Znečištění životního prostředí těkavými organickými látkami (VOC) je tíživým problémem všech procesů, které jsou nuceny ve svých technologiích používat rozpouštědla.
Úniky těchto organických látek jsou ve všech vyspělých zemích limitovány legislativně. Zákon určuje přípustná množství, jež smějí být vypouštěny do atmosféry. Vzhledem k závažnosti dopadů negativních účinků emisí na životní prostředí jsou hledány způsoby, jak se s tímto problémem vyrovnat.
Dosud používané technologie jsou založeny na několika principech:
Kondenzace se používá především jako metoda částečného odlučování organických par v uzavřených okruzích, jako je např. sušení.
Adsorpce je velmi účinnou technologií čištění organických látek nemísitelných nebo omezeně mísitelných s vodou.
Absorpce se využívá k oddělování organických látek rozpustných ve vodě nebo ke snižování koncentrací těchto látek.
Membránová separace umožňuje ve vybraných kombinacích membrány a nečistot ve vzduchu snížení jejich koncentrace ve vzduchu.
Vysokoteplotní oxidace (spalování) je vhodná pro likvidaci všech druhů par o vyšších koncentracích. Nižší koncentrace vyžadují přídavky paliva, čímž proces prodražují.
Katalytické spalování lze sice použít pro likvidaci většiny par organických látek, avšak dosud známé katalyzátory vyžadují pro svou činnost vysoké teploty a proudící vzduch je ochlazuje. Tím se stává proces ekonomicky náročnějším, podobně jako u termického spalování.
Biofiltrace je kombinovaný proces ve kterém se vhodnou adsorpční či absorpční metodou zkoncentruje emitovaná látka, která je v tomto koncentrovaném stavu podrobena biologickému - mikrobiálnímu odbourání. Metoda je omezena jen na látky, které jsou biologicky odbouratelné.
Přes všechny tyto poměrně dobře rozpracované technologie eliminace těkavých látek ze vzduchu není dosud problém uspokojivě vyřešen. Technologie nevykazují takovou účinnost, aby splnily požadavky kladené zákonem, tj. aby snížily obsah organických látek pod 100 mg/m3.
Emise styrenu
Se stejným problémem se potýkal i zadavatel výzkumu, který využívá technologie laminování svých výrobků prepregy na bázi nenasycených polyesterových pryskyřic. Tato technologie je vázána na reakční systém, ve kterém je nenasycený polyester rozpuštěn v aktivním rozpouštědle na bázi styrenu. Technologie čištění vzduchu byla u zadavatele řešena pomocí biofiltrace, ve které procházel vzduch z odvětrávání provozu přes vrstvu aktivního uhlí, které bylo smáčeno vodou. Do vodního prostředí byly nasazeny vhodné mikrobiální kultury, které odbourávaly adsorbovaný styren.
Toto zařízení - kromě vysoké primární investice do náplně biofiltru - vykazuje další provozní problémy. Procházející vzduch má tendenci vysoušet aktivní uhlí. Objeví-li se proto ve struktuře filtru lokalita s menším odporem, zde prochází vzduch snadněji, dojde k vysušení, a tím i k vymření mikrobů. Desorpce styrenu pomocí mikrobů je zastavena a do výstupního vzduchu odchází část nevyčištěného vzduchu. Podíl uhlovodíků ve vypouštěném vzduchu se tak zvyšuje.
Technické řešení
Pro potřeby zadavatele, jehož požadavkem bylo vyčistit vzduch v množství 2 m3/s s obsahem 500 až 1000 mg styrenu v 1 m3 na obsah uhlovodíků pod 100 mg/m3, bylo hledáno řešení nejprve pomocí procesů, využívajících katalytického působení ozonu podle technologií dostupných v literatuře i patentech. Výsledky testů však nepotvrdily publikované účinnosti, proto bylo nutné hledat vlastní metodiku.
Laboratorně bylo vyzkoušeno zařízení, které pracuje na fyzikálním principu předpřípravy oxidace uhlovodíků s katalytickou koncovkou dokončení oxidace. První část zařízení využívá nehomogenního rotačního elektrického pole. Znečištěný vzduch procházející tímto polem mění lokální distribuci koncentrací kyslíku, dusíku a uhlovodíku tak, že uhlovodík je díky feromagneticitě kyslíku tímto obalen do formy fyzikálního agregátu (analogicky srov. ocelové piliny v okolí permanentního magnetu). Tento agregát vstupuje do dalšího technologického stupně, ve kterém je zdroj světla vysoké intenzity. Zde dochází k iniciaci oxidace.
Tato oxidace je dokončena na povrchu směsného oxidačního katalyzátoru ionexového typu. Vysoká, téměř 100% účinnost laboratorního zařízení vedla zadavatele k realizaci provozního zařízení.
Provozní zařízení pro čištění plynů z provozu výroby sklolaminátu rovněž vykazuje vysokou účinnost. Při daných koncentracích nečistot ve vzduchu na vstupu do zařízení nepřesáhla výstupní koncentrace uhlovodíků na výstupu koncentraci 40 mg/m3. Technologie a zařízení jsou předmětem přihlášky vynálezu.
Freonelim, s. r. o.
