Lotne związki organiczne (LZO) w procesach przemysłowych. Jaka strategia łagodzenia?

Lotne związki organiczne (LZO) i zapachy mogą być generowane przez różne procesy przemysłowe. Identyfikacja potencjalnych źródeł emisji LZO pochodzących z tych procesów jest kluczowa dla opracowania skutecznych strategii łagodzenia.

Wśród substancji używanych w przemyśle rozpuszczalniki szczególnie emitują LZO. Wchodzą one w skład produktów, które będą zużywane jako surowiec lub materiał pomocniczy w procesie przemysłowym; przykład: farby, tusze, lakiery, środki do usuwania powłok, środki konserwujące, środki czyszczące, środki ochrony roślin, kosmetyki, …

Wszystkie sektory przemysłowe używają rozpuszczalników, które emitują LZO w różnych operacjach swoich procesów. Na przykład:

• Czyszczenie i dezynfekcja powierzchni lub produktów: podłóg, sprzętu, odzieży itp.
• Odtłuszczanie części metalowych i plastikowych …
• Rozpuszcza i usuwa pozostałości kleju, farby itp.
• Rozcieńczanie produktu: tusze używane przez drukarzy, farby używane przez malarzy, produkty rolne itp.
• Ekstrakcja, separacja, synteza i oczyszczanie związków chemicznych

Zapraszamy do zapoznania się z praktykami dotyczącymi minimalizacji LZO w procesach przemysłowych.

Ogólne praktyki redukcji lotnych związków organicznych w procesach przemysłowych

Aby zmniejszyć obecność lotnych związków organicznych w procesie przemysłowym, oto kilka powszechnych praktyk w sektorze przemysłowym

• Wdrożyć system odsysania LZO u źródła i system oczyszczania. Na przykład można zastosować okapy wyciągowe i filtr oczyszczający powietrze przez adsorpcję na węglu aktywnym, aby zminimalizować rozprzestrzenianie się LZO w powietrzu otaczającym.
• Zastąpić produkty zawierające LZO substancjami alternatywnymi o niższej zawartości LZO, gdy proces przemysłowy na to pozwala. W tym celu należy wcześniej zidentyfikować i ocenić specyficzne źródła LZO w zakładzie przemysłowym
• Optymalizacja procesu przemysłowego w celu zminimalizowania emisji LZO (dostosowanie parametrów produkcji, optymalizacja warunków pracy itp.)
• Regularnie sprawdzaj sprzęt przemysłowy pod kątem wycieków LZO.
• Zapewnić, że praktyki gospodarowania odpadami redukują emisje LZO. Może to obejmować używanie zamkniętych pojemników, recykling rozpuszczalników i odpowiednie usuwanie odpadów.
• Skonfigurowanie systemu monitorowania jakości powietrza w celu wykrywania stężeń LZO (np. elektroniczny nos).
• Upewnij się, żeinstalacja przemysłowa jest zgodna z normami i limitami nałożonymi przez przepisy dotyczące emisji LZO.
• Podnoszenie świadomości pracowników na temat zagrożeń związanych z LZO.
• Przyjmując te najlepsze praktyki, firmy mogą przyczynić się do zmniejszenia emisji LZO, kontroli zapachów przemysłowych i poprawy jakości powietrza w pomieszczeniach, z korzyścią zarówno dla zdrowia pracowników, jak i środowiska.

Przyjmując te praktyki, producenci będą emitować mniej LZO i poprawią jakość otaczającego powietrza, co będzie korzystne zarówno dla zdrowia i bezpieczeństwa pracowników, jak i dla środowiska.

LZO emitowane przez niektóre procesy przemysłowe

Oto kilka procesów przemysłowych, które mogą wytwarzać LZO i zapachy oraz związane z nimi strategie łagodzenia.

Jakie LZO są emitowane w przemysłowych procesach drukowania i jakie strategie ograniczania emisji można zastosować?

LZO emitowane w procesie druku wklęsłego

Ten proces druku o bardzo dużym nakładzie czasopism, katalogów lub opakowań kartonowych w dużych seriach (np.: opakowania papierosów, słodyczy, płynów …) wykorzystuje toluen jako rozpuszczalnik. To aromatyczny LZO zawarty w formule tuszu lub używany do rozcieńczania tuszu. Ponad 95% toluenu używanego podczas procesu produkcji druków trafia do powietrza otaczającego; a mniej niż 5% używanego toluenu trafia do włókien papieru (ANESM 2012). W heliograwurze opakowań używa się raczej rozpuszczalników emitujących tlenowe LZO (estry, alkohole, ketony).

Ponadto LZO są emitowane pod koniec procesów drukowania i suszenia: ścieki zawierające LZO, rozpuszczalnik odzyskany do ponownego użycia lub sprzedaży, LZO emitowane przez proces lub system odzyskiwania rozpuszczalnika.

Strategia ograniczania emisji LZO w druku wklęsłym

Użycie tuszu retencyjnego, który zmniejsza szybkość tworzenia warstwy w porównaniu z tuszem tolueowym. Emisje LZO koncentrują się wtedy w jednostce suszenia, gdzie są wychwytywane i oczyszczane.

LZO emitowane w procesie druku offsetowego

Ten proces druku stosuje się do dużych nakładów książek, czasopism, katalogów. Na wejściu procesu druku nośnikami LZO są: tusze, roztwór zwilżający (zawierający izopropanol), dodatki. Podczas druku następuje rozproszona emisja izopropanolu. Suszenie druku emituje największą część LZO. Ponadto tusz z druku może lekko uwalniać LZO. Na końcu druku, podczas czyszczenia płyt i cylindrów używane rozpuszczalniki emitują LZO w bardzo małych ilościach (węglowodory alifatyczne, cykliczne i/lub naftenowe (benzyna lakiernicza, nafta,…)).

Strategia ograniczania emisji LZO dla drukarek offsetowych

Wychwytywanie u źródła w piecu i oczyszczanie ścieków gazowych zawierających LZO jest pierwszym środkiem zapobiegawczym.

Dodanie eterów glikolu (1% do 5%) do roztworu zwilżającego może zmniejszyć o połowę proporcję izopropanolu (z 10% do 5%) i tym samym zmniejszyć do 40% emisje LZO z instalacji. Jednak etery glikolu to LZO, z których niektóre są toksyczne.

Lotne rozpuszczalniki można również częściowo lub całkowicie zastąpić w produktach używanych do czyszczenia sprzętu i materiałów eksploatacyjnych.

LZO emitowane w procesie druku fleksograficznego

Fleksografia to proces druku wypukłego, który wykorzystuje elastyczną płytę fotopolimerową na prasie rotacyjnej. Ten proces działa jak ciągły stempel i pozwala drukować elastyczne opakowania (karton falisty lub płaski, folie plastikowe, torby reklamowe), etykiety samoprzylepne, opakowania metalowe … Rozpuszczalniki stosowane w fleksografii i emitujące LZO to alkohole, octany, etery glikolu.

Strategia ograniczania emisji LZO dla fleksografii

Użycie tuszu na bazie wodnej (mogą zawierać od 5 do 20% rozpuszczalnika) lub tuszu UV (konieczność zmiany pras). Dla pozostałych rozpuszczalników należy je wychwytywać u źródła i oczyszczać na węglu aktywnym.

LZO emitowane przez druk typograficzny

Typografia to proces druku polegający na drukowaniu na podłożu papierowym wypukłych znaków tworzących tekst. Druk typograficzny stosuje się do dokumentów o nakładzie od 20000 do 30000 egzemplarzy: prospekty, ulotki, dokumenty administracyjne. LZO emitowane przez rozpuszczalniki i rozcieńczalniki to: węglowodory (terpentyna, toluen, ksylen…), związki chlorowane, alkohol etylowy.

Strategia ograniczania emisji LZO w druku typograficznym

Stosowanie farb o niskiej zawartości LZO,instalacja systemu wychwytywania i filtracjiu źródła oraz zarządzanie odpadami drukarskimi emitującymi LZO są częścią strategii łagodzenia skutków procesu druku typograficznego.

LZO emitowane podczas sitodruku

Sitodruk, proces druku przez siatkę tekstylną nasączoną tuszem, może drukować na podłożach papierowych, kartonowych, tkaninowych, drewnianych, metalowych, plastikowych … za każdym razem z odpowiednim tuszem. Przemysł graficzny (reklama, oznakowanie, sztuki piękne …), elektroniczny (obwody drukowane), działalność pokrywania podłóg lub ścian to główni użytkownicy. LZO emitowane przez sitodruk są różnorodne: aromatyczne LZO (trimetylobenzen, toluen, ksylen), alicykliczne LZO (cykloheksan), tlenowe LZO (alkohole, ketony, estry). Wynikają z odparowania rozpuszczalnika zawartego w tuszy (do 65%), w środkach czyszczących.

Strategia ograniczania emisji LZO dla sitodruku

Użycie tuszu na bazie wody, rozpuszczalnika tuszu o niskiej emisji LZO (np.: ester metylowy soi) redukuje emisje. Wychwytywanie LZO u źródła podczas przygotowania siatek i tuszu, podczas druku, przenoszenia i suszenia druków, czyszczenia siatek jest niezbędne. Przechowywanie w wentylowanych pojemnikach odpadów emitujących LZO uzupełnia system ograniczania LZO.

Jakie LZO są emitowane w procesach powlekania przemysłowego i jakie są strategie ich ograniczania?

LZO emitowane przez procesy lakiernicze w produkcji samochodów

W produkcji samochodowej, proces nakładania farby obejmuje kilka etapów, które emitują LZO. Warstwy „podkładowe” są nakładane metodą elektroforezy. Kolejne warstwy podkładu (zawartość rozpuszczalnika: 37 do 60%), bazy (75%), lakieru (60 do 70%) lub powłoki bezbarwnej (60%) są zazwyczaj nakładane metodą natryskową, po czym następują operacje czyszczenia i suszenia. LZO emitowane na każdym etapie przez rozpuszczalniki zawarte w różnych powłokach to: benzyna lakowa (mieszanina węglowodorów alifatycznych), izopropanol, alkohol benzylowy, etanol, aceton.

Strategia ograniczania emisji LZO w procesach powlekania w produkcji motoryzacyjnej

Oczyszczanie gazowych ścieków przez wychwytywanie u źródła i filtrację LZO, szczególnie na węglu aktywnym, stanowi podstawę prewencji. Użycie technik aplikacji powłok redukujących zużycie rozpuszczalników podczas operacji rozpylania i czyszczenia, organizacja produkcji mająca na celu redukcję zużycia i odzysk rozpuszczalników, wybór farb na bazie wodnej lub w proszku, użycie środków czyszczących bez rozpuszczalnika w przypadku farb wodnych grupują strategie ograniczania w tym sektorze.

LZO emitowane w innych przemysłowych procesach powlekania (z wyłączeniem produkcji motoryzacyjnej)

To LZO emitowane przez aplikacje farby, lakieru, werniksu na podłoże plastikowe, metalowe, tekstylne, ceramiczne, szklane… Produkty zawierające rozpuszczalniki (30 do 80%) są używane podczas: czyszczenia podłoża, aplikacji powłoki, suszenia.

• LZO emitowane przez rozpuszczalniki stosowane w powlekaniu metali obejmują: octan butylu i ksylen (do rozcieńczania); keton metylowo-etylowy, aceton, toluen (do czyszczenia), a także benzen, formaldehyd itp.
• W przypadku tworzyw sztucznych operacje powlekania i czyszczenia emitują lotne związki organiczne, takie jak octan butylu, ksylen, keton metylowo-izobutylowy, izobutanol i formaldehyd.
• W przypadku tekstyliów emitowane LZO to keton metylowo-etylowy, toluen i perchloroetylen.
• Na innych podłożach głównymi emitowanymi lotnymi związkami organicznymi są octan butylu i ksylen.

Strategia ograniczania emisji LZO w przemysłowych procesach powlekania

Oprócz wychwytywania u źródła i oczyszczania LZO stanowiącego główny środek ograniczania, redukcja LZO u źródła stanowi strategię uzupełniającą. Odbywa się to przez użycie technik rozpylania redukujących emisje LZO, użycie produktów zawierających mniej LZO (farba o wysokiej zawartości suchej masy, wodna, w proszku), technik czyszczenia mniej zużywających rozpuszczalnik.

LZO emitowane w sektorze karoserii samochodowych

To LZO emitowane podczas aplikacji farby i werniksu na karoserię do retuszu i przemalowania, oraz przez środki czyszczące. Chodzi głównie o aromatyczne i alifatyczne węglowodory LZO, tlenowe LZO (alkohole, ketony, estry).

Strategia ograniczania emisji lotnych związków organicznych podczas lakierowania karoserii

Wychwytywanie u źródła w kabinach lakierniczych, a następnie oczyszczanie przed wypuszczeniem na zewnątrz w celu przestrzegania granicznych wartości emisji w zależności od powierzchni warsztatu i ilości używanego rozpuszczalnika pozostaje głównym środkiem ograniczania. Użycie technik rozpylania redukujących zużycie farby, a tym samym emisję LZO, wykorzystanie produktów o niższej emisji LZO (farba o wysokiej zawartości suchej masy, farba lub werniksy na bazie wodnej, werniksy UV), a także technik czyszczenia redukujących emisje LZO reprezentują najczęstsze strategie ograniczania w sektorze karoserii.

Jakie LZO są emitowane podczas produkcji farb, lakierów, tuszów i klejów oraz jakie są strategie ich ograniczania?

Składniki formulacji tych substancji są przygotowywane i przechowywane w formie płynnej z materiałów proszkowych i rozpuszczalników. Następnie składniki są dozowane według potrzebnej dawki i mieszane w celu utworzenia produktu gotowego. Około 200 LZO może być używanych jako rozpuszczalnik w tym sektorze przemysłowym. Dla procesów produkcji farb, werniksów i tuszu emitowane LZO to między innymi węglowodory alifatyczne i aromatyczne, ksylen, toluen, dichlorometan, estry, alkohole. Dla procesów produkcji klejów i żelatyn główne LZO odpowiadają metyloetylketonowi, octanowi etylu, węglowodorom.

Strategia ograniczania emisji LZO w produkcji farb, lakierów, farb drukarskich i klejów

Pierwszym środkiem jest wychwytywanie u źródła i oczyszczanie gazowych ścieków obciążonych LZO. Na przykład wdrożenie mobilnych filtrów z węglem aktywnym okazuje się bardzo adaptacyjne do zmian warunków produkcji. Strategie ograniczania emisji LZO polegają na użyciu produktów zastępczych o niskiej zawartości rozpuszczalnika (produkty na bazie wodnej lub o wysokiej zawartości suchej masy) lub produktów bez rozpuszczalnika. Dla środków czyszczących przemysłowiec może zastąpić rozpuszczalniki organiczne wodnymi roztworami sody i potasu, podgrzanymi do 80°, ale wymagającymi oczyszczania wód przemywnych.

Jakie LZO są emitowane w procesach produkcji powłok samoprzylepnych i jakie są strategie ich ograniczania?

LZO wchodzą w proces powlekania adhezyjnego przez kleje na bazie rozpuszczalnika, które pokryją powierzchnię tego powlekania, oraz przez używane rozcieńczalniki. Emisja LZO jest znaczna na poziomie suszenia. Wyróżnia się głównie

• kleje akrylowe do produkcji klejów (taśm samoprzylepnych, etykiet itp.), klejenia wykładzin podłogowych i ściennych, nakładania folii PVC na panele drewniane itp.
• kleje winylowe stosowane do klejenia części z PVC w przemyśle motoryzacyjnym (szyby przednie itp.), budowlanym (rury drenażowe itp.) itp.
• Kleje poliuretanowe dla przemysłu opakowaniowego, tekstylnego i obuwniczego
• kleje neoprenowe dla przemysłu motoryzacyjnego, obuwniczego i budowlanego.

Przemysłowe procesy powlekania klejem emitują głównie następujące LZO: keton metylowo-etylowy, keton dimetylowo-etylowy, octan butylu, octan etylu, benzen etylu, toluen i ksylen.

Strategia ograniczania LZO w produkcji powłok samoprzylepnych

Na poziomie suszenia wychwytywanie u źródła emisji LZO, a następnie ich filtracja na węglu aktywnym pozwala znacznie zmniejszyć emisje do atmosfery. Inne techniki ograniczania LZO są identyczne z tymi z produkcji klejów widzianymi wyżej.

Jakie LZO są emitowane w przemysłowych procesach produkcji farmaceutycznej i jakie strategie ograniczania emisji można zastosować?

Procesy przemysłowe obejmują od produkcji aktywnej substancji farmaceutycznej (surowiec) do produkcji postaci farmaceutycznej (tabletka, kapsułka, maść, syrop, spray…). Liczne operacje w procesach produkcji farmaceutycznej obejmują rozpuszczalniki i prowadzą do emisji LZO: ładowanie mieszalnika, napełnianie zbiorników magazynowych ścieków, wtryskiwanie sterylnego powietrza do rurociągów w celu usunięcia produktu przed czyszczeniem, transfer rozpuszczalnika z cysterny do beczek magazynowych, pobieranie próbek do kontroli jakości… Przemysł farmaceutyczny używa około pięćdziesięciu rozpuszczalników emitujących LZO. Wśród nich znajduje się około dziesięciu specyficznych LZO sklasyfikowanych jako CMR: dioksan, chloroform, dimetyloformamid, dichloroetan, chlorek metylenu, perchloroetylen, dimetyloamina, diglim, triglim.

Strategia ograniczania lotnych związków organicznych w produkcji leków

Przy każdej operacji używającej rozpuszczalników i emitującej LZO konieczne jest wychwytywanie u źródła i oczyszczanie. Często używanym procesem jest adsorpcja na węglu aktywnym obok utleniania termicznego. Minimalizacja emisji LZO odbywa się przez izolację źródeł i suszenie w obiegu zamkniętym w celu redukcji emisji ucieczkowych, operacje czyszczenia w zamkniętym sprzęcie i recyrkulację przedmuchów procesu, jeśli to możliwe, aby uniknąć bezpośrednich emisji LZO przez otwory. Substytucja rozpuszczalników okazuje się bardziej delikatna, ponieważ są one wybierane ze względu na swoje właściwości fizykochemiczne przyczyniające się do procesu. W każdym przypadku przemysłowiec może zastąpić rozpuszczalnik operacji rozpuszczalnikiem emitującym mniej toksyczne LZO.

Jakie LZO są emitowane w procesach inżynierii mechanicznej i jakie są strategie ich ograniczania?

To głównie operacje czyszczenia powierzchni metalowych przed lub po obróbce w celu usunięcia smarów, płynów skrawających, olejów, cząstek stałych. Chodzi o przygotowanie następnej operacji lub poprawę wyglądu powierzchni. Czyszczenie może łączyć działanie chemiczne na bazie rozpuszczalnika, działanie mechaniczne (ultradźwięki, natrysk, mieszanie ręczne lub mechaniczne), określony poziom temperatury w celu zwiększenia skuteczności chemicznej. Często następują operacje płukania i suszenia. LZO tradycyjnie emitowane w tego typu operacjach to: halogenowane LZO (perchloroetylen, dichlorometan, trichloroetylen), węglowodory LZO, tlenowe LZO (aceton, etanol, izopropanol, etery glikolu, estry glikolu, metyloetylketon)

Strategia ograniczania emisji LZO dla przemysłu budowy maszyn

LZO są wychwytywane u źródła i odzyskiwane przez filtrację na węglu aktywnym w pierwszej kolejności. Mogą przyczynić się do zmniejszenia LZO: substytucja rozpuszczalnika produktami detergentowymi (z dodatkami emitującymi mniej LZO), produktami detergentowymi zawierającymi surfaktanty i bakterie (emisja biogenicznych LZO), agroraspuszczalnikami; odłuszczanie termiczne; procesy laserowe lub zimnej plazmy (przemysł nuklearny i lotniczy), przez rzutowanie lodu lub śniegu suchego (zastosowania punktowe), CO₂ nadkrytyczny (w trakcie uprzemysłowienia).

Jakie LZO są emitowane w procesach odlewniczych i jakie są strategie ich ograniczania?

Odlewnictwo polega na wlewaniu stopionego metalu do formy w celu wytworzenia części metalowej. Forma może być wykonana z procesu piasku zielonego (piasek + glina + węgiel) lub procesu wiązania chemicznego (piasek + żywica). Użycie spoiw chemicznych przekłada się na produkcję różnych LZO podczas mieszania, formowania i rdzeniowania, przechowywania, odlewania i chłodzenia. Główne LZO emitowane podczas procesu przemysłowego to: lotny węgiel organiczny, aromatyczne węglowodory LZO: benzen, etylobenzen, toluen, ksylen (BTEX), tlenowe LZO w tym aldehydy (formaldehyd, akroleina, acetaldehyd), fenol, alkohol, estry.

Strategia ograniczania emisji LZO dla przemysłu odlewniczego

Pierwszą strategią jest wychwytywanie u źródła przez okapy wyciągowe i oczyszczanie emisji na różnych etapach procesu. Dla zmniejszenia emisji u źródła użycie grafitu w procesie piasku zielonego redukuje lotny węgiel. Co do procesu wiązania chemicznego tendencją jest użycie żywicy z mniejszą ilością składników uwalniających LZO.