ЛОС у промислових процесах. Яка стратегія пом’якшення наслідків?

Летючі органічні сполуки (ЛОС) та запахи можуть утворюватися в результаті різних промислових процесів. Визначення потенційних джерел викидів ЛОС від цих процесів має важливе значення для розробки ефективних стратегій пом’якшення наслідків.

Серед речовин, що використовуються в промисловості, розчинники особливо виділяють ЛОС. Вони використовуються у складі продуктів, які будуть споживатися як сировина або матеріали у промисловому процесі, наприклад: фарба, чорнило, лак, засоби для зняття фарби, засоби для чищення, фітосанітарні засоби, косметика тощо.

Усі галузі промисловості використовують розчинники, які виділяють леткі органічні сполуки (ЛОС ) під час різних операцій у своїх процесах. Наприклад

• Очищення та дезінфекція поверхонь або виробів: підлоги, обладнання, одягу тощо.
• Знежирення металевих і пластикових деталей …
• Розчинити і видалити залишки клею, фарби тощо.
• Розбавлення продукту: чорнила, які використовують принтери, фарби, які використовують художники, сільськогосподарські продукти тощо.
• Екстрагування, розділення, синтез та очищення хімічних сполук

Запрошуємо вас ознайомитися з практиками мінімізації викидів ЛОС у промислових процесах.

Загальні практики скорочення викидів ЛОС у промислових процесах

Щоб зменшити присутність ЛОС у промислових процесах, ось кілька поширених практик у промисловому секторі

• Встановіть систему витяжки ЛОС у джерелі та систему очищення. Наприклад, витяжки та фільтр, що очищає повітря шляхом адсорбції на активованому вугіллі, можуть бути використані для мінімізації розсіювання ЛОС у навколишньому повітрі.
• Замінити продукти, що містять ЛОС, альтернативними речовинами з меншим вмістом ЛОС, якщо це дозволяє промисловий процес. Для цього спочатку необхідно визначити та оцінити конкретні джерела ЛОС на промисловому майданчику
• Оптимізація промислового процесу для мінімізації викидів ЛОС (коригування виробничих параметрів, оптимізація умов експлуатації тощо).
• Регулярно перевіряйте промислове обладнання на наявність витоків ЛОС.
• Переконайтеся, що практика поводження з відходами зменшує викиди ЛОС. Це може передбачати використання закритих контейнерів, переробку розчинників та належну утилізацію відходів.
• Встановіть систему моніторингу якості повітря для виявлення концентрації ЛОС (наприклад, електронний ніс)
• Переконайтеся, щопромислова установка відповідає стандартам і обмеженням, встановленим нормативними актами щодо викидів ЛОС.
• Підвищення обізнаності персоналу про ризики, пов’язані з ЛОС.
• Впроваджуючи ці найкращі практики, компанії можуть допомогти зменшити викиди ЛОС, контролювати виробничі запахи та покращити якість повітря в приміщеннях, що принесе користь як здоров’ю працівників, так і навколишньому середовищу.

Впроваджуючи ці практики, виробники викидатимуть менше ЛОС і покращуватимуть якість навколишнього повітря, що сприятиме здоров’ю та безпеці працівників і довкілля.

ЛОС, що викидаються в результаті певних промислових процесів

Нижче наведено деякі промислові процеси, які можуть спричиняти утворення ЛОС і запахів, а також пов’язані з ними стратегії пом’якшення наслідків.

Які ЛОС виділяються в процесі промислового друку і які стратегії пом’якшення наслідків можуть бути використані?

ЛОС, що виділяються в процесі глибокого друку

У цьому дуже об’ємному процесі друку для періодичних видань-каталогів або для масового виробництва картонної упаковки (наприклад, сигаретних пачок, кондитерських виробів, рідин тощо) використовується толуол як розчинник. Це ароматична летюча речовина, що входить до складу фарб або використовується для розведення фарб. Понад 95% толуолу, що використовується в процесі друку, міститься в навколишньому повітрі; і менше 5% толуолу міститься у волокнах паперу (ANESM 2012). Для глибокого друку на упаковці зазвичай використовують розчинники, які виділяють кисневі ЛОС (складні ефіри, спирти, кетони).

Крім того, ЛОС виділяються наприкінці процесів друку та сушіння: стічні води, що містять ЛОС, розчинник, регенерований для повторного використання або продажу, ЛОС, що виділяються в процесі або в системі регенерації розчинника.

Стратегія зменшення викидів ЛОС для глибокого друку

Використання закріплювального чорнила, яке зменшує швидкість утворення плівки порівняно з толуоловим чорнилом. Викиди ЛОС потім концентруються в сушильній установці, де вони вловлюються та обробляються.

ЛОС, що виділяються в процесі офсетного друку

Цей спосіб друку використовується для великих тиражів книг, журналів і каталогів. На початку друкарського процесу ЛОС виділяються фарбами, фарбувальним розчином (що містить ізопропанол) та добавками. Під часдруку ізопропанол дифузно виділяється. Під час сушіння відбитка виділяється найбільша частка ЛОС. Крім того, чорнило на відбитку може дещо дифундувати ЛОС. Наприкінці друкарського процесу, коли пластини і циліндри очищаються, використовувані розчинники виділяють дуже малі кількості ЛОС (аліфатичні, циклічні та/або нафтенові вуглеводні (уайт-спірит, нафта тощо)).

Стратегія зменшення викидів ЛОС для офсетних друкарень

Уловлювання в джерелі на печі та очищення газоподібних викидів, що містять ЛОС, є першим запобіжним заходом.

Додавання ефірів гліколю (від 1% до 5%) до розчину фонтану може вдвічі зменшити частку ізопропанолу (з 10% до 5%), тим самим скоротивши викиди ЛОС від установки до 40%. Однак, ефіри гліколю – це ЛОС, деякі з яких є токсичними.

Летючі розчинники також можна частково або повністю замінити в засобах, що використовуються для очищення обладнання та витратних матеріалів.

ЛОС, що виділяються в процесі флексографічного друку

Флексографія – це процес рельєфного друку, який використовує гнучку фотополімерну пластину на ротаційному пресі. Цей процес працює як безперервний друк і може використовуватися для друку на гнучкій упаковці (гофрованому або плоскому картоні, пластикових плівках, рекламних пакетах), клейких етикетках, металевій упаковці тощо. Розчинники, що використовуються у флексографії і виділяють ЛОС, – це спирти, ацетати та гліколеві ефіри.

Стратегія зменшення викидів ЛОС у флексографії

Використання фарб на водній основі (які можуть містити від 5 до 20% розчинника) або УФ-фарб (необхідно замінити преси). Будь-які залишки розчинників повинні бути зібрані на місці та оброблені активованим вугіллям.

ЛОС, що виділяються під час високого друку

Високий друк – це процес друку, який полягає в нанесенні на папір рельєфних символів, що складають текст.Високий друк використовується для документів тиражем від 20 000 до 30 000 примірників, таких як листівки, флаєри та адміністративні документи. ЛОС, що виділяються розчинниками та розріджувачами: вуглеводні (скипидар, толуол, ксилол тощо), хлоровані сполуки та етиловий спирт.

Стратегія зменшення викидів ЛОС для високого друку

Використання фарб з низьким вмістом ЛОС,встановлення системи уловлювання та фільтраціїджерел , а також утилізація відходів друку, що виділяють ЛОС, є частиною стратегії пом’якшення наслідків для процесу високого друку.

ЛОС, що виділяються під час трафаретного друку

Трафаретний друк – процес друку з використанням просочених фарбою текстильних сіток – можна використовувати для друку на папері, картоні, тканині, дереві, металі, пластику тощо, щоразу використовуючи відповідну фарбу. Основними користувачами є поліграфічна промисловість (реклама, вивіски, образотворче мистецтво тощо), електроніка (друковані схеми), а також підлогові та настінні покриття. ЛОС, що виділяються при трафаретному друці, різноманітні: ароматичні ЛОС (триметилбензол, толуол, ксилол), аліциклічні ЛОС (циклогексан), насичені киснем ЛОС (спирти, кетони, ефіри). Вони утворюються внаслідоквипаровування розчинника, що міститься в чорнилі (до 65%), в миючих засобах.

Стратегія зменшення викидів ЛОС для трафаретного друку

Використання чорнил на водній основі та засобів для видалення чорнила з низьким рівнем викидів ЛОС (наприклад, метилового ефіру сої) зменшує викиди. Важливо вловлювати ЛОС у джерелі під час підготовки трафаретів і фарб, під час друку, перенесення та сушіння відбитків, а також під час очищення трафаретів. Зберігання відходів, що виділяють ЛОС, у вентильованих контейнерах завершує систему зменшення викидів ЛОС.

Які ЛОС виділяються під час промислових процесів нанесення покриттів і які існують стратегії зменшення їхнього впливу?

ЛОС, що викидаються в процесі фарбування в автомобільному виробництві

В автомобільному виробництві процес нанесення фарби включає кілька етапів, під час яких виділяються леткі органічні сполуки (ЛОС). Шари “ґрунтовки” наносяться методом електрофорезу. Наступні шари ґрунтовки (вміст розчинника від 37 до 60%), основи (75%), лаку (60-70%) або лаку (60%) зазвичай наносяться розпиленням, після чого проводяться операції з очищення та сушіння. ЛОС, що виділяються на кожному етапі розчинниками, які містяться в різних покриттях , є: уайт-спірит (група аліфатичних вуглеводнів), ізопропанол, бензиловий спирт, етанол і ацетон.

Стратегія зменшення викидів ЛОС для процесів нанесення покриттів в автомобільному виробництві

Очищення газоподібних стоків шляхом уловлювання їх у джерелі та фільтрації ЛОС, зокрема за допомогою активованого вугілля, є основою профілактики. Використання методів нанесення покриттів, які зменшують споживання розчинників під час розпилення та очищення, організація виробництва з метою зменшення споживання та рекуперації розчинників, вибір фарб на водній або порошковій основі, а також використання миючих засобів, що не містять розчинників, у випадку з фарбами на водній основі – все це є стратегіями пом’якшення наслідків у цьому секторі.

ЛОС, що викидаються в інших промислових процесах нанесення покриттів (за винятком автомобільного виробництва)

Це леткі органічні сполуки, що виділяються при нанесенні фарби, лаку або лаку на пластик, метал, текстиль, кераміку, скло тощо. Продукти, що містять розчинники (від 30 до 80%), використовуються для очищення основи, нанесення покриття та сушіння.

• ЛОС, що виділяються розчинниками, які використовуються при нанесенні металевих покриттів, включають: бутилацетат і ксилол (для розведення); метиловий етилкетон, ацетон, толуол (для очищення), а також бензол, формальдегід тощо.
• При нанесенні покриттів та очищенні пластмас виділяються такі ЛОС, як бутилацетат, ксилол, метил ізобутилкетон, ізобутанол і формальдегід.
• При виробництві текстилю виділяються такі ЛОС, як метил етилкетон, толуол і перхлоретилен.
• На інших підкладках основними ЛОС, що виділяються, є бутилацетат і ксилол.

Стратегія зменшення викидів ЛОС у промислових процесах нанесення покриттів

Окрім уловлювання та переробки ЛОС у джерелі , що є основним заходом пом’якшення наслідків, додатковою стратегією є скорочення викидів ЛОС у джерелі. Це передбачає використання методів розпилення, які зменшують викиди ЛОС, використання продуктів, що містять менше ЛОС (фарби з високим вмістом твердих частинок, на водній основі або порошкові фарби), а також методів очищення , які використовують менше розчинників.

ЛОС, що викидаються в секторі кузовного ремонту автомобілів

Це ЛОС, що виділяються під час нанесення лакофарбового покриття на кузов, що підлягає ремонту або перефарбовуванню, а також під час використання засобів для чищення. Це переважно ароматичні та аліфатичні вуглеводні, а також оксигеновані ЛОС (спирти, кетони, ефіри).

Стратегія зменшення викидів ЛОС при відновленні кузова

Основним заходом зі зменшення впливу залишається уловлювання у джерелі в фарбувальних камерах, а потім обробка перед зовнішнім викидом для дотримання граничних значень викидів залежно від площі цеху та кількості використаного розчинника. Використання методів розпилення, які зменшують витрату фарби і, відповідно, викиди ЛОС, використання продуктів з нижчим рівнем викидів ЛОС (фарби з високим вмістом твердих частинок, фарби або лаки на водній основі, УФ-лаки), а також методи очищення, які зменшують викиди ЛОС, є найпоширенішими стратегіями пом’якшення наслідків у секторі кузовного ремонту.

Які ЛОС виділяються під час виробництва фарб, лаків, чорнил та клеїв, і які існують стратегії зменшення викидів?

Компоненти рецептури цих речовин готують і зберігають у рідкій формі з порошкоподібних матеріалів і розчинників. Потім компоненти дозуються в необхідних дозах і змішуються для отримання готового продукту. Близько 200 ЛОС можуть використовуватися як розчинники в цьому промисловому секторі. У процесі виробництва фарб, лаків і чорнил викиди ЛОС включають аліфатичні та ароматичні вуглеводні, ксилол, толуол, дихлорметан, складні ефіри та спирти. У процесах виробництва клею та желатину основними ЛОС є метиловий етилкетон, етилацетат і вуглеводні.

Стратегія зменшення викидів ЛОС у виробництві фарб, лаків, чорнил та клеїв

Першим заходом є уловлювання та очищення газоподібних стоків, що містять ЛОС, у джерелі їх утворення. Наприклад, використання мобільних фільтрів з активованим вугіллям , які легко адаптуються до змін у виробничих умовах. Стратегії скорочення викидів ЛОС включають використання продуктів-замінників з низьким вмістом розчинників (на водній основі або з високим вмістом твердих речовин) або продуктів, що не містять розчинників. Для миючих засобів виробники можуть замінити органічні розчинники водними розчинами соди і калію, нагрітими до 80°C, але з обов’язковою обробкою промивної води.

Які ЛОС виділяються в процесі виробництва клейових покриттів і які існують стратегії зменшення викидів?

ЛОС потрапляють у процес нанесення клейового покриття через клеї на основі розчинників, які покривають поверхню покриття, а також через розчинники, що використовуються. Викиди ЛОС є значними під час процесу сушіння. Основними типами є

• акрилові клеї для виготовлення клейких матеріалів (клейкі стрічки, етикетки тощо), приклеювання підлогових і настінних покриттів, наклеювання плівок ПВХ на дерев’яні панелі тощо.
• вінілові клеї, що використовуються для склеювання деталей з ПВХ в автомобільній промисловості (лобове скло і т.д.), будівельній галузі (водостічні труби і т.д.) і т.п.
• поліуретанові клеї для пакувальної, текстильної та взуттєвої промисловості
• неопренові клеї для автомобільної, взуттєвої та будівельної промисловості.

Промислові процеси нанесення клейових покриттів в основному виділяють такі ЛОС: метил етилкетон, диметил етилкетон, бутилацетат, етилацетат, етилбензол, толуол і ксилол.

Стратегія зменшення викидів ЛОС у виробництві клейових покриттів

Під час процесу сушіння викиди ЛОС уловлюються в джерелі, а потім фільтруються за допомогою активованого вугілля, що значно скорочує викиди в атмосферу. Інші методи скорочення викидів ЛОС ідентичні тим, що використовуються у виробництві клею, як описано вище.

Які ЛОС викидаються в процесі промислового виробництва фармацевтичної продукції та які існують стратегії зменшення викидів?

Промислові процеси варіюються від виробництва активного фармацевтичного інгредієнта (сировини) до виробництва лікарської форми (таблетки, капсули, мазі, сиропу, спрею тощо). Багато операцій у фармацевтичному виробництві пов’язані з розчинниками і призводять до викидів ЛОС: завантаження змішувача, заповнення резервуарів для зберігання стічних вод, впорскування стерильного повітря в труби для видалення продукту перед очищенням, перекачування розчинника з автоцистерн у бочки для зберігання, відбір зразків для контролю якості тощо. Фармацевтична промисловість використовує близько п’ятдесяти розчинників, які виділяють ЛОС. Серед них близько десяти специфічних ЛОС, що класифікуються як CMR: діоксан, хлороформ, диметилформамід, дихлоретан, метиленхлорид, перхлоретилен, диметиламін, дигліме та тригліме.

Стратегія зменшення викидів ЛОС у виробництві ліків

Кожна операція з використанням розчинників, що призводить до викидів ЛОС, вимагає їх уловлювання та очищення. Часто використовується процес адсорбції на активованому вугіллі разом з термічним окисленням. Мінімізація викидів ЛОС передбачає ізоляцію джерел і сушіння в замкненому циклі для зменшення неорганізованих викидів, закриті операції з очищення обладнання та рециркуляцію технологічних продувок, де це можливо, щоб уникнути прямих викидів ЛОС через відкриті отвори. Заміна розчинників є складнішим завданням, оскільки їх обирають за фізико-хімічними характеристиками , які сприяють процесу. У кожному конкретному випадку виробник може замінити розчинник, що використовується в процесі, на розчинник, який виділяє менш токсичні ЛОС.

Які ЛОС викидаються в процесі машинобудування, і які існують стратегії зменшення викидів?

В основному це очищення металевих поверхонь до або після обробки для видалення мастила, мастильно-охолоджувальних рідин, масел і твердих частинок. Метою є або підготовка до наступної операції, або покращення зовнішнього вигляду поверхні. Очищення може поєднувати хімічну дію на основі розчинників, механічну дію (ультразвук, розпилення, ручне або механічне перемішування) і певний рівень температури для підвищення ефективності хімічної дії. За цим часто слідують ополіскування та сушіння. ЛОС, які традиційно виділяються під час цього типу операцій, є: галогеновані ЛОС (перхлоретилен, дихлорметан, трихлоретилен), вуглеводневі ЛОС та оксигеновані ЛОС (ацетон, етанол, ізопропанол, ефіри гліколю, гліколеві ефіри, метиловий етилкетон).

Стратегія зменшення викидів ЛОС у машинобудуванні

ЛОС уловлюються в джерелі та відновлюються за допомогою фільтрації з активованим вугіллям у пріоритетному порядку. Заміна розчинників миючими засобами (з добавками, які виділяють менше ЛОС), миючими засобами, що містять поверхнево-активні речовини та бактерії (біогенні викиди ЛОС), агророзчинниками; термічна зачистка; лазерні або холодні плазмові процеси (ядерна та авіаційна промисловість), струменева обробка льодом або сухим льодом (специфічні застосування), викиди CO₂ ( в даний час впроваджується в промисловість).

Які ЛОС викидаються в процесі ливарного виробництва та які існують стратегії зменшення викидів?

Лиття передбачає заливання розплавленого металу у форму для отримання металевої деталі. Форма може бути виготовлена за допомогою процесу “пісок-зелень ” (пісок + глина + вуглець) або процесу хімічного затвердіння (пісок + смола). Використання хімічних зв’язувальних речовин призводить до утворення різних летких органічних сполук під час змішування, формування та виготовлення стрижнів, зберігання, лиття та охолодження. Основними ЛОС, що виділяються під час промислового процесу, є: леткий органічний вуглець, ароматичні вуглеводні: бензол, етилбензол, толуол, ксилол (BTEX), кисневі ЛОС, включаючи альдегіди (формальдегід, акролеїн, ацетальдегід), фенол, спирт, складні ефіри.

Стратегія зменшення викидів ЛОС для ливарної промисловості

Перша стратегія полягає в уловлюванні викидів у джерелі за допомогою витяжок та їх обробці на різних стадіях процесу. Для скорочення викидів у джерелі використання графіту в процесі виробництва зеленого піску зменшує викиди летючого вуглецю. Що стосується процесу хімічного затвердіння, то тенденція полягає у використанні смол з меншою кількістю компонентів, що виділяють ЛОС.