HOS v industrijskih procesih. Kakšna strategija blaženja?

Hlapne organske spojine (HOS) in vonjave lahko nastanejo pri različnih industrijskih procesih. Identifikacija potencialnih virov emisij HOS, ki izvirajo iz teh procesov, je ključnega pomena za razvoj učinkovitih strategij blaženja.

Med snovmi, ki se uporabljajo v industriji, topila še posebej oddajajo HOS. Vstopajo v sestavo izdelkov, ki se bodo porabili kot surovina ali dobava v industrijskem procesu; primer: barve, črnila, laki, odstranjevalci, izdelki za vzdrževanje, čistila, fitofarmacevtska sredstva, kozmetika, …

Vsi industrijski sektorji uporabljajo topila, ki oddajajo HOS pri različnih operacijah svojih procesov. Na primer:

• Čiščenje in razkuževanje površin ali izdelkov: tal, opreme, oblačil itd.
• Razmaščevanje kovinskih in plastičnih delov …
• Raztopi in odstrani ostanke lepila, barve itd.
• Razredčenje izdelka: tiskarskih črnil, slikarskih barv, kmetijskih proizvodov itd.
• Ekstrakcija, ločevanje, sinteza in čiščenje kemičnih spojin

Vabimo vas, da si ogledate prakse za zmanjšanje hlapnih organskih spojin v industrijskih procesih.

Splošne prakse za zmanjševanje HOS v industrijskih procesih

Za zmanjšanje prisotnosti hlapnih organskih spojin v industrijskih procesih je v industrijskem sektorju nekaj običajnih praks.

• Vzpostaviti sistem za odsesavanje HOS pri viru in sistem za obdelavo. Na primer, lahko se uporabijo odsesovalne nape in filter, ki obdeluje zrak z adsorpcijo na aktivnem oglju, da se zmanjša razpršitev HOS v zrak.
• Nadomestiti izdelke, ki vsebujejo HOS, z alternativnimi snovmi z manjšo vsebnostjo HOS, kadar to industrijski proces dopušča. Za to je treba predhodno identificirati in oceniti specifične vire HOS na industrijskem območju.
• Optimizacija industrijskega procesa za zmanjšanje emisij hlapnih organskih spojin (prilagoditev proizvodnih parametrov, optimizacija delovnih pogojev itd.).
• Redno preverjajte industrijsko opremo za uhajanje hlapnih organskih spojin.
• Zagotoviti, da prakse ravnanja z odpadki zmanjšujejo emisije HOS. To lahko vključuje uporabo zaprtih posod, recikliranje topil in ustrezno odstranjevanje odpadkov.
• vzpostavitev sistema za spremljanje kakovosti zraka za zaznavanje koncentracij hlapnih organskih spojin (npr. elektronski nos)
• Prepričajte se, da jeindustrijski obrat skladen s standardi in omejitvami, ki jih določajo predpisi o emisijah hlapnih organskih spojin.
• ozaveščanje osebja o tveganjih, povezanih z hlapnimi organskimi spojinami.
• S sprejetjem teh najboljših praks lahko podjetja pomagajo zmanjšati emisije hlapnih organskih spojin, nadzorovati industrijske vonjave in izboljšati kakovost zraka v zaprtih prostorih, kar koristi zdravju delavcev in okolju.

S sprejetjem teh praks bodo proizvajalci izpustili manj HOS in izboljšali kakovost zunanjega zraka, kar bo koristilo zdravju in varnosti delavcev ter okolju.

HOS, ki se sproščajo pri nekaterih industrijskih procesih.

V nadaljevanju so predstavljeni nekateri industrijski procesi, pri katerih lahko nastajajo hlapne organske spojine in neprijetne vonjave, ter z njimi povezane strategije za njihovo zmanjševanje.

Katere hlapne organske spojine se sproščajo pri industrijskem tiskanju in kakšne strategije za njihovo zmanjšanje je mogoče uporabiti?

HOS, ki se sproščajo pri globokem tisku

Ta postopek tiskanja zelo velikih naklad katalogov ali za serijsko proizvodnjo kartonske embalaže (npr. embalaža za cigarete, slaščice, tekočine …) uporablja toluen kot topilo. Gre za aromatično HOS, vključeno v formulacijo črnil ali uporabljeno za redčenje črnil. Več kot 95 % toluena, uporabljenega med postopkom proizvodnje tiskovin, se znajde v zraku; in manj kot 5 % uporabljenega toluena se znajde v papirnih vlaknih (ANESM 2012). Pri globokem tisku embalaže se raje uporabljajo topila, ki oddajajo oksigenirane HOS (ester, alkohol, keton).

Poleg tega se HOS sproščajo ob koncu tiskanja in sušenja: odpadne vode, ki vsebujejo HOS, topilo, pridobljeno za ponovno uporabo ali prodajo, HOS, ki jih sprošča postopek ali sistem za pridobivanje topila.

Strategija zmanjševanja hlapnih organskih spojin pri globokem tisku

Uporaba retencijskega črnila, ki zmanjšuje hitrost tvorbe filma v primerjavi s črnilom na osnovi toluena. Emisije HOS se nato koncentrirajo v sušilni enoti, kjer se zajamejo in obdelajo.

HOS, ki se sproščajo pri ofsetnem tiskanju

Ta postopek tiskanja se uporablja za velike naklade knjig, revij, katalogov. Na začetku postopka tiskanja so nosilci HOS: črnila, vlažilna raztopina (ki vsebuje izopropanol), dodatki. Med tiskanjem pride do razpršene emisije izopropanola. Sušenje tiskovine oddaja največji delež HOS. Poleg tega lahko črnilo tiskovine rahlo oddaja HOS. Ob koncu tiskanja, med čiščenjem plošč in valjev, uporabljena topila oddajajo HOS v zelo majhnih količinah (alifatski, ciklični in/ali naftenski ogljikovodiki (beli špirit, nafta,…)).

Strategija zmanjševanja hlapnih organskih spojin za ofsetne tiskarne

Prvi preventivni ukrep je zajemanje pri viru v peči in čiščenje plinastih izpustov, ki vsebujejo hlapne organske spojine.

Dodatek glikol etrov (1 % do 5 %) v vlažilno raztopino lahko prepolovi delež izopropanola (z 10 % na 5 %) in s tem zmanjša emisije HOS iz naprave do 40 %. Vendar so glikol etri HOS, od katerih so nekateri strupeni.

Hlapna topila je mogoče delno ali v celoti nadomestiti tudi v izdelkih, ki se uporabljajo za čiščenje opreme in materialov.

HOS, ki se sproščajo pri fleksotiskarskem postopku

Fleksografija je postopek reliefnega tiska, ki uporablja prožno fotopolimerno ploščo na rotacijskem tiskarskem stroju. Ta postopek deluje kot neprekinjen žig in omogoča tiskanje prožne embalaže (valovita ali ravna lepenka, plastične folije, reklamne vrečke), samolepilnih etiket, kovinske embalaže … Topila, ki se uporabljajo pri fleksografiji in oddajajo HOS, so: alkoholi, acetati, glikol etri.

Strategija zmanjševanja HOS za fleksotisk

Uporaba črnil na vodni osnovi (lahko vsebujejo med 5 in 20 % topila) ali UV črnil (potrebna je menjava tiskarskih strojev). Preostala topila je treba zajeti pri viru in jih obdelati na aktivnem oglju.

HOS, ki se sproščajo pri tiskanju z visokim tiskom

Tipografija je postopek tiskanja, ki vključuje tiskanje reliefnih znakov, ki tvorijo besedilo, na papirno podlago. Tipografsko tiskanje se uporablja za dokumente, katerih naklada se giblje med 20.000 in 30.000 izvodi: prospekti, letaki, administrativni dokumenti. HOS, ki jih oddajajo topila in razredčila, so: ogljikovodiki (terpentin, toluen, ksilen…), klorirane spojine, etilni alkohol.

Strategija zmanjševanja hlapnih organskih spojin pri tiskanju z visokimi tiskarskimi stroji

Uporaba črnil z nizko vsebnostjo hlapnih organskih spojin,namestitev sistema za zajemanje in filtriranjevirov ter ravnanje s tiskarskimi odpadki, ki oddajajo hlapne organske spojine, so del strategij za zmanjševanje emisij v postopku tiskanja z visokim tiskom.

HOS, ki se sproščajo pri sitotisku

Sitotisk, postopek tiskanja s tekstilnim sitom, prepojenim s črnilom, lahko tiska na papir, karton, tkanino, les, kovino, plastiko … vsakič z ustreznim črnilom. Grafična industrija (oglaševanje, signalizacija, likovna umetnost …), elektronika (tiskana vezja), dejavnosti talnih ali stenskih oblog so glavni uporabniki. HOS, ki jih oddaja sitotisk, so različne: aromatične HOS (trimetilbenzen, toluen, ksilen), aliciklične HOS (cikloheksan), oksigenirane HOS (alkoholi, ketoni, estri). Nastanejo zaradi izparevanju topila, ki ga vsebuje črnilo (do 65 %), in v čistilih.

Strategija zmanjševanja hlapnih organskih spojin pri sitotisku

Uporaba črnila na vodni osnovi, razredčila za črnilo z nizkimi emisijami HOS (npr. sojin metilni ester) zmanjšuje emisije. Zajemanje HOS pri viru med pripravo sit in črnil, med tiskanjem, prenosom in sušenjem tiskovin ter čiščenjem sit je nujno. Skladiščenje odpadkov, ki oddajajo HOS, v prezračevanih zabojnikih dopolnjuje sistem za zmanjšanje HOS.

Katere hlapne organske spojine se sproščajo pri industrijskih postopkih premazovanja in kakšne so strategije za njihovo zmanjševanje?

HOS, ki se sproščajo pri barvanju v avtomobilski proizvodnji

V avtomobilski proizvodnji postopek nanašanja barve vključuje več stopenj, ki oddajajo HOS. „Primarne“ plasti se nanašajo z elektroforezo. Naslednje plasti temeljnega premaza (vsebnost topila: 37 do 60 %), osnovnega premaza (75 %), laka (60 do 70 %) ali glazure (60 %) se običajno nanašajo z brizganjem, čemur sledijo operacije čiščenja in sušenja. HOS, ki se oddajajo na vsaki stopnji z topili, vsebovanimi v različnih premazih, so: beli špirit (mešanica alifatskih ogljikovodikov), izopropanol, benzilni alkohol, etanol, aceton.

Strategija zmanjševanja HOS za postopke premazovanja v avtomobilski proizvodnji

Obdelava plinastih izpustov z zajemanjem pri viru in filtracijo HOS, zlasti na aktivnem oglju, predstavlja osnovo preventive. Uporaba tehnik nanašanja premazov, ki zmanjšujejo porabo topil med operacijami brizganja in čiščenja, organizacija proizvodnje, usmerjena v zmanjšanje porabe in rekuperacijo topil, izbira barv na vodni osnovi ali v prahu, uporaba čistil brez topil v primeru barv na vodni osnovi združujejo strategije za zmanjšanje v tem sektorju.

HOS, ki se sproščajo pri drugih industrijskih postopkih premazovanja (razen pri proizvodnji avtomobilov)

To so HOS, ki jih oddajajo nanosi barve, laka, glazure na plastične, kovinske, tekstilne, keramične, steklene podlage… Izdelki, ki vsebujejo topila (30 do 80 %), se uporabljajo med: čiščenjem podlage, nanašanjem premaza, sušenjem.

• HOS, ki jih oddajajo topila, ki se uporabljajo pri premazovanju kovin, so: butil acetat in ksilen (za redčenje); metil etil keton, aceton, toluen (za čiščenje), pa tudi benzen, formaldehid itd.
• Pri premazovanju in čiščenju plastike se sproščajo hlapne organske spojine, kot so butilacetat, ksilen, metil-izobutil keton, izobutanol in formaldehid.
• Pri tekstilu so hlapne organske spojine metil etil keton, toluen in perkloroetilen.
• Na drugih podlagah se največ hlapnih organskih spojin sprošča iz butil acetata in ksilena.

Strategija zmanjševanja HOS za industrijske postopke premazovanja

Poleg zajemanja pri viru in obdelave HOS, ki predstavlja glavni ukrep za zmanjšanje, zmanjšanje HOS pri viru predstavlja dopolnilno strategijo. To vključuje uporabo tehnik brizganja, ki zmanjšujejo emisije HOS, uporabo izdelkov, ki vsebujejo manj HOS (barva z visoko vsebnostjo suhe snovi, vodna, v prahu), tehnike čiščenja, ki porabijo manj topil.

HOS, izpuščene v sektorju avtomobilskih karoserij

To so HOS, ki se oddajajo med nanašanjem barve in laka na karoserijo, ki jo je treba popraviti in prebarvati, ter s čistili. Gre predvsem za aromatične in alifatske ogljikovodikove HOS, oksigenirane HOS (alkoholi, ketoni, estri).

Strategija za zmanjševanje HOS pri dodelavi karoserij

Zajem pri viru v lakirnih kabinah in nato obdelava pred izpustom v okolje za spoštovanje mejnih vrednosti emisij glede na površino delavnice in količino uporabljenega topila ostaja glavni ukrep za zmanjšanje. Uporaba tehnik brizganja, ki zmanjšujejo porabo barve in s tem emisije HOS, uporaba izdelkov z manjšimi emisijami HOS (barva z visoko vsebnostjo suhe snovi, barva ali lak na vodni osnovi, UV lak), ter tehnike čiščenja, ki zmanjšujejo emisije HOS, predstavljajo najpogostejše strategije za zmanjšanje v sektorju karoserij.

Katere hlapne organske spojine se sproščajo pri proizvodnji barv, lakov, črnil in lepil ter kakšne so strategije za njihovo zmanjševanje?

Sestavine za formulacijo teh snovi se pripravijo in shranijo v tekoči obliki iz praškastih snovi in topil. Nato se komponente razdelijo glede na potrebno dozo in zmešajo, da se oblikuje končni izdelek. Približno 200 HOS se lahko uporablja kot topilo v tem industrijskem sektorju. Za procese proizvodnje barv, lakov in črnil so oddane HOS med drugim alifatski in aromatični ogljikovodiki, ksilen, toluen, diklorometan, estri, alkoholi. Za procese proizvodnje lepila in želatin glavne HOS ustrezajo metiletilketonu, etil acetatu, ogljikovodikom.

Strategija zmanjševanja HOS za proizvodnjo barv, lakov, črnil in lepil

Prvi ukrep je zajemanje pri viru in obdelava plinastih izpustov, obremenjenih s HOS. Na primer, namestitev mobilnih filtrov z aktivnim ogljem se izkaže za zelo prilagodljivo na spremembe proizvodnih pogojev. Strategije za zmanjšanje emisij HOS vključujejo uporabo nadomestnih izdelkov z nizko vsebnostjo topil (izdelki na vodni osnovi ali z visoko vsebnostjo suhe snovi) ali izdelkov brez topil. Za čistila lahko industrija organska topila nadomesti z vodnimi raztopinami sode in kalijevega hidroksida, segretimi na 80 °C, vendar zahtevajo obdelavo odpadnih voda.

Katere hlapne organske spojine se sproščajo v proizvodnih procesih lepilnih premazov in kakšne so strategije za njihovo zmanjševanje?

HOS vstopajo v postopek lepljivega premazovanja prek lepil na osnovi topil, ki bodo prekrila površino tega premaza, in prek uporabljenih razredčil. Emisija HOS je pomembna pri sušenju. Razlikujemo predvsem

• akrilna lepila za izdelavo lepil (lepilni trakovi, etikete itd.), lepljenje talnih in stenskih oblog, lepljenje PVC-folije na lesene plošče itd.
• vinilna lepila, ki se uporabljajo za lepljenje delov iz PVC v avtomobilski industriji (vetrobranska stekla itd.), gradbeništvu (drenažne cevi itd.) itd.
• poliuretanska lepila za embalažno, tekstilno in obutveno industrijo
• neoprenska lepila za avtomobilsko, obutveno in gradbeno industrijo.

Pri industrijskih postopkih nanašanja lepilnih premazov se v glavnem sproščajo naslednji HOS: metil etil keton, dimetil etil keton, butil acetat, etil acetat, etil benzen, toluen in ksilen.

Strategija zmanjševanja hlapnih organskih spojin v proizvodnji lepilnih premazov

Pri sušenju zajemanje HOS pri viru in nato njihova filtracija na aktivnem oglju omogoča znatno zmanjšanje izpustov v ozračje. Druge tehnike za zmanjšanje HOS so enake tistim pri proizvodnji lepila, omenjenim zgoraj.

Katere hlapne organske spojine se sproščajo v industrijskih farmacevtskih proizvodnih procesih in kakšne strategije za njihovo zmanjšanje je mogoče uporabiti?

Industrijski procesi segajo od proizvodnje farmacevtske učinkovine (surovine) do proizvodnje farmacevtske oblike (tableta, kapsula, mazilo, sirup, sprej…). Številne operacije v farmacevtskih proizvodnih procesih vključujejo topila in vodijo do emisij HOS: nalaganje mešalnika, polnjenje skladiščnih rezervoarjev za odplake, vbrizgavanje sterilnega zraka v cevovode za odstranitev izdelka pred čiščenjem, prenos topila iz cisterne v skladiščne sode, vzorčenje za kontrolo kakovosti… Farmacevtska industrija uporablja približno petdeset topil, ki oddajajo HOS. Med njimi je približno deset specifičnih HOS, razvrščenih kot CMR: dioksan, kloroform, dimetilformamid, dikloroetan, metilen klorid, perkloroetilen, dimetilamin, diglim, triglim.

Strategija za zmanjševanje HOS v proizvodnji zdravil

Pri vsaki operaciji, ki uporablja topila in oddaja HOS, sta potrebna zajemanje pri viru in obdelava. Pogosto se uporablja postopek adsorpcije na aktivnem oglju poleg termične oksidacije. Zmanjšanje emisij HOS vključuje izolacijo virov in sušenje v zaprtem krogu za zmanjšanje razpršenih emisij, operacije čiščenja zaprte opreme in recirkulacijo izpustov procesa, če je mogoče, da se preprečijo neposredni izpusti HOS skozi odprtine. Nadomeščanje topil se izkaže za bolj občutljivo, saj so izbrana zaradi svojih fizikalno-kemijskih lastnosti, ki prispevajo k procesu. Od primera do primera lahko industrija nadomesti topilo operacije s topilom, ki oddaja manj strupene HOS.

Katere hlapne organske spojine se sproščajo v procesih strojništva in kakšne so strategije za njihovo zmanjševanje?

Gre predvsem za operacije čiščenja kovinskih površin pred ali po obdelavi za odstranjevanje maščob, rezalnih tekočin, olj, trdnih delcev. Namen je bodisi priprava na naslednjo operacijo bodisi izboljšanje videza površine. Čiščenje lahko združuje kemično delovanje na osnovi topila, mehansko delovanje (ultrazvok, brizganje, ročno ali mehansko mešanje), določeno raven temperature za povečanje kemične učinkovitosti. Pogosto sledijo operacije izpiranja in sušenja. Tradicionalno oddane HOS pri tovrstnih operacijah so: halogenirane HOS (perkloroetilen, diklorometan, trikloroetilen), ogljikovodikove HOS, oksigenirane HOS (aceton, etanol, izopropanol, glikol etri, glikol estri, metiletilketon).

Strategija zmanjševanja hlapnih organskih spojin v strojništvu

HOS se zajamejo pri viru in prednostno rekuperirajo z filtracijo na aktivnem oglju. K zmanjšanju HOS lahko prispevajo: nadomeščanje topil z detergenti (z dodatki, ki oddajajo manj HOS), detergenti, ki vsebujejo površinsko aktivne snovi in bakterije (biogene emisije HOS), agrosolventi; termično luščenje; postopki z laserjem ali hladno plazmo (jedrska in letalska industrija), z brizganjem ledu ali suhega ledu (občasne uporabe), CO₂ superkritični (v fazi industrializacije).

Katere hlapne organske spojine se sproščajo v livarskih procesih in kakšne so strategije za njihovo zmanjševanje?

Livarna vključuje vlivanje staljene kovine v kalup za izdelavo kovinskega dela. Kalup se lahko izdela po postopku zelenega peska (pesek + glina + ogljik) ali po postopku kemičnega veziva (pesek + smola). Uporaba kemičnih veziv povzroči nastajanje različnih HOS med mešanjem, oblikovanjem in izdelavo jeder, skladiščenjem, vlivanjem in hlajenjem. Glavne HOS, ki se oddajajo med industrijskim procesom, so: hlapni organski ogljik, aromatične ogljikovodikove HOS: benzen, etilbenzen, toluen, ksilen (BTEX), oksigenirane HOS, vključno z aldehidi (formaldehid, akrolein, acetaldehid), fenol, alkohol, estri.

Strategija zmanjševanja hlapnih organskih spojin za livarsko industrijo

Prva strategija je zajemanje pri viru z odsesovalnimi napami in obdelava emisij na različnih stopnjah procesa. Za zmanjšanje emisij pri viru uporaba grafita v postopku zelenega peska zmanjšuje hlapni ogljik. Kar zadeva postopek kemičnega veziva, je trend uporaba smole z manj komponentami, ki oddajajo HOS.