Wat zijn de huidige innovaties op het gebied van stofverwijdering en filtratie van industriële emissies?

Innovatie in stofverwijdering en filtratie van industriële emissies richt zich op filtratiematerialen en technologieën voor het controleren en onderhouden van apparatuur. Het doel is om systemen voor stofverwijdering praktischer en efficiënter te maken.

Huidige innovatietrends in stofafscheiders en luchtfilters

Innovaties in onderhoud op afstandvan ontstoffingssystemen en filtratieapparatuur:

De integratie van sensoren en “Internet of Things”-technologieën is bedoeld om realtime informatie te verschaffen over het gedrag van het stofverzamelingssysteem en om deze informatie te delen tussen de fabrikant en zijn leverancier. Modems worden bijvoorbeeld gebruikt voor onderhoud op afstand van de stofafscheider. Het doel is om de belangrijkste bedrijfsparameters van een afzuigsysteem in realtime of op aanvraag te kunnen delen tussen de operator en de fabrikant (delta P vervuiling, stroomverbruik, storingshistoriek, aantal bedrijfsuren, werking van de verschillende subeenheden, enz.) Dankzij deze oplossingen kan de evolutie van een installatie nauwkeuriger worden gevolgd en de betrouwbaarheid ervan worden verhoogd, terwijl het aantal ritten van onderhoudstechnici wordt verminderd.

Innovaties in energiebesparing :

Nauwkeurige controle van de reiniging is één voorbeeld. Perslucht is een erg dure vloeistof. Een nauwkeurige regeling vermindert het persluchtverbruik. Het reinigingsproces start op precies het juiste moment (geprogrammeerde tijd of drukverschil). Dit vermindert het aantal reinigingsbeurten en dus ook de slijtage en het verbruik van filtermedia. Bovendien is de nieuwe ontstoffingsapparatuur energiezuinig ontworpen. Het gebruik van nieuwe venturi-persluchtinspuitstukken bij reinigingsbeurten verlaagt bijvoorbeeld het persluchtverbruik met 20% tot 40% voor hetzelfde reinigingseffect.

Tot slot kan het nauwkeurig regelen van het aanzuigdebiet leiden tot aanzienlijke besparingen. Het vermogen van een ventilator is recht evenredig met het aanzuigdebiet. Het is daarom belangrijk om het aanzuigdebiet niet te groot te maken. Andere oplossingen bestaan erin de ventilator uit te rusten met een frequentieregelaar en het debiet aan te passen aan de zuigbehoefte. De frequentieregelaar past de zuigkracht aan volgens een ingesteld vacuüm of debiet, of volgens het aantal machines dat moet worden opgezogen. Het aanpassen van het debiet vermindert het verbruik van de ventilator aanzienlijk, evenals het verwarmingsverbruik wanneer de aangezogen lucht naar buiten wordt afgevoerd.

Innovaties in filtratietechnologie

Als reactie op de diversiteit van deeltjesemissies van een activiteit is er een innovatie in gebruik: additieve filtratie. Hierbij wordt een set gespecialiseerde filtermedia in serie in een stofafscheider geplaatst om al het stof en de VOC’s van een industrieel proces op te vangen (bijv. Dustomat 24, ePUR Box). Het resultaat is een aangepaste, adaptieve oplossing voor de fabrikant. Het werken met composietmaterialen, laserlassen of 3D-printen genereert bijvoorbeeld emissies van verschillende soorten en structuren: stof, zeer fijne dampen en gasvormige verbindingen (VOC’s, geuren, enz.).

Innovatie in materialen en het ontwerp van filtermedia richt zich op nanotechnologieën en biomimicry. We creëren nanomaterialen die gespecialiseerd zijn in de filtratie van één type molecuul_{(CO2 CH4}), of juist in staat zijn om een verscheidenheid aan deeltjes af te vangen die worden uitgestoten door een industrieel proces.

Focus op innovatieve materialen voor het detecteren, filteren en neutraliseren van luchtdeeltjes

Nanofabricage van een filter uit maïseiwitten

De ontwikkeling van milieuvriendelijke materialen is één weg voor innovatie. Er is bijvoorbeeld een filtermedium op nanobasis gemaakt van maïseiwitten. Dit filter kan 99,5% van de deeltjes afvangen, zoals de huidige HEPA-filters, maar ook 87% van de formaldehyden. Deze laatste prestatie is superieur aan die van filters die gespecialiseerd zijn in dit type giftige moleculen. Het vangmechanisme is gebaseerd op het vermogen van de functionele groepen op het oppervlak van het eiwit om zich te gedragen als tentakels die moleculen vangen. Het gelijktijdig vangen van verschillende gasmoleculen wordt overwogen dankzij de herschikking van de aminozuren van het eiwit. Omdat het eiwit hydrofoob is, kan het filter bovendien worden gebruikt in vochtige lucht.

Neutralisatie van giftige moleculen

Eén innovatie betreft de nanofabricage van een vezel met meerdere componenten die een fotokatalytische stof in de vezelstructuur integreert. Dit vernietigt VOC’s, geuren en ziekteverwekkers, terwijl het vrijkomen van secundaire verontreinigende stoffen wordt voorkomen. De biomimetische structuur lijkt op die van een diatomee om de uitwisseling tussen de lucht en het zuiveringsmiddel te maximaliseren. Deze innovatie kan actieve koolfilters vervangen, met minder onderhoud en lagere filtratie-energie. Deze innovatie is gepatenteerd door het Franse bedrijf Purenat.

Een andere bron van innovatie is de oppervlaktebehandeling van filterweefsels. Een nieuwe coating gebruikt een koperprecursor om een geleidende metaal-organische structuur te creëren. Hierdoor worden giftige gassen omgezet in neutrale stoffen: stikstofmonoxide wordt omgezet in nitriet en nitraat, en waterstofsulfide in kopersulfaat. De metaal-organische structuur geïntegreerd in het katoen of polyester creëert een reactief en herbruikbaar materiaal. Door de oppervlaktebehandeling kunnen specifieke patronen worden gemaakt en kunnen de ruimtes tussen de stofdraden nauwkeurig worden opgevuld. Dit materiaal is bestand tegen slijtage, scheuren en standaard wassen. Het kan worden gebruikt voor intelligente filters, omgevingssensoren en persoonlijke beschermingsmiddelen.

Innovatie in het vangen en detecteren van aërosolpathogenen.

Nieuwe anti-allergene en antibacteriële technologieën worden in materialen verwerkt om een gezondere omgeving te creëren. In de toekomst kunnen sommige onderdelen van de stofverzamelingseenheden van deze materialen worden gemaakt.

Ondanks strenge reinigings- en desinfectieprocedures bestaat er infectierisico in ziekenhuizen. In reactie hierop is een plastic materiaal, acrylonitrilbutadieenstyreen (of ABS), dat veel wordt gebruikt in ziekenhuisapparatuur (maar ook in behuizingen van auto’s en huishoudelijke elektrische apparaten, telefonie-, IT- en 3D-printdraad), versmolten met chloorhexidine. Het resultaat is een nieuw materiaal voor oppervlaktebehandeling dat bacteriën in 30 minuten kan doden. Deze innovatie lost de nadelen op van conventionele ontsmettingsmiddelen, die zich in de lucht verspreiden en van oppervlakken ontsnappen wanneer ze worden aangeraakt. Er zijn plannen om dit nieuwe materiaal toe te voegen wanneer het plastic wordt gefabriceerd.

In dezelfde geest is er een antimicrobiële, schimmelwerende en antivirale oppervlaktebehandeling op basis van chloorhexidine digluconaat ontwikkeld die kan worden aangepast aan filtermedia op de markt. Deze technologie werd getest op treinen van het Britse spoorwegnet voordat ze werd gepatenteerd.

Tot slot heeft een innovatie in de oppervlaktecoating van filtermedia tot doel om het nemen van biologische monsters in de lucht te bevorderen. Het doel is om de aard van bacteriën en virussen zo vroeg mogelijk te detecteren en te identificeren door ze levend te vangen. Dit is een noodzakelijke voorwaarde voor vroegtijdige identificatie van een biologisch risico. Hoewel HEPA-filters effectief zijn in het vangen van ziekteverwekkers, zijn ze niet effectief in het in leven houden ervan. De innovatie bestaat uit een composietmembraan met een vloeistoflaag die ontworpen is om de levensvatbaarheid te behouden van bacteriële of virale monsters die opgevangen worden voor laboratoriumonderzoek.

Innovatie in het filteren van industriële_CO2-emissies bij de bron

Om kooldioxide-emissies in de industrie bij de bron te filteren, moeten de scheidingsmaterialen worden verbeterd.

Si-CHA is een kristalstructuur op basis van silica die wordt gebruikt om een uniform poreus membraan te maken dat kooldioxide scheidt van methaan of andere grotere moleculen. De ontwikkeling van een methode voor de synthese van een zuiver Si-CHA membraan verhoogt de_CO2 scheidingsprestaties terwijl het minder productietijd en energie kost. Het onderzoek wordt voortgezet om dit proces te industrialiseren.

Een andere innovatie gebruikt membranen op de markt om hun_{CO2-selectiviteit} te verbeteren. Deze nanofabricagetechnologie kweekt hydrofiele,_{CO2-doorlatende} polymeerketens op het membraanoppervlak. Dit verhoogt de_{CO2-selectiviteit} van een standaard membraan met 150 keer. Gemodificeerde membranen blijven winstgevend, ondanks de extra kosten van nanofabricage. Deze nieuwe membraantechnologie is in eerste instantie ontwikkeld voor energiecentrales, maar zal worden geoptimaliseerd en gediversifieerd naar andere polymeren in samenwerking met fabrikanten om aan hun specifieke behoeften te voldoen.

Een textielinnovatie voor het filteren van_CO2 uit energiecentrales heeft een vangstpercentage van 80%. Het integreert het natuurlijke enzym koolzuuranhydrase in een katoenen stof om de reactie te versnellen die water en_CO2 omzet in bicarbonaat. De lucht gaat dan door het filter met een snelheid van 4 l/min, nog steeds ver verwijderd van de 10 miljoen liter lucht die behandeld moet worden voor een energiecentrale. Maar omdat het filter is gemaakt met behulp van traditionele methoden uit de textielindustrie, is het gemakkelijker op te schalen naar industriële productie, wat het onderwerp zal zijn van de volgende fase. Tests op de werking van het filter na cycli van wassen, drogen en opslaan hebben ook bevestigd dat de prestaties behouden zijn gebleven.

Het 3D-printen van_CO2-filters, waarbij een hydrogel met het enzym koolzuuranhydrase als basismateriaal wordt gebruikt, is een andere innovatieve benadering. Deze technologie heeft het mogelijk gemaakt om een 1D draad en een 2D structuur te extruderen. Het doel is om_CO2-filters veelzijdiger en sneller te ontwerpen te maken. De productie van een filter met een diameter van minder dan 2 cm voor experimentele doeleinden heeft tot nu toe een afvangstpercentage van slechts 24% opgeleverd, en na 1000 bedrijfsuren is dit percentage gehalveerd. Om dit percentage te verhogen, overwegen onderzoekersom modulaire elementen te stapelen. Dit onderzoek bevindt zich nog in een vroeg stadium.

Een andere technologische innovatie voor het afvangen van_CO2 is het gebruik van een innovatief koperhoudend polymeerfilter. Deze filter zet_CO2 voornamelijk om in natriumbicarbonaat. Dit nieuwe hybride materiaal is een sorptiemiddel dat mechanisch stevig en chemisch stabiel is. Het vangt 3 keer meer_CO2 op dan de huidige directe luchtafvangtechnieken. Ongeacht de_{CO2-concentratie} (van natuurlijk tot industrieel), gaat het afvangen door totdat het filter verzadigd is. Als het filter verzadigd is, stroomt er zout water door het filter dat de_CO2 omzet in natriumbicarbonaat. Het natriumbicarbonaat kan dan zonder negatieve gevolgen in zee worden geloosd. Bestaande technieken kunnen ook worden gebruikt om: het filter te desorberen (stroom van heet water of stoom), het_CO2 terug te winnen, te comprimeren en op te slaan.

Industrialisatie van stofwerende nanotechnologieën voor oppervlaktebehandeling

Er bestaan al heel lang antistoftechnologieën . Ze zijn echter nooit verder gekomen dan het onderzoeksstadium omdat opschaling naar industriële schaal te moeilijk bleek. Nieuwe productieconcepten hebben dit obstakel overwonnen. Nano jamming en nano printing moderniseren een ^19e-eeuwse krantendruktechniek. Ze brengen nanometrische piramidestructuren aan die voorkomen dat stof zich vasthecht. Deze innovatie maakt veel soorten materiaal bestand tegen stof. Toekomstige toepassingen op industriële apparatuur zijn nu denkbaar; in het bijzonder op de interne oppervlakken van de componenten van een stofverwijderingssysteem en op de externe oppervlakken van apparatuur.