Abluftreinigung: Der Vergleich von Aktivkohle mit anderen Technologien

Industriebetriebe in ganz Europa sind stets auf der Suche nach effektiven Lösungen zur Behandlung von Emissionen in die Luft.

Die Aktivkohlefiltration ist in vielen Situationen eine effiziente und flexible Lösung, die entweder allein oder in Kombination mit anderen Technologien eingesetzt werden kann.

Typische Herausforderungen bei Emissionen in die Luft

Mit Aktivkohle lassen sich hauptsächlich zwei Formen der Luftverschmutzung behandeln:

  1. Flüchtige organische Verbindungen (VOCs). Viele unterliegen Vorschriften, da sie die menschliche Gesundheit und die Umwelt gefährden können.
  2. Geruchsstoffe. Hier kann es auch um VOCs gehen, oder um anorganische Verbindungen wie H₂S und NH3. Entsprechende Vorschriften zielen darauf ab, die Bedingungen für Arbeitnehmer bzw. Nachbarn angenehmer zu machen.

Unternehmen müssen Emissionsgrenzwerte einhalten, , die von der Branche, der Art und Toxizität der Verbindungen, , der Region und der Nähe zu Wohngebieten abhängen. Für Benzol zum Beispiel, von dem bekannt ist, dass es potenziell krebserregend ist, gelten sehr strenge Vorschriften.

Unternehmen können sich auch dafür entscheiden, die gesetzlichen Grenzwerte zu unterschreiten, z.B. um die Geruchsbelästigung am Arbeitsplatz für ihre Mitarbeiter zu verringern.

Bereiche und Quellen

Aktivkohle kann für die Behandlung von Verbindungen aus verschiedenen Quellen in einer Reihe von Bereichen eingesetzt werden.

Schadstoffemissionen in die Luft stellen für verschiedene Industriezweige ein Problem dar. Dies gilt insbesondere für chemische, petrochemische und pharmazeutische Unternehmen, da sie in großem Umfang Lösemittel oder Grundchemikalien verwenden und Zwischenprodukte einsetzen. Hersteller von Kunststoffen, Polymeren und Verbundwerkstoffen müssen sich mit sehr ähnlichen Problemen auseinandersetzen. Bei der Herstellung von Verbundwerkstoffen ist jedoch in der gesamten Branche ein Problem zu berücksichtigen: die geruchsintensiven Styrolemissionen.

Im Allgemeinen muss sich die verarbeitende Industrie mit VOC-Emissionen befassen, die z.B. beim Kleben, Beschichten, Trocknen und Reinigen von Produkten entstehen. VOC-Emissionen und Geruchskontrolle sind außerdem wichtige Themen für alle Unternehmen, die sich mit Abfallbehandlung oder Recycling befassen. Verschiedene Schadstoffe können bei der Abfallbehandlung und Recycling freigesetzt werden, abhängig von der Art und Zusammensetzung des Abfalls. Obwohl die spezifischen Probleme von Branche zu Branche unterschiedlich sein können, haben wir hier einige wichtige Quellen von i Schadstoffemissionen in der Industrie aufgelistet.

Produktionsprozesse. VOCs und Gerüche können in vielen Phasen des Produktionsprozesses entstehen, unter anderem bei Reaktorbehältern, Beschichtungsanlagen und Trocknungsprozessen.

Tanklager. Produkte können in gasförmiger oder flüssiger Form gelagert werden. Aktivkohlefiltration ist am zweckmäßigsten bei Flüssigkeiten zu verwenden, wie z.B. Benzin, Benzol oder spezielleren organischen Chemikalien. Sie eignet sich für Emissionen aus riesigen Lagereinrichtungen in Häfen, kleineren Tanks in Industrieanlagen und Transportbehältern. Emissionen sind typischerweise diskontinuierliche Flüsse mit hohen Konzentrationen.

Produktionshallen. Wenn Ventile oder Dichtungen lecken, können kleine Mengen von VOCs und Gerüchen freigesetzt werden, die zu einer unangenehmen Arbeitsumgebung führen können. In einer Produktionshalle geht es typischerweise um niedrige  Konzentrationen und hohe Volumenströme.

Neben der Industrie sind die Landwirtschaft und der Verkehr weitere Quellen für VOCs und Geruchsbelästigung. Da es sich hier jedoch nicht um Punktquellen handelt, kommt die Aktivkohlefiltration nicht in Frage.

In den vergangenen Jahren hat die Industrie große Fortschritte bei der Bekämpfung der Luftverschmutzung gemacht. Da die Grenzwerte immer strenger werden, versuchen Unternehmen mittlerweile auch nur die kleinsten Emissionsquellen zu eliminieren.

Techniken zur Luftreinigung

Dies sind die wichtigsten heute verwendeten Techniken zur Behandlung von Emissionen in die Luft:

Bei der regenerativen Nachverbrennung oder regenerativen thermischen Oxidation (RTO) werden alle organischen Verbindungen in der Luft bei hohen Temperaturen (in einem katalytischen System bei niedrigeren Temperaturen) verbrannt. Für kontinuierlich hohe VOC-Konzentrationen ist diese Technik im Allgemeinen eine effiziente und kostengünstige Methode.

Die regenerative thermische Oxidation ist jedoch nicht ideal für die Behandlung schwankender Konzentrationen oder für diskontinuierliche Betriebsabläufe. In diesem Fall muss dem Fluss zur Aufrechterhaltung der Temperatur Erdgas hinzugefügt werden. Aus Umwelt- und Kostengesichtspunkten ist dies problematisch.

Biologische Filter sind feste Filter, die ein Bett von Mikroorganismen enthalten, die VOCs aus der Luft entfernen. Diese eignen sich gut zur Behandlung von Luftströmen mit niedrigen VOC-Konzentrationen aus der Lebens- und Futtermittelindustrie, insbesondere wenn es sich um Geruchskontrolle handelt. Dennoch ist hierbei zu berücksichtigen, dass ein Biofilter einen gewissen Eigengeruch entwickeln kann.

Die Bakterien können jedoch nur biologisch abbaubare VOCs entfernen. Giftstoffe werden nicht abgebaut und können die Bakterien sogar abtöten. Die Bakterien benötigen zudem stabile Prozessbedingungen. Bei zu niedrigen Konzentrationen verhungern sie, bei zu hohen Konzentrationen sind sie überfordert. Darüber hinaus haben die Mikroorganismen möglicherweise noch andere Anforderungen wie z.B. ausreichend Sauerstoff und Feuchtigkeit im Gasstrom. Das könnte zusätzliche Ausrüstung erforderlich machen.

Wäscher verwenden Wasser, Säure oder Laugen, um Komponenten zu absorbieren. Dabei ist es wichtig, die Waschflüssigkeit entsprechend der Verunreinigung auszuwählen. -Wäscher eignen sich gut für hohe Schadstoffkonzentrationen , zum Beispiel aus einer chemischen Fabrik. Es kann sich jedoch als schwierig erweisen, niedrige Emissionsgrenzwerte mit Wäschern einzuhalten oder verschiedene Arten von VOCs zu behandeln, obwohl der Einsatz mehrerer (unterschiedlicher) Wäscher das Problem eventuell lösen könnte.

Auf jeden Fall erzeugen Wäscher einen Abwasserstrom , der ebenfalls behandelt werden muss.

Bei der Kondensation wird die Temperatur gesenkt, so dass VOCs flüssig werden und dann beseitigt werden können. Wenn Flüssigstickstoff zur Kühlung verwendet wird, spricht man von Cryo-Kondensation. Die Cryo-Kondensation eignet sich für die Behandlung von Strömen mit einem einzigen Schadstoff zur Rückgewinnung dieses Moleküls. Solche Systeme finden sich an Lagertanks, Schiffen und Silos, insbesondere bei Unternehmen, die bereits Flüssigstickstoff vor Ort verfügbar haben. Andernfalls ist es unwahrscheinlich, dass ein solches System verwendet wird, weil Flüssigstickstoff kostspielig ist. Die Cryo-Kondensation ist keine einfach zu handhabende Technologie, und obwohl sie leicht den Großteil der Schadstoffe beseitigt, kann es sich als problematisch erweisen, die vorgegebenen niedrigen Emissionsgrenzen zu erreichen.

Aktivkohlefilter verbrennen, zersetzen oder verändern Moleküle nicht, sondern adsorbieren sie einfach an die Poren des Aktivkohlebettes. Je nach den zu entfernenden Verbindungen gibt es verschiedene Aktivkohlearten, und die Filter werden entsprechend dem Volumenstrom und den Einlasskonzentrationen dimensioniert.

Aktivkohle eignet sich für viele Anwendungen, aber wenn die VOC-Konzentrationen sehr hoch sind, kann es zu einem übermäßigen Aktivkohleverbrauch kommen. Stattdessen sollten in diesem Fall thermische Systeme oder eine Kombination von verschiedenen Verfahren in Betracht gezogen werden.

Kombinationsverfahren

In vielen Fällen wird Aktivkohle in Kombination mit anderen Methoden eingesetzt.

  • Vorbehandlungen

Thermische Systeme: Aktivkohle kann bestimmte Verbindungen vor der thermischen Behandlung aus dem Luftstrom entfernen und so die Entstehung von Rauchgasen verhindern, welche potenziell zur Überschreitung von Emissionsgrenzwerten führen.

Diese Kombination funktioniert gut bei Emissionen aus Lagertanks für petrochemische Produkte, in denen hohe Kohlenwasserstoffkonzentrationen vorkommen.

Aktivkohle als Vorbehandlung bei einem thermischen System kann nicht nur dazu verwendet werden, VOCs aufzufangen, sondern auch als Schwefelfänger. Wenn Schwefelverbindungen in H₂S in einer RTO-Anlage verbrannt werden, entsteht Schwefeloxid. Dieses Treibhausgas kann sauren Regen verursachen und unterliegt ebenfalls bestimmten Emissionsgrenzwerten. Die Schwefelverbrennung verringert zudem die Lebensdauer der RTO-Anlage.

DESOTEC-Filter dienen als Schwefelfänger für eine RTO-Anlage an den petrochemischen Lagertanks im Hafen von Rotterdam.

Biologische Filter: Aktivkohle kann hauptsächlich auf zwei Arten als Vorbehandlung eingesetzt werden.

Zum einen können damit toxische Verbindungen entfernt werden, die sonst die Bakterien abtöten würden.

Zweitens kann Aktivkohle Spitzenkonzentrationen auffangen. . Biofilter erfordern eine gleichmäßige Einlasskonzentration, da sonst die Bakterien unter Umständen überfordert werden. Bei schwankenden Konzentrationen kann Aktivkohle die Spitzen herausfiltern, bevor der Biofilter den Rest aufbereitet.

Einer von DESOTECs Kunden ist eine Fabrik, die PVC für den Fensterbau herstellt und eine Lösung zur Geruchsentfernung braucht.. Unsere Filter werden in dieser Umgebung zur Behandlung von Spitzenkonzentrationen vor den biologischen Verfahren eingesetzt.

  • Nachbehandlungen

Thermische Systeme werden entsprechend den Einlasskonzentrationen und Volumenströmen dimensioniert. Wenn sich diese ändern, etwa weil die Produktion ausgeweitet wurde, könnte die Kapazität des Systems überschritten werden. Mit Aktivkohle kann der Luftstrom feingereinigt werden, um auch die letzten Spuren von VOCs zu beseitigen.

Biologische Filter entfernen nicht immer alle VOCs. Bestimmte Verbindungen sind nicht biologisch abbaubar, und Schwankungen der Produktionsniveaus und der jahreszeitlichen Temperaturen können die Effizienz des Systems beeinträchtigen. Außerdem können Biofilter selbst Gerüche verursachen. In diesen Fällen kann Aktivkohle als Polishing-Schritt verwendet werden.

DESOTEC liefert Filter an eine Fabrik, die Aromen und Düfte herstellt, deren Biofilter nicht leistungsfähig genug war. Sie verwendet jetzt Aktivkohle zur Polishing und als potenzielles Backup für den Fall, dass der Biofilter versagt.

Wäscher reichen manchmal nicht aus, um die VOC-Konzentrationen auf die gesetzlichen Grenzwerte zu senken. Sie können zur Behandlung von  90% der VOCs eingesetzt werden, wobei Aktivkohle als zweiter Schritt zur Polishing verwendet werden kann.

Aktivkohle kann jedoch auch als letzter Schritt in einer Schrittabfolge eingesetzt werden - zum Beispiel bei Verwendung eines Laugenwäschers zur Entfernung von H₂S und eines Säurewäschers zur Entfernung von Ammoniak kann zum Schluss ein Aktivkohlefilter zur Entfernung organischer Bestandteile zum Einsatz kommen.

Zwischen dem Wäscher und dem Filter kann jedoch möglicherweise ein Luftentfeuchter erforderlich sein, so dass es oft einfacher ist, den Wäscher durch Aktivkohle zu ersetzen.

Ein weiterer Kunde von DESOTEC ist eine Fabrik, die Duftstoffblöcke für Toiletten herstellt, deren Nasswäscher sich als unwirksam erwiesen hat. Nach einem Pilotprojekt entschied sich der Kunde, den Wäscher durch einen DESOTEC-Filter zu ersetzen.

Die Kondensation kann sich als unzureichend erweisen, um die allerletzten paar Milligramm VOC zu beseitigen, so dass Aktivkohle zur Polishing zum Einsatz kommen kann. Dies könnte bei Benzol der Fall sein, für das besonders strenge Grenzwerte gelten.

DESOTEC hat einen Kunden aus der Pharmaindustrie, der unsere Filter als Alternative zur Cryo-Kondensation einsetzt, um Methylenchlorid zu entfernen.

  • Backups

Aktivkohlefilter können auch als Backup dienen und während der Wartung, bei einer Störung oder in einer Katastrophensituation oder bei einem Anstieg der VOC-Konzentrationen über die unteren Explosionsgrenzen (UEG) eingesetzt werden.

Dies ist besonders nützlich in Industriezweigen, in denen rund um die Uhr produziert wird und ein Stillstand sehr kostspielig wäre.

Die Aktivkohle-Filtrationslösungen von DESOTEC

DESOTEC bietet einen europaweiten 24/7 Service an und kümmert sich um der Behandlung der Luftemissionen von Kunden , damit diese sich auf ihr Kerngeschäft konzentrieren können.

Unsere Filter sind platzsparende Systeme, viel kleiner als Alternativen wie fest installierte Biofilter.

Sie können schnell geliefert und auch temporär installiert werden. Dadurch eignen sie sich gut für Notfallsituationen, wie z.B. plötzliche Geruchsemissionen. Einmal installiert, können sie später genau optimiert werden, um die beste Lösung zu finden.

DESOTEC-Filter werden auf täglicher Mietbasis zur Verfügung gestellt, so dass die Kunden nur sehr geringe Vorabinvestitionen tätigen müssen.

Aufgrund ihres modularen Aufbaus können sie als zusätzlicher Schritt in Situationen installiert werden, in denen die Schadstoffkonzentrationen schwanken, die Produktion ausgeweitet oder die Emissionsgrenzwerte in den kommenden Jahren gesenkt werden könnten.

DESOTEC-Filter sind leicht zu installieren und wieder abzubauen und die DESOTEC-Techniker kümmern sich um den Filtertausch . Ein Aktivkohlehandling beim Kunden vor Ort ist also nicht notwendig. . Stattdessen transportieren wir die verbrauchte Aktivkohle zu unseren Öfen, wo alle Schadstoffe beseitigt werden und die Aktivkohle reaktiviert wird. Das macht unsere Filter zu einer wirklich umweltverträglichen Lösung.

Wie kann DESOTEC Ihnen helfen?

In ganz Europa stellen wir fest, dass Kunden zur Abluftreinigung auf Aktivkohle umsteigen oder unsere Filter in ihre thermische, Biofiltrations-, Wäscher- und Kondensationssysteme integrieren.

Kontaktieren Sie unsere Ingenieure noch heute für ein Gespräch und erfahren Sie, wie unsere Lösungen für Ihre Firma eingesetzt werden können.

 

In den DESOTEC-Standorten wird die gesamte verbrauchte Aktivkohle analysiert, damit die richtigen Maßnahmen zur Handhabung und Entfernung der gesättigten Aktivkohle aus den mobilen Filtern eingeleitet werden können. Alle Moleküle, die beim Kunden in der Aktivkohle adsorbiert wurden, werden in den Reaktivierungsöfen von DESOTEC desorbiert. Diese Verunreinigungen werden dann im Einklang mit den nationalen und europäischen Gesetzgebungen durch eine Nachverbrennungsanlage samt Abgasreinigung vollständig zerstört. Die Gesamtanlagen und ihre Emissionen werden kontinuierlich online überwacht, wodurch sichergestellt wird, dass nur harmloser Wasserdampf sichtbar aus den Kaminen entweicht.