VOC nei processi industriali. Quale strategia di mitigazione?

I composti organici volatili (COV ) e gli odori possono essere generati da diversi processi industriali. Identificare le potenziali fonti di emissioni di COV da questi processi è essenziale per sviluppare strategie di mitigazione efficaci.

Tra le sostanze utilizzate nell’industria, i solventi in particolare emettono COV. Vengono utilizzati nella composizione di prodotti che verranno consumati come materie prime o forniture in un processo industriale; ad esempio: pitture, inchiostri, vernici, sverniciatori, prodotti per la pulizia, prodotti fitosanitari, cosmetici, ecc.

Tutti i settori industriali utilizzano solventi che emettono COV nelle varie operazioni dei loro processi. Ad esempio:

• Pulizia e sanificazione di superfici o prodotti: pavimenti, attrezzature, indumenti, ecc.
• Sgrassare parti in metallo e plastica …
• Scioglie e rimuove i residui di colla, vernice, ecc.
• Diluire un prodotto: inchiostri utilizzati dagli stampatori, vernici utilizzate dai pittori, prodotti agricoli, ecc.
• Estrarre, separare, sintetizzare e purificare composti chimici

Ti invitiamo a dare un’occhiata alle pratiche per ridurre al minimo i COV nei processi industriali.

Pratiche generali per la riduzione dei COV nei processi industriali

Per ridurre la presenza di COV in un processo industriale, ecco alcune pratiche comuni nel settore industriale

• Installare un sistema di estrazione dei COV alla fonte e un sistema di trattamento. Ad esempio, si possono utilizzare cappe di aspirazione e un filtro che tratta l’aria mediante adsorbimento su carbone attivo per ridurre al minimo la dispersione dei COV nell’aria ambiente.
• Sostituire i prodotti contenenti COV con sostanze alternative a minor contenuto di COV, quando il processo industriale lo consente. Per fare ciò, è necessario innanzitutto identificare e valutare le fonti specifiche di COV presenti nel sito industriale.
• Ottimizzare il processo industriale per ridurre al minimo le emissioni di COV (regolare i parametri di produzione, ottimizzare le condizioni operative, ecc.)
• Controlla regolarmente le attrezzature industriali per verificare la presenza di perdite di COV.
• Assicurati che le pratiche di gestione dei rifiuti riducano le emissioni di COV. Ciò può comportare l’uso di contenitori chiusi, il riciclo dei solventi e lo smaltimento appropriato dei rifiuti.
• Predisporre un sistema di monitoraggio della qualità dell’aria per rilevare le concentrazioni di VOC (es. naso elettronico).
• Assicurati che l’impianto industriale sia conforme agli standard e ai limiti imposti dalle normative sulle emissioni di VOC.
• Sensibilizzare il personale sui rischi associati ai COV.
• Adottando queste migliori pratiche, le aziende possono contribuire a ridurre le emissioni di COV, a controllare gli odori industriali e a migliorare la qualità dell’aria interna, a vantaggio della salute dei lavoratori e dell’ambiente.

Adottando queste pratiche, i produttori emetteranno meno COV e miglioreranno la qualità dell’aria ambiente, a vantaggio della salute e della sicurezza dei lavoratori e dell’ambiente.

COV emessi da alcuni processi industriali

Ecco alcuni processi industriali che possono produrre COV e odori e le relative strategie di mitigazione.

Quali sono i VOC emessi nei processi di stampa industriale e quali strategie di mitigazione possono essere utilizzate?

VOC emessi dal processo di stampa a rotocalco

Questo processo di stampa ad altissimo volume per cataloghi periodici o per imballaggi in cartone prodotti in serie (ad esempio confezioni di sigarette, dolciumi, liquidi, ecc.) utilizza il toluene come solvente. Si tratta di un COV aromatico incluso nella formulazione degli inchiostri o utilizzato per diluire gli inchiostri. Oltre il 95% del toluene utilizzato nel processo di produzione della stampa si trova nell’aria ambiente e meno del 5% del toluene utilizzato si trova nelle fibre della carta (ANESM 2012). La stampa rotocalco per imballaggi tende a utilizzare solventi che emettono COV ossigenati (esteri, alcol, chetoni).

Inoltre, i COV vengono emessi al termine dei processi di stampa e di essiccazione: effluenti contenenti COV, solvente recuperato per il riutilizzo o la vendita, COV emessi dal processo o dal sistema di recupero del solvente.

Strategia di mitigazione dei VOC per la stampa rotocalco

L’utilizzo di un inchiostro a ritenzione riduce la velocità di formazione della pellicola rispetto all’inchiostro al toluene. Le emissioni di COV si concentrano nell’unità di essiccazione, dove vengono catturate e trattate.

VOC emessi dal processo di stampa offset

Questo processo di stampa viene utilizzato per grandi tirature di libri, riviste e cataloghi. All’inizio del processo di stampa, i COV vengono emessi dagli inchiostri, dalla soluzione di bagnatura (contenente isopropanolo) e dagli additivi. Durante lastampa, l’isopropanolo viene emesso in modo diffuso. L’asciugatura della stampa emette la maggior parte dei COV. Inoltre, l’inchiostro della stampa può diffondere leggermente i COV. Alla fine del processo di stampa, quando le lastre e i cilindri vengono puliti, i solventi utilizzati emettono quantità minime di COV (idrocarburi alifatici, ciclici e/o naftenici (acqua ragia, nafta, ecc.).

Strategia di mitigazione dei VOC per le stampanti offset

La cattura alla fonte nel forno e il trattamento degli effluenti gassosi contenenti COV è la prima misura preventiva.

L’aggiunta di eteri di glicole (dall’1% al 5%) alla soluzione di bagnatura può dimezzare la percentuale di isopropanolo (dal 10% al 5%), riducendo così le emissioni di COV dell’impianto fino al 40%. Tuttavia, gli eteri di glicole sono COV, alcuni dei quali tossici.

I solventi volatili possono anche essere sostituiti parzialmente o totalmente nei prodotti utilizzati per la pulizia di attrezzature e materiali.

VOC emessi dal processo di stampa flessografica

La flessografia è un processo di stampa a rilievo che utilizza una lastra fotopolimerica flessibile su una macchina da stampa rotativa. Questo processo funziona come un tampone di inchiostro continuo e può essere utilizzato per stampare imballaggi flessibili (cartone ondulato o piatto, pellicole di plastica, sacchetti pubblicitari), etichette adesive, imballaggi metallici, ecc. I solventi utilizzati nella flessografia che emettono COV sono alcoli, acetati ed eteri di glicole.

Strategia di mitigazione dei VOC per la flessografia

L’uso di inchiostri a base d’acqua (possono contenere tra il 5 e il 20% di solvente) o di inchiostri UV (le macchine da stampa devono essere cambiate). I solventi residui devono essere catturati alla fonte e trattati con carbone attivo.

VOC emessi dalla stampa tipografica

La stampa tipografica è un processo di stampa che consiste nell’imprimere su carta i caratteri in rilievo che compongono un testo. Lastampa tipografica viene utilizzata per documenti con tirature comprese tra le 20.000 e le 30.000 copie, come opuscoli, volantini e documenti amministrativi. I COV emessi da solventi e diluenti sono: idrocarburi (trementina, toluene, xilene, ecc.), composti clorurati e alcol etilico.

Strategia di mitigazione dei VOC per la stampa tipografica

L’uso di inchiostri a basso contenuto di COV, l’installazione di un sistema di cattura e filtraggioalla fonte e la gestione dei rifiuti di stampa che emettono COV fanno parte delle strategie di mitigazione del processo di stampa tipografica.

VOC emessi nella stampa serigrafica

La serigrafia, un processo di stampa che utilizza schermi tessili impregnati di inchiostro, può essere utilizzata per stampare su carta, cartone, tessuto, legno, metallo, plastica e così via, utilizzando ogni volta un inchiostro appropriato. I principali utilizzatori sono l’industria grafica (pubblicità, segnaletica, belle arti, ecc.), l’elettronica (circuiti stampati) e i rivestimenti per pavimenti e pareti. I COV emessi dalla serigrafia sono diversi: COV aromatici (trimetilbenzene, toluene, xilene), COV aliciclici (cicloesano), COV ossigenati (alcoli, chetoni, esteri). Sono dovuti all’evaporazione del solvente contenuto nell’inchiostro (fino al 65%), nei prodotti di pulizia.

Strategia di mitigazione dei VOC per la stampa serigrafica

L’uso di inchiostri a base d’acqua e di removitori di inchiostro a bassa emissione di COV (ad esempio l’estere metilico di soia) riduce le emissioni. È fondamentale catturare i COV alla fonte durante la preparazione dei retini e degli inchiostri, durante la stampa, il trasferimento e l’asciugatura delle stampe e durante la pulizia dei retini. Lo stoccaggio dei rifiuti che emettono VOC in bidoni ventilati completa il sistema di mitigazione dei VOC.

Quali sono i COV emessi nei processi di verniciatura industriale e quali sono le strategie di mitigazione?

COV emessi dai processi di verniciatura nella produzione automobilistica

Nella produzione automobilistica, il processo di applicazione della vernice prevede diverse fasi che emettono COV. Gli strati di “primer” vengono applicati per elettroforesi. Gli strati successivi di primer (contenuto di solventi: dal 37 al 60%), base (75%), lacca (dal 60 al 70%) o vernice (60%) vengono generalmente applicati a spruzzo, seguiti da operazioni di pulizia e asciugatura. I COV emessi in ogni fase dai solventi contenuti nei diversi rivestimenti sono: acqua ragia (un gruppo di idrocarburi alifatici), isopropanolo, alcol benzilico, etanolo e acetone.

Strategia di mitigazione dei VOC per i processi di rivestimento nella produzione automobilistica

Il trattamento degli effluenti gassosi attraverso la cattura alla fonte e la filtrazione dei COV, in particolare con l’utilizzo di carbone attivo, costituisce la base della prevenzione. L’uso di tecniche di applicazione dei rivestimenti che riducono il consumo di solventi durante le operazioni di spruzzatura e pulizia, l’organizzazione della produzione per ridurre il consumo e il recupero dei solventi, la scelta di vernici a base d’acqua o in polvere e l’uso di prodotti per la pulizia privi di solventi nel caso di vernici a base d’acqua sono tutte strategie di mitigazione in questo settore.

COV emessi in altri processi di rivestimento industriale (esclusa la produzione automobilistica)

Si tratta dei COV emessi quando si applicano pitture, lacche o vernici su plastica, metallo, tessuti, ceramica, vetro, ecc. I prodotti contenenti solventi (dal 30 all’80%) vengono utilizzati per pulire il substrato, applicare il rivestimento e asciugare.

• I COV emessi dai solventi utilizzati per il rivestimento dei metalli includono: acetato di butile e xilene (per la diluizione); metiletilchetone, acetone, toluene (per la pulizia) e anche benzene, formaldeide, ecc.
• Sulle materie plastiche, le operazioni di verniciatura e pulizia emettono COV come l’acetato di butile, lo xilene, il metilisobutilchetone, l’isobutanolo e la formaldeide.
• Sui tessuti, i COV emessi sono metiletilchetone, toluene e percloroetilene.
• Su altri substrati, i principali COV emessi sono l’acetato di butile e lo xilene.

Strategia di mitigazione dei VOC per i processi di verniciatura industriale

Oltre alla cattura e al trattamento dei COV alla fonte , che rappresenta la principale misura di mitigazione, la riduzione dei COV alla fonte è una strategia complementare. Ciò comporta l’utilizzo di tecniche di spruzzatura che riducono le emissioni di COV, l’uso di prodotti che contengono meno COV (vernici ad alto contenuto di solidi, a base d’acqua o in polvere) e tecniche di pulizia che utilizzano meno solventi.

COV emessi nel settore delle carrozzerie per auto

Si tratta di COV emessi durante l’applicazione di pitture e vernici su carrozzerie da ritoccare o riverniciare e da prodotti per la pulizia. Si tratta principalmente di COV di idrocarburi aromatici e alifatici e di COV ossigenati (alcoli, chetoni, esteri).

Strategia di mitigazione dei VOC per la verniciatura della carrozzeria

La cattura alla fonte nelle cabine di verniciatura, quindi il trattamento prima dello scarico all’esterno per rispettare i valori limite di emissione a seconda della superficie dell’officina e della quantità di solvente utilizzato, rimane la principale misura di mitigazione. L’uso di tecniche di spruzzatura che riducono il consumo di vernice e quindi le emissioni di COV, l’uso di prodotti con minori emissioni di COV (vernici ad alto contenuto di solidi, vernici a base d’acqua, vernici UV) e tecniche di pulizia che riducono le emissioni di COV sono le strategie di mitigazione più comuni nel settore della carrozzeria.

Quali COV vengono emessi nella produzione di pitture, vernici, inchiostri e adesivi e quali sono le strategie di mitigazione?

I componenti della formulazione di queste sostanze vengono preparati e conservati in forma liquida a partire da materiali in polvere e solventi. I componenti vengono poi distribuiti nelle dosi richieste e mescolati per formare il prodotto finito. Circa 200 COV possono essere utilizzati come solventi in questo settore industriale. Nei processi di produzione di pitture, vernici e inchiostri, i COV emessi includono idrocarburi alifatici e aromatici, xilene, toluene, diclorometano, esteri e alcoli. Per i processi di produzione di colla e gelatina, i principali COV sono metiletilchetone, acetato di etile e idrocarburi.

Strategia di mitigazione dei COV per la produzione di pitture, vernici, inchiostri e adesivi

La prima misura è la cattura alla fonte e il trattamento degli effluenti gassosi contenenti COV. Ad esempio, l’uso di filtri mobili a carbone attivo è altamente adattabile alle variazioni delle condizioni di produzione. Le strategie per ridurre le emissioni di COV includono l’uso di prodotti sostitutivi a basso contenuto di solventi (prodotti a base d’acqua o ad alto contenuto di solidi) o di prodotti privi di solventi. Per i prodotti di pulizia, i produttori possono sostituire i solventi organici con soluzioni acquose di soda e potassa, riscaldate a 80° ma che richiedono il trattamento dell’acqua di lavaggio.

Quali sono i COV emessi nei processi di produzione dei rivestimenti adesivi e quali sono le strategie di mitigazione?

I COV entrano in un processo di rivestimento adesivo attraverso gli adesivi a base di solventi che ricopriranno la superficie del rivestimento e attraverso i diluenti utilizzati. Le emissioni di COV sono significative durante il processo di essiccazione. I principali tipi sono

• colle acriliche per la realizzazione di adesivi (nastri adesivi, etichette, ecc.), l’incollaggio di pavimenti e rivestimenti, l’applicazione di teli in PVC su pannelli di legno, ecc.
• adesivi vinilici utilizzati per incollare parti in PVC nell’industria automobilistica (parabrezza, ecc.), nell’industria edile (tubi di drenaggio, ecc.), ecc.
• adesivi poliuretanici per l’industria dell’imballaggio, tessile e calzaturiera
• adesivi in neoprene per l’industria automobilistica, calzaturiera ed edile.

I processi di rivestimento adesivo industriale emettono principalmente i seguenti COV: metiletilchetone, dimetilchetone, acetato di butile, acetato di etile, benzene etilico, toluene e xilene.

Strategia di mitigazione dei VOC nella produzione di rivestimenti adesivi

Durante il processo di essiccazione, le emissioni di COV vengono catturate alla fonte e poi filtrate con carbone attivo, riducendo in modo significativo le emissioni nell’atmosfera. Le altre tecniche di riduzione delle emissioni di COV sono identiche a quelle utilizzate nella produzione della colla, come descritto in precedenza.

Quali sono i COV emessi nei processi di produzione farmaceutica industriale e quali sono le strategie di mitigazione?

I processi industriali vanno dalla produzione dell’ingrediente farmaceutico attivo (materia prima) alla produzione di una forma farmaceutica (compressa, capsula, unguento, sciroppo, spray, ecc.). Numerose operazioni nei processi di produzione farmaceutica coinvolgono i solventi e comportano l’emissione di COV: il caricamento di un miscelatore, il riempimento dei serbatoi di stoccaggio degli effluenti, l’iniezione di aria sterile nei tubi per eliminare il prodotto prima della pulizia, il trasferimento del solvente dalle autocisterne ai fusti di stoccaggio, il campionamento per il controllo della qualità, ecc. L’industria farmaceutica utilizza circa cinquanta solventi che emettono COV. Tra questi, circa dieci COV specifici classificati come CMR: diossano, cloroformio, dimetilformammide, dicloroetano, cloruro di metilene, percloroetilene, dimetilammina, diglima e triglima.

Strategia di mitigazione dei COV per la produzione di farmaci

Ogni operazione che utilizza solventi ed emette COV richiede la cattura alla fonte e il trattamento. Spesso il processo utilizzato è l’adsorbimento su carbone attivo insieme all’ossidazione termica. La riduzione al minimo delle emissioni di COV implica l’isolamento delle fonti e l’essiccazione in un circuito chiuso per ridurre le emissioni fuggitive, la pulizia delle apparecchiature chiuse e il ricircolo degli spurghi di processo, ove possibile, per evitare il rilascio diretto di COV attraverso le aperture. La sostituzione dei solventi è più difficile perché vengono scelti per le loro caratteristiche fisico-chimiche , che contribuiscono al processo. In base a una valutazione caso per caso, il produttore può sostituire il solvente utilizzato nel processo con un solvente che emette meno COV tossici.

Quali sono i VOC emessi nei processi di ingegneria meccanica e quali sono le strategie di mitigazione?

Si tratta principalmente di pulire le superfici metalliche prima o dopo la lavorazione per rimuovere grasso, fluidi da taglio, oli e particelle solide. L’obiettivo è quello di prepararsi all’operazione successiva o di migliorare l’aspetto della superficie. La pulizia può combinare un’azione chimica a base di solventi, un’azione meccanica (ultrasuoni, spruzzatura, agitazione manuale o meccanica) e un certo livello di temperatura per aumentare l’efficacia chimica. Spesso seguono il risciacquo e l’asciugatura. I COV tradizionalmente emessi in questo tipo di operazioni sono: COV alogenati (percloroetilene, diclorometano, tricloroetilene), COV idrocarburici e COV ossigenati (acetone, etanolo, isopropanolo, eteri di glicole, esteri di glicole, metiletilchetone).

Strategia di mitigazione dei COV per l’industria meccanica

I COV vengono catturati alla fonte e recuperati in via prioritaria tramite filtrazione a carboni attivi. I seguenti elementi possono contribuire a ridurre i COV: sostituzione dei solventi con detergenti (con additivi che emettono meno COV), detergenti contenenti tensioattivi e batteri (emissioni biogene di COV), agrosolventi; stripping termico; processi al laser o al plasma freddo (industria nucleare e aeronautica), sabbiatura con ghiaccio o ghiaccio secco (applicazioni una tantum), CO₂ ( attualmente in fase di industrializzazione).

Quali COV vengono emessi nei processi di fonderia e quali sono le strategie di mitigazione?

La fusione consiste nel versare il metallo fuso in uno stampo per produrre un pezzo di metallo. Lo stampo può essere realizzato con il processo sand-to-green (sabbia + argilla + carbone) o con un processo di indurimento chimico (sabbia + resina). L’uso di leganti chimici comporta la produzione di vari COV durante la miscelazione, la formatura e l’incapsulamento, lo stoccaggio, la colata e il raffreddamento. I principali COV emessi durante il processo industriale sono: carbonio organico volatile, COV di idrocarburi aromatici: benzene, etilbenzene, toluene, xilene (BTEX), COV ossigenati tra cui aldeidi (formaldeide, acroleina, acetaldeide), fenolo, alcol, esteri.

Strategia di mitigazione dei VOC per l’industria della fonderia

La prima strategia consiste nel catturare le emissioni alla fonte utilizzando cappe di aspirazione e trattarle nelle varie fasi del processo. Per ridurre le emissioni alla fonte, l’uso della grafite nel processo di sabbiatura verde riduce il carbonio volatile. Per quanto riguarda il processo di incastonatura chimica, la tendenza è quella di utilizzare resine con meno componenti che emettono COV.