Infobank - Industriell luftrening

Mikroorganismer orsakar problem, i ett kliniskt sammanhang kan utbrott och spridning av multi-resistenta bakterier förekomma, i matindustrin minskar mikroorganismer hållbarheten på livsmedel. Ozon kan redan vid låg koncentration användas som ett kemiskt desinfektionsmedel för att deaktivera bakterier och virus anpassat efter önskad effekt som visas i figuren nedan:

Reduktion av patogen med ozonbehandling

Generella trender för ozonbehandling av patogen

För många applikationer räcker en bakteriereduktion av 99.99 % vilket är en 4 log reduktion, för högre deaktivering anpassas ozon koncentrationen och exponeringstiden enkelt, med högre ozonkoncentration kan även sporer deaktiveras. Vi har använt ozon för att begränsa spridningen av luftburna mikroorganismer i livsmedelsproduktion och lagring av livsmedel. I många livsmedelsapplikationer leder migration av mikroorganismer till accelererad mögeltillväxt, med mild ozonbehandling kan mögelangreppet skjutas upp flera dagar utan att påverka livsmedlet. I mejeriindustrin har utrustning rengjorts med ozon där det presterade bra och tar bort behovet av andra skadliga desinfektionsmedel.

JordgubbarOzonbehandling av jordgubbar kan dubbla hållbarheten

I kontrast med livsmedelsindustrin där rum oftast inte behandlas har sjukhus rum med högre renhetskrav som städas ofta, detta görs ofta genom att torka ytor med desinficeringsmedel. Det finns dock brister i metoden, det har gjorts studier som visar att manuell rengöring genom torkning av ytor inte presterar optimalt. Anledningar till detta inkluderar enkla missförstånden, avvikelse ifrån rengöringsprotokoll, felaktig spädning av rengöringsmedel och för att vissa ytor inte torkas effektivt av vissa material. I ett sjukhus kan sådana skillnader i rengöringsgrad öka risken för överföring av patogen mellan utrymmen och patienter. Automatiserade kontaktfria metoder är ett bra komplement till traditionell rengöring eftersom det lägger till ett extra rengöringssteg. (Boyce, 2016).

Kontaktfria metoder innefattar användning av UV-lampor och kemikalier i form av aerosol eller gas som deaktiverar mikroorganismer. Jämfört med andra metoder för luftdesinfektion kan ozon deaktivera bakterier och virus utan giftiga restprodukter. Detta gör metoden lämpad för kliniker, som t.ex. väntrum och behandlingsrum hos sjukhus och tandläkare. En viktig faktor för besparing jämfört med andra metoder är den tiden som ozonet kan aktivt deaktivera mikroorganismer, som jämförs i diagrammet nedan:

Kontakttid desinfektionsmetoder

Diagrammet visar att kontakttiden varierar kraftigt, UV system har oftast en väldigt kort exponeringstid i närheten av lampan och behöver därför extra mycket energi för att säkerställa hög reningsgrad. Att torka ytor med lösningar har en kontakttid lika med tiden det tar för lösningen att torka ut medan ozon verkar tills det sönderfaller till syrgas eller tas bort. Det gör så att ozon kan spara energi i jämförelse med andra kontaktfria metoder.

Ozon produceras på plats när det behövs, det tar bort behovet att ordna med personal och säkra utrymmen associerade med lagring av farliga kemikalier. Till skillnad från andra desinficeringsmedel lämnar ozon inga kemiska spår efter sig eftersom ozon sönderfaller till syrgas och inte bildar farliga ämnen som t.ex. klor. Ozon är en gas och kan därför komma åt svårtorkade platser inuti sprickor och håligheter. Studier har visat låga ozonkoncentrationer kan deaktivera bakterier och virus med lipidhölje redan vid låga koncentrationer genom att reagera med omättade fetter i plasma membranet, vissa membran protein och DNA. Men, för att behandla de tuffaste sporerna behövs högre ozonkoncentrationer tillsammans med luftfuktighet.

Läs gärna mer om våra RENA Pro-ozonsystem eller ladda ned brochyren här.

I ett kliniskt sammanhang kan ozongeneratorer minska risker för spridning av smittor till nya patienter som läggs in i rum där andra patienter behandlats under längre tid. Det kan också användas efter traditionell rengöring för att ytterligare minska mängden sjukdomar i kroppsvätskor kvarlämnade av tidigare patient.

För kliniker som är stängda under natten kan ozonbehandling schemaläggas i väntrum, korridorer och toaletter för att möjliggöra lång behandlingstid. Ozonet är sedan borta utan spår när den första personen går in på morgonen.

För operationsrum eller andra rum som kräver 6 log deaktivering av bakterier, virus och även sporer kan speciella lösningar göras där rummet stängs och ozonbehandling med höga koncentrationer startas via en panel på utsidan av rummet. Displayen visar kvarvarande tid på behandlingen. När behandlingen är slut, slussas ozonet ut till ozondestruktorer.

Kontakta oss för att skräddarsy en desinfektionslösning för er

Föreningar och ämnen som kan bidra till luktproblem såsom flyktiga organiska föreningar (VOCer), H2S och flyktiga fettsyror (VFA), finns bland annat i köksventilation och ett stort antal olika industrier. Även om dessa lukter inte nödvändigtvis behöver innebära en hälsofara så bidrar de med otrevliga förhållanden för omgivande områden som leder till rättfärdigade klagomål mot luktkällan.

VOCer som luktar kan härstamma från nedbrytning av organiska föreningar, antingen genom bakteriell eller termisk verkan. Denna nedbrytning är en vanlig process inom matlagning, livsmedelsindustrin, bryggerier och avloppsreningsverk.

H2S härstammar från liknande processer och förhållanden som VOCer, men den principiella skillnaden ligger i att det nedbrutna substratet måste innehålla svavelföreningar för att ge upphov till H2S . Till exempel har organiska föreningar i livsmedelsindustrin och avloppsreningsverk vanligtvis väldigt höga koncentrationer av svavelföreningar, vilket leder till generering av H2S . H2S förekommer vanligtvis också i bryggerier och vid produktion av biogas, till följd av den syrefria reduktionen av svavelföreningar i antingen bioreaktorer eller rötningskammare.

 

Människans luktsinne

För att säkerställa vår överlevnad och anpassa oss till vår miljö har människans näsa utvecklat olika känsligheter för olika föreningar. Som ett exempel på detta har vår näsa en väldigt hög känslighet mot föreningar som bildas vid nedbrytning av organiskt material. Överlevnadsaspekten i detta medför att vi kan känna igen och förhindra att äta mat som har ruttnat, och därmed förebygga sjukdomar. Denna naturliga utveckling gör att det inte är konstigt att vi faktiskt kan känna av lukten av ämnena som visas i tabellen nedan redan vid spårkoncentrationer (ppm). Detta medför också att näsan inte är lika känslig för ämnen som inte naturligt förekommer i vår omgivning, såsom toluen.

Exempel på luktämnen, dess karaktär och luktgräns uttryckt i ppm

Luktämne Karaktär Luktgräns [ppm]
Metylmerkaptan Ruttet kålhuvud, vitlök 0,002
H2S Ruttet ägg 0,01
Acetaldehyd Fruktig 0,05
Hexylacetat Fruktigt & sött, grönt äpple eller banan 0,12
Formaldehyd Frän, kvävande 0,80
Toluen Söt, skarp 2,90

Såsom visat i tabellen ovan innebär illaluktande ämnen ett problem vid koncentrationen i storleksordningen av parts-per-million (en miljondel; ppm), och i vissa fall är det ännu lägre. Detta medför att luktutsläpp blir särskilt svårt att behandla då reningssystem måste ha en väldigt hög effektivitet. Dessutom blir problemet ännu mer komplext då lukterna släpps ut utomhus, detta på grund av att luktvärdena påverkas av yttre faktorer såsom luftfuktighet och vindbyar.

Vi erbjuder många olika typer of luftanalyser som siktar på att fastställa luktnivåer. För mer information, kontakta oss idag!

När man talar om “VOC:er” (Flyktiga organiska föreningar) refererar man till en bred grupp av olika ämnen. Det som är universellt bland dessa är att ämnena är organiska (innehåller kol) och att de har ett högt ångtryck vid rumstemperatur. VOC:er delas upp i olika kategorier beroende på funktionella grupper såsom aromater, aldehyder och kolväten. Varje kategori har sina egna kemiska egenskaper vilket kan leda till att olika ”VOC:er” kan medföra unika miljö- och hälsoproblem.

Utsläppskällor

I Europa släpps VOC:er ut från diverse källor varav de vanligaste är ”industriella processer” och ”bränsleanvändning för industriellt, kommersiellt och eget bruk”. Dessa två källor tillsammans motsvarar ungefär två tredjedelar av de totala utsläppen i Europa och kommer därför vara i fokus vid problembeskrivningen nedan.

VOC-utsläpp EU-28

Figur 1. VOC-utsläppskällor i området EU-28. Källa: “Air quality in Europe – 2017 report” EEA Report No 13/2017.

Miljöproblem

Utsläpp av VOC:er i atmosfären kan bidra med en rad negativa implikationer på vår miljö. Vissa kan dessutom skapa luktproblem då de kan ha kraftiga och irriterande lukter, vilket är vanligt i livsmedelsindustrin och avloppsreningsverk. Förgiftning är också ett vanligt förekommande problem då vissa VOC:er kan vara direkt giftiga för människor och djur. Även om de giftigaste ämnena ofta är förbjudna för användning kan kraftiga utsläpp av höga koncentrationer av andra VOC:er leda till giftiga förhållanden. En vanlig källa är utsläpp vid lösningsmedelsanvändning som förekommer i läkemedels-textil-, färg och lackindustrin.

Nedan följer några exempel av VOC:er som är typiska i diverse industriella och kommersiella processer.

Namn och kemisk struktur Beskrivning

Acetaldehyd (Aldehyder)

Acetaldehyd härstammar från kategorin ”aldehyder”. Acetaldehyd finns naturligt i kaffe, bröd och i färsk frukt.

Acetaldehyd är en av de viktigaste VOC:erna att behandla då den är giftig och cancerframkallande. Utsläpp av acetaldehyd kan också medföra luktproblem vilket kan förekomma i köksventilation och livsmedelsindustrin.

Bensen (Aromater)

Bensen är ett av de mest välkända aromatiska ämnena. Det används ofta som lösningsmedel och intermediär i kemiska processer.

Då det också är välkänt att bensen är karcinogent, används det mindre och mindre i industrin. Utsläpp från industrier såsom den petrokemiska och kemiska industrin måste kontrolleras ordentligt.

Aceton (Ketoner)

Aceton härstammar från kategorin “ketoner”. Används vanligtvis som ett lösningsmedel i industriella processer.

Även om aceton inte är särskilt giftigt finns det strikta begränsningar på hög-koncentrationsutsläpp av denna. Aceton finns ofta läkemedels-textil- och färgindustrin.

Skatol (Aromater)

Skatol är kopplat till kategorin “aromatiska föreningar”. Bildas vid naturlig nedbrytning av proteiner. Kan användas som parfym vid låga koncentrationer.

Även om skatol luktar gott i låga koncentrationer, blir den väldigt obehaglig i högre koncentrationer. Detta innebär att ämnet lätt kan bli ett luktproblem i t.ex. avloppsreningsverk.

Xylener (Aromater)

Xylener tillhör de aromatiska föreningarna. Dessa är viktiga intermediärer vid framställning av PET-flaskor..

Utsläpp av xylener i luft är ofta kopplat till luktproblem då de kan kännas av vid väldigt låga koncentrationer. Kan också vara giftiga om de släpps ut i högre koncentrationer. Xylener kan skapas vid biogasanläggningar och många andra kemiska industrier.

Limonen (Terpener)

Limonen är en av de mest förekommande terpenerna oavsett applikation. Det är den huvudsakliga beståndsdelen av oljan som finns i citronskal, därmed namnet ”Limonen” från engelskans ”Lemon”.

Utsläpp av limonen leder ofta till luktproblem på grund av dess låga luktgräns och att den vanligtvis förekommer i höga koncentrationer. Exempel på industrier där limonen skapas/släpps ut är livsmedelsindustrin och biogasanläggningar.

Vi är specialister när det gäller att analysera vilken typ samt koncentration av VOC:er som finns i ert fall. Läs mer här.

Direktiv och föreskrifter om VOC-utsläpp

På grund av de miljöproblem som VOC bidrar med har flera direktiv och föreskrifter verkställts, både på europeisk och nationell nivå. Via de europeiska direktiven har två viktiga milstolpar fastställts, nämligen 2001/81/EG och 2016/2284. I det första direktivet fastställdes nationella begränsningar av VOC-utsläpp från alla källor som skulle uppfyllas senast 2010. Det andra direktivet anger procentuell minskning av VOC-utsläppen som krävs, både för enskilda länder och för hela EU-området. Sedan 2001 har EU varit mycket aktivt för att minska VOC-utsläppen, vilket medför höga reduktionsmål som framgår av nedanstående figur.

VOC-utsläpp EU-direktiv: 2020 & 2030

Figur 2. Planerad procentuell minskning av VOC-utsläpp enligt EU-direktivet 2016/2284 för EU-28 området och för Sverige. Den procentuella minskningen är beräknad med avseende på utsläppen uppmätt vid år 2005. Två milstolpar sattes; en för år 2020 och en för 2030

EU-direktivet 2016/2284 har förts in i svensk lagstiftning genom förordningen SFS 2017:418.

VOC-reduktionskrav för specifika industrier

Utöver direktiven som begränsar de huvudsakliga VOC-utsläppen, infördes ytterligare krav för vissa sektorer och industrier. Ett exempel på detta är direktivet 2010/75/EU som behandlar utsläpp från förbränningsanläggningar för bränsle och återvinning, produktion av titandioxid och användning av lösningsmedel. Den senast nämnda blev begränsat i många aspekter då det sattes upp diverse utsläppskrav beroende på typ och mängd lösningsmedel förbrukad. Utsläppstaken varierar mellan 20 till 100 mg organiskt kol per normalkubikmeter (Nm3). Detta direktiv infördes i svensk lagstiftning genom förordningarna SFS 2013:254 och SFS 2014:20.

Produktion av biogas sker i en serie avancerade processteg med målet att skapa metan från avfall. Traditionella biogasanläggningar kan utnyttja olika typer av avfall som råmaterial, varav biomassa är ett av de vanligaste. Dessa anläggningar producerar grön energi då råmaterialet är förnybart vilket bidrar till en cirkulär ekonomi. Enligt World Bioenergy Association är produktion av biogas en av de snabbast växande av alla biobränslen. Biogasproduktionen ökade 11,2 % under 2014, med en totalproduktion på 58,7 miljarder Nm3. Av detta var nästan hälften producerat i Europa, där det finns över 17 000 biogasanläggningar. Tyskland har flest biogasanläggningar i världen, med 11 000 anläggningar, därefter kommer Italien 1 600 och Frankrike 800.

Svavel – ett vanligt problem

Svavelföreningar och joner förekommer vanligtvis i varje steg när biogas produceras. Dessa föreningar skapar många problem som påverkar processens effektivitet. Till exempel bidrar höga halter svaveljoner till att aktiviteten av svavelreducerande bakterier (SRB) ökas, som i sin tur inhiberar aktiviteten av de metanproducerande arkéerna. Detta medför att produktionen av metan minskas, medan produktionen av reducerade svavelföreningar, som H2S, ökar. Då höga koncentrationer av H2S genereras i rötningskammaren kan processen lida av lukt- och korrosionsproblem. Framförallt är luktproblem vanligt i biogasanläggningar och eftersom H2S har en av de lägsta luktgränserna i världen, innebär det att vi känner en mycket kraftig lukt, även vid spårkoncentrationer.

Förbehandling av råmaterial

Innan det anaerobiska rötningssteget har man ofta ett förbehandlingssteg. Syftet med detta steg är att minska belastningen och göra substratet mer lättåtkomligt för de hydrolytiska mikroorganismerna genom att öka substratets nedbrytbarhet. Detta inkluderar att ändra fysiska egenskaper som ytarea, lösa upp komplexa material, minska kristalliniteten hos polymerer som cellulosa etc. Några vanliga typer av förbehandlingar presenteras i tabellen nedan.

Vanliga förbehandlingar av råmaterialet innan rötkammaren

FYSISKA FÖRBEHANDLINGAR

Mekaniska Malning för att reducera partikelstorleken och därmed öka nedbrytbarheten.  Ökar processens komplexitet och kostnad.
Termiska Upphettning (200oC) bryter ner vätebindningar, men ökar energibehovet.

KEMISKA FÖRBEHANDLINGAR

Alkali Behandling av en bas under ett flertal veckor, vilket underlättar nedbrytningen av ligno-cellulosakomponenter och ökar metanproduktionen. Kräver dock stora mängder kemikalier, hantering av dessa och mycket tid samt tankvolym.
Ozonbehandling Inline ozonbehandling vilket ökar nedbrytbarheten signifikant och visar på möjligheter att öka biogasproduktionen trefaldigt.

BIOLOGISK FÖRBEHANDLING

Mikrobiologisk Kompostering; en aerobisk förbehandling som leder till ökad mängd hydrolytiska enzymer, vilket underlättar hydrolysen.
Fungal Renodlade kulturer av aerobisk svamp har visat på en 40 %-ig ökning av biogasprodukition efter fyra dagars inkubation.

Efter förbehandlingssteget matas råmaterialet in i rötningssteget för biokemisk nedbrytning. I detta steg används flera olika typer av mikroorganismer som reagerar med råmaterialet i flera steg. Alla dessa steg är anaerobiska, alltså fri från syre. Dessa är sammanfattade i tabellen nedan.

Huvudsakliga steg i rötningsprocessen.

Steg Beskrivning
Hydrolys Större polymerer bryts ner till monomerer, såsom cellulosa till glukos.
Fermentation Flyktiga fettsyror och ättiksyra bildas.
Ättiksyrabildning Ättiksyra, väte och koldioxid bildas.
Metanbildning Metan och koldioxid bildas som slutprodukter

Produktionen av metan genom anaerobisk rötning kan antingen ske i ett enkelt steg eller i två steg. I det första fallet sker alla reaktioner i samma reaktor. Substratet omvandlas till metan med en koncentration på 50-55 % i biogasen, beroende på råmaterial. I tvåstegs-processen sker hydrolysen och fermentationen i den första rötningskammaren. Metanproduktionen sker därmed i det andra steget, som vanligtvis kallas metanuppgraderingssteget. Genom att dela upp processen kan man öka metankoncentrationen i biogasen till 70 %. Detta medför att systemet blir mer effektivt och att kostnaderna av den följande reningen av biogasen minskar.

Efterbehandling av biogas

Biogasen efter metanuppgraderingen innehåller ofta höga koncentrationer av H2S som kan orsaka problem för de efterkommande processtegen. Ett vanligt problem är korrosion, då höga nivåer av H2S kan bilda rost och korrosion i rör och processutrustning, vilket kan kosta flera tiotusen kronor per år. Lukter är också ett av de huvudsakliga problemen i biogasen vid metanuppgradering.  Detta är på grund av människans känslighet till vätesulfid (H2S) då luktreceptorerna kan känna igen denna vid koncentrationer i storleksordningen av parts-per-billion (miljarddel; ppb). Detta innebär att den minsta läcka i processrören eller utrustning kan leda till stora luktproblem eftersom gasen måste spädas ut åtminstone 200 000 gånger sin volym innan lukten förhindras.

Återanvändning av slam

Vätskefraktionen (eller slammet) som finns kvar efter produktionen av biogas innehåller höga halter kväveföreningar, vilka i sin tur kan bidra med värde i t.ex. jordbruk som ett billigt och effektivt gödningsmedel. Däremot måste slammet behandlas innan det kan återanvändas. Lukterna måste tas bort och de obehagliga färgerna bör renas.