Behandeling van luchtemissies: hoe actieve kool zich verhoudt tot andere technologieën

In heel Europa zoeken de industrieën naar effectieve oplossingen om problemen met verontreinigde luchtemissies op te lossen.

Actieve koolfiltratie is in veel situaties een efficiënte en flexibele oplossing, alleen of in combinatie met andere technologieën.

Typische uitdagingen in luchtemissies

Er zijn twee belangrijke vormen van luchtvervuiling die actieve kool kan behandelen:

  1. Vluchtige organische stoffen (VOC’s). Velen zijn onderworpen aan regelgeving, omdat ze schadelijk kunnen zijn voor de menselijke gezondheid of het milieu.
  2. Geurende componenten. Dit kunnen ook VOC’s zijn of anorganische componenten zoals H₂S en NH3. De regelgeving is erop gericht de omstandigheden voor werknemers of omwonenden aangenamer te maken.

Fabrieken zjjn onderworpen aan emissiegrenswaarden, afhankelijk van de industrie, de type stof, mogelijke effecten van de component, de regio en de nabijheid van woongebieden. Zo wordt benzeen bijvoorbeeld streng gereguleerd.

Bedrijven kunnen ervoor kiezen om lager te gaan dan de wettelijke normen, bijvoorbeeld om de geur op de werkplek van hun werknemers te verbeteren.

Sectoren en bronnen

Actieve kool kan worden gebruikt voor de behandeling van componenten uit verschillende bronnen in een reeks van omstandigheden.

De emissie van vervuilde lucht is problematisch voor verschillende industrieën. Dit is zeker het geval voor chemische, petrochemische en farmaceutische bedrijven vanwege hun brede gebruik van solventen of basischemicaliën en de aanwezigheid van tussenproducten. Producenten van kunststoffen, polymeren en composieten hebben met zeer vergelijkbare problemen te maken. Voor de productie van composietmateriaal wordt echter in de hele sector één probleem geconstateerd: geurende styreenemissies.

In het algemeen heeft de maakindustrie te maken met VOC-emissies door bijvoorbeeld het lijmen, coaten, drogen en reinigen van producten. VOC-emissies en geurbeheersing zijn belangrijke onderwerpen voor alle bedrijven die betrokken zijn bij afvalverwerking of recycling. Deze emissies worden gekenmerkt door een grote verscheidenheid aan componenten, die rechtstreeks verband houden met het type en de samenstelling van het afval. Hoewel de specifieke kwesties van sector tot sector kunnen verschillen, hebben we een aantal belangrijke bronnen van luchtemissies in de hele industrie op een rijtje gezet.

Productieprocessen. VOC's en geuren kunnen in vele stadia worden uitgestoten, onder meer uit reactortanks, coatinglijnen en droogprocessen.

Tankopslag. Producten kunnen in gas- of vloeibare vorm worden opgeslagen. Actieve koolfiltratie is het meest nuttig voor vloeistoffen, zoals benzine, benzeen of meer gespecialiseerde organische chemicaliën. Het kan worden gebruikt voor emissies van enorme opslagfaciliteiten in havens, kleinere tanks op industrieterreinen en transportcontainers. Emissies zijn meestal discontinue stromen met hoge concentraties.

Productiehallen. Bij lekkages in kleppen of dichtingen kunnen kleine hoeveelheden VOC’s en geuren vrijkomen, waardoor een onaangename werkomgeving ontstaat. Dit scenario leidt doorgaans tot lage concentraties en hoge debieten.

Naast de industrie zijn er nog andere bronnen van VOC's en geuroverlast, zoals de landbouw en transport. Aangezien dit echter geen puntbronnen zijn, is actieve koolfiltratie niet van toepassing.

De afgelopen jaren heeft de industrie grote stappen gezet in de aanpak van de luchtverontreiniging. Naarmate de grenswaarden strenger werden, hebben bedrijven geprobeerd zelfs de kleinste emissiebronnen aan te pakken.

Technologieën voor de behandeling van luchtemissies

Dit zijn de belangrijkste technologieën voor de behandeling van luchtemissies die vandaag de dag worden gebruikt:

Thermische oxidatie of Regeneratieve Thermische Oxidatoren (RTO’s) verbranden alle organische componenten in de lucht bij hoge temperaturen (lager in een katalytisch systeem). Voor continu hoge VOC-concentraties is dit over het algemeen een efficiënte en kosteneffectieve methode.

Thermische oxidatie is echter niet ideaal voor de behandeling van fluctuerende concentraties of discontinue processen. In dit geval moet aardgas aan de stroom worden toegevoegd om de temperatuur stabiel te houden. Vanuit het oogpunt van het milieu en kosten is dit problematisch.

Biologische behandelingen zijn vaste filters die een bed van micro-organismen bevatten die de VOC’s consumeren. Ze zijn zeer geschikt voor de behandeling van luchtstromen met lage VOC-concentraties uit de levensmiddelen- of diervoederindustrie, met name als het gaat om geurbeheersing. Toch moet er rekening mee worden gehouden dat een biofilter een eigen geur kan afgeven.

De bacteriën kunnen echter alleen biologisch afbreekbare VOC’s consumeren. Sommige componenten worden niet verwijderd en kunnen zelfs de bacteriën doden. De bacteriën hebben ook behoefte aan stabiele procescondities. Bij te lage concentraties zullen ze verhongeren terwijl ze bij te hoge concentraties overweldigd worden. Bovendien kunnen de micro-organismen andere eisen hebben, zoals voldoende zuurstof en vochtigheid in de gasstroom. Dit kan betekenen dat er extra apparatuur benodigd is.

Scrubbers gebruiken water, zure of basische oplossingen om componenten te absorberen. Het is belangrijk om de scrubvloeistof te kiezen op basis van de vervuiling. Ze zijn uitermate geschikt voor hoge concentraties, bijvoorbeeld van een chemische fabriek. Ze kunnen moeite hebben om lage emissiegrenswaarden te bereiken of verschillende soorten VOC's te behandelen, hoewel diverse (verschillende) scrubbers een oplossing kunnen zijn.

Ze creëren echter in alle gevallen een vloeibare afvalstroom die ook behandeld moet worden.

Condensatie houdt in dat de temperatuur wordt verlaagd, zodat de VOC's vloeibaar worden en kunnen worden verwijderd. Als voor de koeling vloeibare stikstof wordt gebruikt, wordt dit cryogene condensatie genoemd. Het is nuttig voor de behandeling van stromen met één enkele vervuilende stof voor recuperatie van deze molecule. Dergelijke systemen zijn te vinden bij opslagtanks, schepen en silo’s, met name voor bedrijven die al vloeibare stikstof op locatie hebben. Zo niet, dan is het onwaarschijnlijk dat het wordt gebruikt omdat vloeibare stikstof duur is. Cryogene condensatie is geen eenvoudige technologie om te gebruiken en hoewel het gemakkelijk is om het grootste deel van de concentratie te verwijderen, kan het moeilijk zijn om lage emissiegrenswaarden te bereiken.

Actieve koolfilters verbranden, ontbinden of veranderen geen moleculen, maar adsorberen ze gewoon in de poriën van het koolfilterbed. Er zijn verschillende soorten kool, gekozen op basis van de component, en de filters zijn gedimensioneerd op basis van het debiet en de inlaatconcentraties.

Actieve kool is geschikt voor veel toepassingen, maar als de VOC-concentraties zeer hoog zijn, kan het koolverbruik te hoog zijn. In plaats daarvan zouden thermische systemen of een combinatie van behandelingen moeten worden overwogen.

Combinatiebehandelingen

In veel gevallen wordt actieve kool gebruikt in combinatie met andere behandelingsstappen.

  • Voorbehandelingen

Thermische systemen: Actieve kool kan bepaalde componenten uit de luchtstroom verwijderen vóór de thermische behandeling, waardoor wordt voorkomen dat er rookgassen ontstaan die de emissiegrenswaarden zouden kunnen overschrijden.

Deze combinatie werkt goed voor emissies uit opslagtanks van petrochemische producten, waar sprake is van hoge concentraties koolwaterstoffen.

Het kan ook gebruikt worden, niet om VOC's te vangen, maar als voorbehandeling om zwavel te verwijderen. Als zwavelverbindingen en H₂S worden verbrand in een RTO, resulteert dit in zwaveloxide. Dit broeikasgas kan zure regen veroorzaken en is ook onderworpen aan emissiegrenswaarden. Het verbranden van zwavel verlaagt ook de levensduur van de RTO.

DESOTEC-filters fungeren als voorfiltratie ter zwavelverwijdering voor een RTO bij petrochemische opslagtanks in de haven van Rotterdam.

Biologische behandelingen: Actieve kool kan op twee manieren als voorbehandeling worden gebruikt.

Ten eerste kan het componenten behandelen die anders de bacteriën zouden doden.

Ten tweede kan het een piek wegnemen. Biofilters vereisen een constante inlaatconcentratie, anders kunnen de bacteriën overweldigd worden. Als de concentraties fluctueren, kan actieve kool de pieken eruit filteren voordat de biofilter de rest behandelt.

Een klant van DESOTEC is een fabriek die pvc voor ramen maakt, met als doel het behandelen van geurverontreiniging. In deze opstelling verwijderen onze filters de pieken voor de biologische behandeling.

  • Nabehandelingen

Thermische systemen zijn gedimensioneerd op basis van inlaatconcentraties en luchtstromen. Als deze veranderen, misschien omdat de productie is toegenomen, kan de capaciteit van het systeem worden overschreden. Actieve kool kan de luchtstroom polishen om de laatste sporen van VOC's te verwijderen.

Biologische behandelingen vangen niet altijd alle VOC’s. Bepaalde componenten zijn niet biologisch afbreekbaar en schommelingen in de productieniveaus en seizoenstemperaturen kunnen de efficiëntie van het systeem beïnvloeden. Ook kunnen biofilters zelf geur produceren. In deze gevallen kan actieve kool worden gebruikt als een politiefilter.

DESOTEC levert filters aan een fabriek die aroma's en parfums produceert, waarvan de biofilter ondermaats presteerde. Het gebruikt nu actieve kool om te polishen en als mogelijke back-up voor het geval de biofilter het laat afweten.

Scrubbers zijn soms onvoldoende om de VOC-concentraties tot onder de wettelijke normen te laten dalen. Ze kunnen worden gebruikt om 90% van de VOC's te behandelen, met actieve kool als tweede stap om te polishen.

Actieve kool kan ook de laatste stap zijn in een behandelingsketen. Bijvoorbeeld een basische scrubber om H₂S te verwijderen, een zure scrubber om ammoniak te verwijderen en vervolgens een actief koolfilter om organische componenten te verwijderen.

Er kan echter een ontvochtiger nodig zijn tussen de scrubber en de filter, waardoor het vaak eenvoudiger is om de scrubber te vervangen door actieve kool.

Een andere klant van DESOTEC is een fabriek die toiletblokjes produceert, waarvan de waterscrubber ineffectief bleek te zijn. Na een proefproject besloot de klant de scrubber te vervangen door een DESOTEC-filter.

Condensatie kan onvoldoende zijn om de allerlaatste milligrammen VOC's aan te pakken, dus actieve kool kan worden gebruikt om te polishen. Dit zou het geval kunnen zijn met benzeen, waarvoor strenge grenswaarden gelden.

DESOTEC heeft een farmaceutische klant die onze filters gebruikt als alternatief voor cryogene condensatie om methyleenchloride te verwijderen.

  • Back-ups

Actieve koolfilters kunnen ook als back-up worden geplaatst en gebruikt worden tijdens onderhoud, als gevolg van een storing of een calamiteit, of in het geval dat de concentraties van VOC’s boven de onderste explosiegrens (LEL’s) uitstijgen, gebruikt worden.

Dit is bijzonder nuttig in industrieën waar de productie 24/7 plaatsvindt en een eventuele stopzetting van de productie zeer duur zou zijn.

Oplossingen met actieve koolfiltratie van DESOTEC

Over heel Europa biedt DESOTEC  24/7-service om problemen van klanten met luchtverontreiniging  op te lossen, zodat zij zich kunnen concentreren op hun kernactiviteiten.

Onze filters zijn compacte systemen, veel kleiner dan alternatieven zoals vaste biofilters.

Ze kunnen snel worden geleverd en tijdelijk worden geïnstalleerd. Dit maakt ze uitermate geschikt voor dringende situaties, zoals plotselinge geuremissies. Eenmaal geïnstalleerd, kunnen ze later worden aangepast om de optimale oplossing te vinden.

DESOTEC-filters worden op dagbasis verhuurd, dus vereisen ze geen grote voorafgaande investeringen van bedrijven.

Omdat ze modulair zijn, kunnen ze worden geïnstalleerd als een extra stap in situaties waarin de concentratieniveaus fluctueren, de productie kan toenemen of de emissiegrenswaarden in de komende jaren kunnen worden verlaagd.

Ze zijn eenvoudig te installeren en weg te nemen. De technici van DESOTEC regelen de uitwisseling van filters, zodat klanten niet zelf de verzadigde kool hoeven te hanteren. In plaats daarvan transporteren we verzadigd kool naar onze ovens, waar de verontreinigingen volledig worden vernietigd en de kool wordt gereactiveerd, waardoor onze filters een milieuvriendelijke oplossing vormen.

Hoe kan DESOTEC u helpen?

In heel Europa zien we dat klanten overschakelen op actieve kool voor de behandeling van luchtemissies, of onze filters opnemen in hun thermische, biofiltratie-, scrubber- of condensatiesystemen.

Neem vandaag nog contact op met onze ingenieurs om te bespreken hoe onze oplossingen uw bedrijf kunnen helpen.

 

In de faciliteiten van DESOTEC wordt alle gebruikte actieve kool geanalyseerd, zodat de juiste maatregelen kunnen worden genomen voor de behandeling en verwijdering van de verzadigde kool uit de mobiele filters. Alle moleculen die geadsorbeerd werden op de actieve kool op de site van de klant, worden gedesorbeerd in de reactivatieovens van DESOTEC. Deze verontreinigingen worden vervolgens volledig vernietigd, in overeenstemming met de nationale en Europese wetgeving, door middel van een verbrandings- en neutraliseringsinstallatie. De volledige installatie en de uitstoot ervan worden continu online gecontroleerd, wat garandeert dat alleen onschadelijke waterdamp uit de schoorsteen te zien is.