiakban bemutatunk néhány olyan ipari folyamatot, amely VOC-ket és szagokat termelhet, valamint a kapcsolódó mérséklési stratégiákat.

Milyen VOC-ket bocsátanak ki az ipari nyomtatási folyamatok, és milyen mérséklési stratégiák alkalmazhatók?

A rotációs mélynyomási eljárás során kibocsátott VOC-k

Ez a nagytételes nyomtatási eljárás katalógusok és folyóiratok, vagy nagyszériás kartoncsomagolások (pl. cigarettacsomagolás, édesség, folyadék…) esetében toluolt használ oldószerként. Ez egy aromás ISZ, amelyet a tinták összetételében használnak, vagy a tinták hígítására alkalmaznak. A nyomtatási folyamat során felhasznált toluol több mint 95%-a a környezeti levegőbe kerül; és kevesebb mint 5%-a található meg a papírszálakban (ANESM 2012). Csomagolások mélynyomásánál inkább oxigéntartalmú ISZ-t kibocsátó oldószereket (észter, alkohol, keton) használnak.

Ezenkívül a nyomtatási és szárítási folyamatok végén VOC-ket bocsátanak ki: VOC-tartalmú szennyvíz, újrafelhasználásra vagy értékesítésre visszanyert oldószer, a folyamat vagy az oldószer-visszanyerő rendszer által kibocsátott VOC-k.

VOC-csökkentési stratégia a mélynyomóiparban

Egy visszatartó tinta használata, amely csökkenti a filmképződés sebességét a toluolos tintához képest. Az ISZ-kibocsátások ekkor a szárítóegységben koncentrálódnak, ahol befogják és kezelik őket.

Az ofszetnyomtatás során kibocsátott VOC-ok

Ezt a nyomtatási eljárást könyvek, magazinok, katalógusok nagytételes nyomtatására használják. A nyomtatási folyamat elején az ISZ-hordozók a következők: a tinták, a nedvesítő oldat (izopropanolt tartalmaz), az adalékanyagok. A nyomtatás során diffúz izopropanol-kibocsátás történik. A nyomat szárítása az ISZ-kibocsátás legnagyobb részét adja. Ezenkívül a nyomat tintája enyhén ISZ-t bocsáthat ki. A nyomtatás végén, a lemezek és hengerek tisztítása során a felhasznált oldószerek nagyon kis mennyiségben bocsátanak ki ISZ-t (alifás, ciklikus és/vagy nafténes szénhidrogének (lakkbenzin, nafta,…)).

VOC-csökkentési stratégia az ofszetnyomdák számára

Az első megelőző intézkedés a kemencénél a forrásnál történő felfogás és a VOC-tartalmú gáznemű szennyvíz kezelése.

Glikol-éterek (1-5%) hozzáadása a nedvesítő oldathoz felére csökkentheti az izopropanol arányát (10%-ról 5%-ra), és ezzel akár 40%-kal csökkentheti a berendezés ISZ-kibocsátását. Azonban a glikol-éterek ISZ-ek, amelyek közül néhány mérgező.

Az illékony oldószerek részben vagy teljesen helyettesíthetők a berendezések és felszerelések tisztítására használt termékekben is.

A flexográfiás nyomtatási eljárás során kibocsátott VOC-kibocsátás

A flexográfia egy magasnyomtatási eljárás, amely rugalmas fotopolimer lemezt használ rotációs nyomdagépen. Ez az eljárás folyamatos tintapárnaként működik, és lehetővé teszi rugalmas csomagolások (hullámkarton vagy sima karton, műanyag fóliák, reklámtáskák), öntapadós címkék, fém csomagolások stb. nyomtatását. A flexográfiában használt és ISZ-t kibocsátó oldószerek a következők: alkoholok, acetátok, glikol-éterek.

VOC-csökkentési stratégia a flexográfiában

Vizes bázisú tinták használata (5 és 20% közötti oldószert tartalmazhatnak) vagy UV-tinták (szükséges a nyomdagépek cseréje). A fennmaradó oldószereket célszerű a forrásnál befogni és aktív szénen kezelni.

A könyvnyomtatás során kibocsátott VOC-k

A tipográfia egy nyomtatási eljárás, amely során papírhordozóra nyomtatják a szöveget alkotó dombornyomott karaktereket. A tipográfiai nyomtatást olyan dokumentumokhoz használják, amelyek példányszáma 20000 és 30000 között mozog: prospektusok, szórólapok, adminisztratív dokumentumok. Az oldószerek és hígítók által kibocsátott ISZ-ek a következők: szénhidrogének (terpentin, toluol, xilol…), klórozott vegyületek, etil-alkohol.

VOC-csökkentési stratégia a magasnyomású nyomtatásban

Az alacsony VOC-tartalmú festékek használata,a forrásgyűjtő ésszűrőrendszer telepítése , valamint a VOC-kibocsátó nyomdai hulladék kezelése mind részei a magasnyomású nyomdai eljárás enyhítési stratégiáinak.

A szitanyomás során kibocsátott VOC-k

A szitanyomás, egy nyomtatási eljárás, amely során tintával átitatott textilszitát használnak, képes papír, karton, szövet, fa, fém, műanyag… hordozókra nyomtatni, mindig a megfelelő tintával. A grafikai ipar (reklám, jelzések, képzőművészet…), elektronika (nyomtatott áramkörök), padló- vagy falburkolási tevékenységek a fő felhasználók. A szitanyomás által kibocsátott ISZ-ek változatosak: aromás ISZ-ek (trimetilbenzol, toluol, xilol), aliciklusos ISZ (ciklohexán), oxigéntartalmú ISZ-ek (alkoholok, ketonok, észterek). Ezeket a tintában (akár 65%), a tisztítószerekben található oldószer elpárolgása okozza.

VOC-csökkentési stratégia a szitanyomáshoz

Vízbázisú tinta használata, alacsony ISZ-kibocsátású tintahígító (pl. szója-metil-észter) használata csökkenti a kibocsátásokat. Az ISZ forrásnál történő befogása a sziták és tinták előkészítése során, a nyomtatás, a transzfer és a nyomatok szárítása alatt, a sziták tisztítása elengedhetetlen. Az ISZ-kibocsátó hulladékok szellőztetett kukákban történő tárolása kiegészíti az ISZ-csökkentő intézkedéseket.

Milyen VOC-ket bocsátanak ki az ipari bevonási folyamatok, és melyek a kibocsátáscsökkentési stratégiák?

A gépjárműgyártás során a festési folyamatok során kibocsátott VOC-ok

Az autógyártásban a festék felhordási eljárása több, ISZ-t kibocsátó lépésből áll. Az alaprétegeket elektroforézissel viszik fel. A következő alapozó (oldószertartalom: 37-60%), bázis (75%), lakk (60-70%) vagy fedőréteg (60%) rétegeket általában szórással viszik fel, amelyet tisztítási és szárítási műveletek követnek. Az egyes lépésekben a különböző bevonatokban található oldószerek által kibocsátott ISZ-ek a következők: lakkbenzin (alifás szénhidrogének összessége), izopropanol, benzil-alkohol, etanol, aceton.

VOC-csökkentési stratégia a gépjárműgyártásban alkalmazott bevonatolási eljárásokhoz

A gázhalmazállapotú kibocsátások forrásnál történő befogása és az ISZ szűrése, különösen aktív szénen, képezi a megelőzés alapját. Az oldószerfogyasztást csökkentő bevonatfelhordási technikák alkalmazása a permetezési és tisztítási műveletek során, az oldószerfogyasztás csökkentésére és visszanyerésére irányuló termelésszervezés, vizes bázisú vagy porfestékek választása, oldószermentes tisztítószerek használata a vizes bázisú festékek esetében összefoglalják az ágazatban alkalmazott csökkentési stratégiákat.

Egyéb ipari bevonási folyamatok során kibocsátott VOC-k (kivéve az autógyártást)

Ezek a festék-, lakk-, és fedőréteg-felhordások által kibocsátott ISZ-ek műanyag, fém, textil, kerámia, üveg… felületeken. Oldószertartalmú termékeket (30-80%) használnak a következő műveletek során: a felület tisztítása, a bevonat felhordása, a szárítás.

• A fémek bevonásához használt oldószerek által kibocsátott VOC-k közé tartoznak: butil-acetát és xilol (hígításhoz); metil-etil-keton, aceton, toluol (tisztításhoz), valamint benzol, formaldehid stb.
• A műanyagokon a bevonási és tisztítási műveletek olyan VOC-ket bocsátanak ki, mint a butil-acetát, xilol, metil-izobutil-keton, izobutanol és formaldehid.
• A textíliák esetében a kibocsátott VOC-k a metil-etil-keton, a toluol és a perklor-etilén.
• Más szubsztrátokon a fő VOC-kibocsátás a butil-acetát és a xilol.

VOC-csökkentési stratégia az ipari bevonatolási folyamatokhoz

Az ISZ forrásnál történő befogásán és kezelésén kívül, amely a fő csökkentési intézkedés, az ISZ forrásnál történő csökkentése kiegészítő stratégiát jelent. Ez magában foglalja az ISZ-kibocsátást csökkentő permetezési technikák alkalmazását, kevesebb ISZ-t tartalmazó termékek (magas szárazanyag-tartalmú, vizes bázisú, porfesték) használatát, kevésbé oldószerigényes tisztítási technikákat.

A karosszériaágazatban kibocsátott VOC-kibocsátás

Ezek az ISZ-ek a javítandó és újrafestendő karosszériára történő festék- és lakkfelhordás során, valamint a tisztítószerek által kibocsátott ISZ-ek. Főként aromás és alifás szénhidrogén ISZ-ekről, oxigéntartalmú ISZ-ekről (alkoholok, ketonok, észterek) van szó.

VOC-csökkentési stratégia a karosszéria újrafényezéséhez

A festékkabinokban történő forrásnál történő befogás, majd a külső kibocsátás előtti kezelés a kibocsátási határértékek betartása érdekében, a műhely területétől és a felhasznált oldószer mennyiségétől függően, marad a fő csökkentési intézkedés. A festékfogyasztást, és ezáltal az ISZ-kibocsátást csökkentő permetezési technika alkalmazása, alacsonyabb ISZ-kibocsátású termékek (magas szárazanyag-tartalmú festék, vizes bázisú festék vagy lakk, UV-lakk) használata, valamint az ISZ-kibocsátást csökkentő tisztítási technikák jelentik a leggyakoribb csökkentési stratégiákat a karosszériaiparban.

Milyen VOC-ket bocsátanak ki a festékek, lakkok, tinták és ragasztók gyártása során, és melyek a kibocsátáscsökkentési stratégiák?

Ezen anyagok összetevőit folyékony formában készítik elő és tárolják poranyagokból és oldószerekből. Ezt követően az összetevőket a szükséges adagban adagolják és összekeverik a késztermék előállításához. Körülbelül 200 ISZ használható oldószerként ebben az ipari ágazatban. Festékek, lakkok és tinták gyártási folyamatai során a kibocsátott ISZ-ek többek között alifás és aromás szénhidrogének, xilol, toluol, diklórmetán, észterek, alkoholok. Ragasztók és zselatinok gyártási folyamatai során a fő ISZ-ek a metil-etil-keton, etil-acetát, szénhidrogének.

VOC-csökkentési stratégia a festékek, lakkok, tinták és ragasztók gyártására vonatkozóan

Az első intézkedés az ISZ-t tartalmazó gázhalmazállapotú kibocsátások forrásnál történő befogása és kezelése. Például a mobil aktív szenes szűrők telepítése nagyon jól alkalmazkodik a változó termelési körülményekhez. Az ISZ-kibocsátás csökkentési stratégiái a következők: alacsony oldószertartalmú helyettesítő termékek (vizes bázisú vagy magas szárazanyag-tartalmú termékek) használata, vagy oldószermentes termékek. A tisztítószerek esetében az ipari szereplő helyettesítheti a szerves oldószereket 80°C-ra melegített lúgos és kálium-hidroxidos vizes oldatokkal, azonban a mosóvizek kezelése szükséges.

Milyen VOC-ket bocsátanak ki a ragasztóbevonat-gyártási folyamatok, és melyek a kibocsátáscsökkentési stratégiák?

Az ISZ-ek egy ragasztóbevonási eljárásba kerülnek az oldószeres ragasztók révén, amelyek bevonják a felületet, és a felhasznált hígítók révén. Az ISZ-kibocsátás jelentős a szárítási fázisban. Főként a következőket különböztetjük meg:

• akrilragasztók ragasztók (ragasztószalagok, címkék stb.) készítéséhez, padló- és falburkolatok ragasztásához, PVC lapok fapanelekhez való felragasztásához stb.
• PVC alkatrészek ragasztására használt vinil ragasztók az autóiparban (szélvédők stb.), az építőiparban (vízelvezető csövek stb.) stb.
• poliuretán ragasztók a csomagoló-, textil- és lábbeliipar számára
• neoprén ragasztók az autóipar, a cipőipar és az építőipar számára.

Az ipari ragasztási eljárások elsősorban a következő VOC-ketont bocsátják ki: metil-etil-keton, dimetil-etil-keton, butil-acetát, etil-acetát, etil-benzol, toluol és xilol.

VOC-csökkentési stratégia a ragasztóbevonatok gyártása során

A szárítási fázisban az ISZ-kibocsátások forrásnál történő befogása, majd aktív szénen történő szűrése jelentősen csökkenti a légkörbe jutó kibocsátásokat. Az egyéb ISZ-csökkentési technikák megegyeznek a fentebb tárgyalt ragasztógyártási technikákkal.

Milyen VOC-ket bocsátanak ki az ipari gyógyszergyártási folyamatok, és melyek a mérséklési stratégiák?

Az ipari folyamatok a gyógyszerhatóanyag (nyersanyag) előállításától a gyógyszerforma (tabletta, kapszula, kenőcs, szirup, spray…) előállításáig terjednek. A gyógyszergyártási folyamatok számos művelete oldószereket igényel, és ISZ-kibocsátáshoz vezet: keverő betöltése, szennyvíz tárolótartályok feltöltése, steril levegő befecskendezése a csővezetékekbe a termék eltávolítására tisztítás előtt, oldószer átvitele tartálykocsiból tárolóhordókba, mintavétel minőségellenőrzés céljából… A gyógyszeripar mintegy ötven ISZ-t kibocsátó oldószert alkalmaz. Ezek közül mintegy tíz specifikus, CMR-ként besorolt ISZ található: dioxán, kloroform, dimetilformamid, diklóretán, metilén-klorid, perkloroetilén, dimetilamin, diglim, triglim.

VOC-csökkentési stratégia a gyógyszergyártásban

Minden oldószert használó és ISZ-t kibocsátó műveletnél forrásnál történő befogás és kezelés szükséges. Gyakran alkalmazott eljárás az aktív szenes adszorpció a termikus oxidáció mellett. Az ISZ-kibocsátások minimalizálása magában foglalja a források elszigetelését és a zárt rendszerű szárítást a szökő kibocsátások csökkentése érdekében, zárt berendezések tisztítási műveleteit és a folyamat tisztítási maradékainak recirkulációját, ha lehetséges, az ISZ nyílásokon keresztüli közvetlen kibocsátásának elkerülése érdekében. Az oldószerek helyettesítése bonyolultabbnak bizonyul, mivel azokat a folyamathoz hozzájáruló fizikai-kémiai jellemzőik alapján választják ki. Esetenként az ipari szereplő helyettesítheti a művelet oldószerét kevésbé mérgező ISZ-t kibocsátó oldószerrel.

Milyen VOC-ket bocsátanak ki a gépészeti folyamatok, és milyen mérséklési stratégiák léteznek?

Főként a fémfelületek tisztítási műveletei megmunkálás előtt vagy után a zsírok, vágófolyadékok, olajok, szilárd részecskék eltávolítására. Célja vagy a következő művelet előkészítése, vagy a felület megjelenésének javítása. A tisztítás kombinálhat oldószeres kémiai hatást, mechanikai hatást (ultrahang, permetezés, kézi vagy gépi keverés), bizonyos hőmérsékletet a kémiai hatékonyság növelése érdekében. Gyakran öblítési és szárítási műveletek következnek. Az ilyen típusú műveletek során hagyományosan kibocsátott ISZ-ek a következők: halogénezett ISZ-ek (perklóretilén, diklórmetán, triklóretilén), szénhidrogén ISZ-ek, oxigéntartalmú ISZ-ek (aceton, etanol, izopropanol, glikol-éterek, glikol-észterek, metil-etil-keton)

VOC-csökkentési stratégia a gépiparban

Az ISZ-eket a forrásnál fogják be és elsősorban aktív szenes szűréssel nyerik vissza. Az ISZ csökkentéséhez hozzájárulhatnak: az oldószer helyettesítése mosószerekkel (kevesebb ISZ-t kibocsátó adalékanyagokkal), felületaktív anyagokat és baktériumokat tartalmazó mosószerek (biogén ISZ-kibocsátás), agro-oldószerek; termikus tisztítás; lézeres vagy hidegplazmás eljárások (nukleáris és repülőgépipar), jég- vagy szárazjég-szórás (eseti alkalmazások), CO₂ szuperkritikus (ipari bevezetés alatt).

Milyen VOC-ket bocsátanak ki az öntödei folyamatok, és melyek a kibocsátáscsökkentési stratégiák?

Az öntödei eljárás lényege, hogy olvadt fémet öntenek egy formába egy fém alkatrész előállításához. A forma elkészíthető nedves homokos eljárással (homok + agyag + szén) vagy kémiai kötésű eljárással (homok + gyanta). A kémiai kötőanyagok használata különböző ISZ-ek keletkezéséhez vezet a keverés, öntés és magkészítés, tárolás, öntés és hűtés során. Az ipari folyamat során kibocsátott főbb ISZ-ek a következők: illékony szerves szén, aromás szénhidrogén ISZ-ek: benzol, etilbenzol, toluol, xilol (BTEX), oxigéntartalmú ISZ-ek, beleértve az aldehideket (formaldehid, akrolein, acetaldehid), fenolt, alkoholt, észtereket.

VOC-csökkentési stratégia az öntödei ipar számára

Az első stratégia a forrásnál történő befogás elszívóernyőkkel és a kibocsátások kezelése a folyamat különböző szakaszaiban. A kibocsátások forrásnál történő csökkentése érdekében a grafit használata a nedves homokos eljárásban csökkenti az illékony szenet. A kémiai kötésű eljárás esetében a tendencia az, hogy kevesebb ISZ-t kibocsátó komponenst tartalmazó gyantát használnak.