A inovação na remoção de poeiras e filtragem de emissões industriais centra-se nos materiais de filtragem e nas tecnologias de controlo e manutenção de equipamentos. O objetivo é tornar os sistemas de remoção de poeiras mais práticos e eficientes.
Sommaire
Tendências actuais de inovação em colectores de pó e filtros de ar
Inovações na manutenção remotade sistemas de despoeiramento e equipamentos de filtragem:
A integração de sensores e tecnologias da “Internet das Coisas” foi concebida para fornecer informações em tempo real sobre o comportamento do sistema de recolha de poeiras e para partilhar essas informações entre o fabricante e o seu fornecedor. Por exemplo, os casos de modem são utilizados para a manutenção remota do coletor de poeiras. O objetivo é poder partilhar, em tempo real ou a pedido, os principais parâmetros de funcionamento de um sistema de aspiração entre o operador e o fabricante (delta P de incrustação, consumo de energia, histórico de avarias, número de horas de funcionamento, funcionamento das diferentes subunidades, etc.). Estas soluções permitem acompanhar com maior precisão a evolução de uma instalação e aumentar a sua fiabilidade, reduzindo o número de deslocações dos técnicos de manutenção.
Inovações em matéria de poupança de energia :
Um exemplo é o controlo preciso da limpeza. O ar comprimido é um fluido muito caro. O controlo preciso reduz o consumo de ar comprimido. O processo de limpeza inicia-se no momento exato (tempo programado ou diferença de pressão). Isto reduz o número de operações de limpeza e, consequentemente, o desgaste e o consumo de meios filtrantes. Além disso, o novo equipamento de despoeiramento foi concebido para ser eficiente em termos energéticos. Por exemplo, a utilização de novos bicos de injeção de ar comprimido venturi nas operações de limpeza reduz o consumo de ar comprimido em 20% a 40%, para o mesmo efeito de limpeza.
Finalmente, o controlo preciso do caudal de aspiração pode conduzir a poupanças substanciais. A potência de um ventilador é diretamente proporcional ao caudal de aspiração. Por isso, é importante não sobredimensionar os caudais de aspiração. Outras soluções consistem em equipar o ventilador com um conversor de frequência e regular o caudal em função das necessidades de aspiração. O variador de frequência adapta a potência de aspiração em função de um vácuo ou de um caudal definido, ou em função do número de máquinas a aspirar. A regulação do caudal reduz significativamente o consumo do ventilador, bem como o consumo de aquecimento quando o ar aspirado é expelido para o exterior.
Inovações na tecnologia de filtragem
Em resposta à diversidade das emissões de partículas de uma atividade, está a ser utilizada uma inovação: a filtragem aditiva. Trata-se de colocar em série um conjunto de meios filtrantes especializados num coletor de poeiras para captar todas as poeiras e COVs de um processo industrial (por exemplo, Dustomat 24, ePUR Box). O resultado é uma solução personalizada e adaptável para o fabricante. Por exemplo, o trabalho com materiais compósitos, a soldadura a laser ou a impressão 3D geram emissões de diferentes tipos e estruturas: poeiras, fumos muito finos e compostos gasosos (COV, odores, etc.).
A inovação em materiais e a conceção de meios filtrantes centram-se nas nanotecnologias e na biomimética. Estamos a criar nanomateriais especializados na filtração de um tipo de molécula(CO2 CH4) ou, pelo contrário, capazes de captar uma diversidade de partículas emitidas por um processo industrial.
Foco em materiais inovadores para detetar, filtrar e neutralizar as partículas do ar
Nanofabricação de um filtro a partir de proteínas de milho
O desenvolvimento de materiais amigos do ambiente é uma via para a inovação. Por exemplo, um meio filtrante foi nanofabricado a partir de proteínas de milho. Este filtro consegue captar 99,5% das partículas, como os actuais filtros HEPA, mas também 87% dos formaldeídos. Este último desempenho é superior ao dos filtros especializados neste tipo de moléculas tóxicas. O mecanismo de captura baseia-se na capacidade dos grupos funcionais da superfície da proteína de actuarem como tentáculos de captura de moléculas. A captura simultânea de diferentes moléculas de gás está prevista graças ao rearranjo dos aminoácidos da proteína. Além disso, como a proteína é hidrofóbica, o filtro pode ser utilizado em ar húmido.
Neutralização de moléculas tóxicas
Uma inovação envolve a nanofabricação de uma fibra multicomponente que incorpora um agente fotocatalítico na estrutura da fibra. Este agente destrói os COV, os odores e os agentes patogénicos, evitando a libertação de poluentes secundários. A estrutura biomimética é semelhante à de uma diatomácea para maximizar as trocas entre o ar e o agente purificador. Esta inovação pode substituir os filtros de carvão ativado, com menos manutenção e menor energia de filtragem. Esta inovação foi patenteada pela empresa francesa Purenat.
Outra fonte de inovação é o tratamento da superfície dos tecidos filtrantes. Um novo revestimento utiliza um precursor de cobre para criar uma estrutura metal-orgânica condutora. Isto transforma gases tóxicos em matéria neutra: o monóxido de azoto é convertido em nitrito e nitrato e o sulfureto de hidrogénio em sulfato de cobre. A estrutura metal-orgânica integrada no algodão ou no poliéster cria um material reativo e reutilizável. O tratamento da superfície permite criar padrões específicos e preencher com precisão os espaços entre os fios do tecido. Este material é resistente ao desgaste e à lavagem normal. Pode ser utilizado para filtros inteligentes, sensores ambientais e equipamento de proteção individual.
Inovação na captura e deteção de agentes patogénicos em aerossóis.
Novas tecnologias antialérgicas e antibacterianas estão a ser incorporadas nos materiais para proporcionar um ambiente mais saudável. No futuro, algumas partes das unidades de recolha de poeiras poderão ser fabricadas com estes materiais.
Apesar dos procedimentos rigorosos de limpeza e desinfeção, existe um risco de infeção nos hospitais. Em resposta, um material plástico, o acrilonitrilo butadieno estireno (ou ABS), que é amplamente utilizado em equipamento hospitalar (bem como em carcaças de automóveis e electrodomésticos, telefonia, TI e fios de impressão 3D), foi fundido com clorexidina. O resultado é um novo material de tratamento de superfícies capaz de matar bactérias em 30 minutos. Esta inovação resolve as desvantagens dos desinfectantes convencionais, que se espalham no ar e escapam das superfícies quando tocadas. Está prevista a adição deste novo material quando o plástico for fabricado.
Na mesma linha, foi desenvolvido um tratamento de superfície antimicrobiano, antifúngico e antiviral à base de digluconato de clorexidina para ser adaptado aos meios filtrantes existentes no mercado. Esta tecnologia foi testada em comboios da rede ferroviária britânica antes de ser patenteada.
Por último, uma inovação no revestimento da superfície dos meios filtrantes visa fazer avançar a bioamostragem do ar. O objetivo é detetar e identificar a natureza das bactérias e dos vírus o mais cedo possível, capturando-os vivos. Esta é uma condição necessária para a identificação precoce de um risco biológico. Embora os filtros HEPA sejam eficazes na captura de agentes patogénicos, são ineficazes para os manter vivos. A inovação consiste numa membrana composta com uma camada líquida concebida para preservar a viabilidade de amostras bacterianas ou virais capturadas para exame laboratorial.
Inovação na filtragem das emissões industriaisde CO2 na fonte
A filtragem na fonte das emissões de dióxido de carbono na indústria implica a melhoria dos materiais de separação.
A Si-CHA é uma estrutura cristalina à base de sílica utilizada para criar uma membrana uniformemente porosa que separa o dióxido de carbono do metano ou de outras moléculas maiores. O desenvolvimento de um método para sintetizar uma membrana de Si-CHA pura aumenta o desempenho da separação deCO2, consumindo menos tempo de fabrico e energia. A investigação prossegue com o objetivo de industrializar este processo.
Outra inovação utiliza as membranas existentes no mercado para melhorar a sua seletividade em relaçãoao CO2. Esta tecnologia de nanofabricação desenvolve cadeias de polímeros hidrofílicos epermeáveis ao CO2 na superfície da membrana. Isto aumenta a seletividade deCO2 de uma membrana padrão em 150 vezes. As membranas modificadas continuam a ser rentáveis, apesar do custo adicional do fabrico nanométrico. Inicialmente desenvolvida para centrais eléctricas, esta nova tecnologia de membranas será optimizada e diversificada para incluir outros polímeros, em parceria com os fabricantes, para responder às suas necessidades específicas.
Uma inovação têxtil para filtraro CO2 das centrais eléctricas tem uma taxa de captura de 80%. Incorpora a enzima natural anidrase carbónica num tecido de algodão para acelerar a reação que transforma a água eo CO2 em bicarbonato. O ar passa então através do filtro a uma velocidade de 4 l/min, o que está ainda muito longe dos 10 milhões de litros de ar que é necessário tratar numa central eléctrica. No entanto, como o filtro é fabricado segundo os métodos tradicionais da indústria têxtil, será mais fácil passar à produção industrial, que será o objeto da fase seguinte. Os testes de funcionamento do filtro após ciclos de lavagem, secagem e armazenamento confirmaram igualmente a manutenção do seu desempenho.
A impressão 3D de filtrosde CO2, utilizando um hidrogel contendo a enzima anidrase carbónica como material de base, é outra abordagem inovadora. Esta tecnologia permitiu a extrusão de um fio 1D e de uma estrutura 2D. O objetivo é tornar os filtrosde CO2 mais versáteis e mais rápidos de conceber. O fabrico de um filtro com um diâmetro inferior a 2 cm para fins experimentais produziu até agora uma taxa de captura de apenas 24% e, após 1000 horas de funcionamento, esta taxa diminuiu para metade. Para aumentar esta taxa, os investigadores estão a considerar oempilhamento de elementos modulares. Esta investigação está ainda na sua fase inicial.
Outra inovação tecnológica para a captura deCO2 consiste na utilização de um filtro inovador de polímero contendo cobre. Este filtro converteo CO2 essencialmente em bicarbonato de sódio. Este novo material híbrido é um sorvente mecanicamente sólido e quimicamente estável. Captura 3 vezes maisCO2 do que as técnicas actuais de captura direta no ar. Qualquer que seja o nível de concentraçãode CO2 (do natural ao industrial), a captura continua até que o filtro esteja saturado. Quando o filtro está saturado, um fluxo de água salgada passa através do filtro e transforma oCO2 em bicarbonato de sódio. O bicarbonato de sódio pode então ser descarregado no mar sem qualquer impacto negativo. As técnicas existentes podem também ser utilizadas para: dessorver o filtro (fluxo de água quente ou vapor), recuperar, comprimir e armazenar oCO2.
Industrialização de nanotecnologias anti-poeira para o tratamento de superfícies
As tecnologias anti-pó já existem há muito tempo. No entanto, nunca passaram da fase de investigação porque o seu aumento à escala industrial se revelou demasiado difícil. Novos conceitos de fabrico ultrapassaram este obstáculo. O nano jamming e a nano impressão modernizam uma técnica de impressão de jornais do século XIX. Deposita estruturas piramidais nanométricas que impedem a aderência do pó. Esta inovação torna muitos tipos de materiais resistentes ao pó. São agora concebíveis futuras aplicações em equipamentos industriais, nomeadamente nas superfícies internas dos componentes de um sistema de remoção de poeiras e nas superfícies externas dos equipamentos.
