Care sunt inovațiile actuale în materie de îndepărtare a prafului și filtrare a emisiilor industriale?

Inovația în domeniul îndepărtării prafului și al filtrării emisiilor industriale se concentrează asupra materialelor și tehnologiilor de filtrare pentru controlul și întreținerea echipamentelor. Scopul este de a face sistemele de eliminare a prafului mai practice și mai eficiente.

Tendințe actuale de inovare în domeniul colectorilor de praf și al filtrelor de aer

Inovații în întreținerea de la distanțăa sistemelor de îndepărtare a prafului și a echipamentelor de filtrare:

Integrarea senzorilor și a tehnologiilor „Internet of Things” este concepută pentru a furniza informații în timp real privind comportamentul sistemului de colectare a prafului și pentru a partaja aceste informații între producător și furnizorul său. De exemplu, cazurile de modem sunt utilizate pentru întreținerea de la distanță a colectorului de praf. Obiectivul este de a putea partaja principalii parametri de funcționare ai unui sistem de aspirație între operator și producător, în timp real sau la cerere (delta P de murdărire, consumul de energie, istoricul defecțiunilor, numărul de ore de funcționare, funcționarea diferitelor subunități etc.). Aceste soluții permit monitorizarea mai precisă a evoluției unei instalații și creșterea fiabilității acesteia, reducând în același timp numărul de deplasări efectuate de tehnicienii de întreținere.

Inovații în domeniul economisirii energiei :

Controlul precis al curățării este un exemplu. Aerul comprimat este un fluid foarte scump. Controlul precis reduce consumul de aer comprimat. Procesul de curățare va începe exact la momentul potrivit (timp programat sau diferență de presiune). Acest lucru reduce numărul de operațiuni de curățare și, în consecință, uzura și consumul de medii filtrante. Mai mult, noul echipament de desprăfuire este proiectat pentru a fi eficient din punct de vedere energetic. De exemplu, utilizarea noilor duze venturi de injecție a aerului comprimat în operațiunile de curățare reduce consumul de aer comprimat cu 20% până la 40%, pentru același efect de curățare.

În cele din urmă, controlul precis al debitului de aspirație poate duce la economii substanțiale. Puterea unui ventilator este direct proporțională cu debitul de aspirație. Prin urmare, este important să nu supradimensionați debitele de aspirație. Alte soluții implică echiparea ventilatorului cu un convertor de frecvență și reglarea debitului în funcție de necesarul de aspirație. Convertorul de frecvență variabilă adaptează puterea de aspirație în funcție de un vid sau de un debit stabilit sau în funcție de numărul de mașini care trebuie aspirate. Reglarea debitului reduce semnificativ consumul ventilatorului, precum și consumul de încălzire atunci când aerul aspirat este evacuat în exterior.

Inovații în tehnologia de filtrare

Ca răspuns la diversitatea emisiilor de particule dintr-o activitate, există o inovație în uz: filtrarea aditivă. Aceasta implică serializarea unui set de materiale filtrante specializate într-un colector de praf pentru a capta toate pulberile și COV-urile dintr-un proces industrial (de exemplu, Dustomat 24, ePUR Box). Rezultatul este o soluție personalizată, adaptabilă pentru producător. De exemplu, lucrul cu materiale compozite, sudarea cu laser sau imprimarea 3D generează emisii de diferite tipuri și structuri: praf, fumuri foarte fine și compuși gazoși (COV, mirosuri etc.).

Inovația în materie de materiale și de proiectare a mediilor de filtrare se concentrează pe nanotehnologii și biomimetism. Creăm nanomateriale specializate în filtrarea unui tip de moleculă_{(CO2 CH4}) sau, dimpotrivă, capabile să capteze o diversitate de particule emise de un proces industrial.

Concentrarea pe materiale inovatoare pentru detectarea, filtrarea și neutralizarea particulelor din aer

Nanofabricarea unui filtru din proteine de porumb

Dezvoltarea de materiale ecologice este o cale de inovare. De exemplu, un mediu filtrant a fost nanofabricat din proteine de porumb. Acest filtru poate capta 99,5% din particule, ca filtrele HEPA actuale, dar și 87% din formaldehide. Această din urmă performanță este superioară celei a filtrelor specializate în acest tip de moleculă toxică. Mecanismul de captare se bazează pe capacitatea grupărilor funcționale de pe suprafața proteinei de a acționa ca niște tentacule de captare a moleculelor. Captarea simultană a diferitelor molecule de gaz este prevăzută datorită rearanjării aminoacizilor proteinei. În plus, deoarece proteina este hidrofobă, filtrul poate fi utilizat în aer umed.

Neutralizarea moleculelor toxice

O inovație implică nanofabricarea unei fibre multicomponente care încorporează un agent fotocatalitic în structura fibrei. Acesta distruge COV-urile, mirosurile și agenții patogeni, evitând în același timp eliberarea de poluanți secundari. Structura biomimetică este similară cu cea a unei diatomee pentru a maximiza schimburile dintre aer și agentul de purificare. Această inovație poate înlocui filtrele cu cărbune activ, cu mai puțină întreținere și energie de filtrare mai mică. Această inovație a fost brevetată de compania franceză Purenat.

O altă sursă de inovare este tratarea suprafeței țesăturilor filtrante. O nouă acoperire utilizează un precursor de cupru pentru a crea o structură metal-organică conductoare. Aceasta transformă gazele toxice în materie neutră: monoxidul de azot este transformat în nitrit și nitrat, iar hidrogenul sulfurat în sulfat de cupru. Structura metal-organică integrată în bumbac sau poliester creează un material reactiv și reutilizabil. Tratarea suprafeței permite crearea de modele specifice și umplerea cu precizie a spațiilor dintre firele de țesătură. Acest material este rezistent la uzură, rupere și spălare standard. Acesta poate fi utilizat pentru filtre inteligente, senzori de mediu și echipamente de protecție personală.

Inovație în captarea și detectarea agenților patogeni din aerosoli.

Noi tehnologii antialergice și antibacteriene sunt încorporate în materiale pentru a oferi un mediu mai sănătos. În viitor, unele părți ale unităților de colectare a prafului pot fi fabricate din aceste materiale.

În ciuda procedurilor riguroase de curățare și dezinfecție, există un risc de infecție în spitale. Ca răspuns, un material plastic, acrilonitril butadien stiren (sau ABS), care este utilizat pe scară largă în echipamentele spitalicești (precum și în carcasele automobilelor și ale aparatelor electrice de uz casnic, în telefonia, IT și în cablurile de imprimare 3D), a fost topit cu clorhexidină. Rezultatul este un nou material de tratare a suprafețelor, capabil să elimine bacteriile în 30 de minute. Această inovație rezolvă dezavantajele dezinfectanților convenționali, care se răspândesc în aer și ies de pe suprafețe atunci când sunt atinși. Există planuri pentru adăugarea acestui nou material la fabricarea plasticului.

În aceeași ordine de idei, a fost dezvoltat un tratament de suprafață antimicrobian, antifungic și antiviral pe bază de digluconat de clorhexidină, care poate fi adaptat la mediile filtrante de pe piață. Această tehnologie a fost testată pe trenuri din rețeaua feroviară britanică înainte de a fi brevetată.

În cele din urmă, o inovație în ceea ce privește acoperirea de suprafață a mediilor de filtrare urmărește să avanseze în prelevarea de probe biologice din aer. Scopul este de a detecta și de a identifica natura bacteriilor și a virușilor cât mai devreme posibil prin capturarea lor vie. Aceasta este o condiție necesară pentru identificarea timpurie a unui risc biologic. În timp ce filtrele HEPA sunt eficiente în capturarea agenților patogeni, acestea sunt ineficiente în menținerea lor în viață. Inovația constă într-o membrană compozită cu un strat lichid conceput pentru a păstra viabilitatea probelor bacteriene sau virale capturate pentru examinare în laborator.

Inovație în filtrarea la sursă a emisiilor industriale de_CO2

Filtrarea la sursă a emisiilor de dioxid de carbon în industrie implică îmbunătățirea materialelor de separare.

Si-CHA este o structură cristalină pe bază de silice utilizată pentru a crea o membrană uniform poroasă care separă dioxidul de carbon de metan sau de alte molecule mai mari. Dezvoltarea unei metode de sintetizare a unei membrane Si-CHA pure crește performanța de separare a_CO2, consumând în același timp mai puțin timp și energie pentru producție. Cercetările continuă în vederea industrializării acestui proces.

O altă inovație utilizează membranele existente pe piață pentru a le îmbunătăți selectivitatea față de_CO2. Această tehnologie de nanomanufacturare crește lanțuri polimerice hidrofile,_{permeabile la CO2}, pe suprafața membranei. Astfel, selectivitatea_CO2 a unei membrane standard crește de 150 de ori. Membranele modificate rămân profitabile, în ciuda costului suplimentar al nanomanufacturării. Dezvoltată inițial pentru centralele electrice, această nouă tehnologie a membranelor va fi optimizată și diversificată pentru a include alți polimeri, în parteneriat cu producătorii, pentru a răspunde nevoilor lor specifice.

O inovație textilă pentru filtrarea_CO2 din centralele electrice are o rată de captare de 80%. Aceasta încorporează enzima naturală anhidrază carbonică într-o țesătură de bumbac pentru a accelera reacția care transformă apa și_CO2 în bicarbonat. Aerul trece apoi prin filtru la o viteză de 4 l/min, încă departe de cei 10 milioane de litri de aer care trebuie să fie tratați pentru o centrală electrică. Cu toate acestea, deoarece filtrul este fabricat folosind metode tradiționale din industria textilă, va fi mai ușor de adaptat la producția industrială, care va face obiectul următoarei etape. Testele privind funcționarea filtrului după ciclurile de spălare, uscare și depozitare au confirmat, de asemenea, menținerea performanțelor sale.

Imprimarea 3D a filtrelor de_CO2, folosind ca material de bază un hidrogel care conține enzima anhidrază carbonică, este o altă abordare inovatoare. Această tehnologie a făcut posibilă extrudarea unui fir 1D și a unei structuri 2D. Scopul este de a face filtrele de_CO2 mai versatile și mai rapid de proiectat. Fabricarea unui filtru cu un diametru mai mic de 2 cm în scopuri experimentale a condus până acum la o rată de captare de numai 24%, iar după 1 000 de ore de funcționare această rată s-a înjumătățit. Pentru a crește această rată, cercetătorii iau în consideraresuprapunerea elementelor modulare. Aceste cercetări se află încă în stadiu incipient.

O altă inovație tehnologică pentru captarea_CO2 implică utilizarea unui filtru polimeric inovator care conține cupru. Acest filtru transformă_CO2 în principal în bicarbonat de sodiu. Acest nou material hibrid este un sorbent solid din punct de vedere mecanic și stabil din punct de vedere chimic. Acesta captează de 3 ori mai mult_CO2 decât tehnicile actuale de captare directă în aer. Indiferent de nivelul concentrației de_CO2 (natural sau industrial), captarea continuă până când filtrul este saturat. Odată ce filtrul este saturat, un flux de apă sărată trece prin filtru și transformă_CO2 în bicarbonat de sodiu. Bicarbonatul de sodiu poate fi apoi evacuat în mare fără niciun impact negativ. Tehnicile existente pot fi utilizate și pentru: desorbția filtrului (flux de apă caldă sau abur), recuperarea, comprimarea și stocarea_CO2.

Industrializarea nanotehnologiilor antipraf pentru tratarea suprafețelor

Tehnologiile antipraf există de mult timp. Cu toate acestea, ele nu au depășit niciodată stadiul de cercetare, deoarece adaptarea lor la scară industrială s-a dovedit a fi prea dificilă. Noile concepte de fabricație au depășit acest obstacol. Nanoblocarea și nanotipărirea modernizează o tehnică de tipărire a ziarelor din secolul al ^XIX-lea. Acestea depun structuri piramidale nanometrice care împiedică aderența prafului. Această inovație face ca multe tipuri de materiale să fie rezistente la praf. Aplicațiile viitoare pe echipamentele industriale sunt acum posibile; în special pe suprafețele interne ale componentelor unui sistem de eliminare a prafului și pe suprafețele externe ale echipamentelor.