Dr. Kurdi Róbert (2011)
Mivel ma még gyakorlatilag nem létezik olyan technológia, olyan eljárás mellyel hulladékmentesen tudjuk a termékeket előállítani, így kijelenthetjük, hogy a vegyipari tevékenység (természetesen a többi ipari tevékenységgel egyetemben) elkerülhetetlenül hulladékok képződésével jár együtt. Amíg a környezetvédelmi előírások nem voltak elég szigorúak, addig a kevésbé fejletett ipari technológiák mellett a termelési hulladékok kezelésére elsősorban az ún. csővégi megoldásokat alkalmazták.
Az 1970-es és 80-as évek vegyiparát jellemezték ezek az eljárások, melyeknél a hulladék ártalmatlanítása (hulladékok lerakása, szennyvizek tisztítása), - és az addig kismértékben alkalmazott – újrahasznosítása teljes mértékben független volt a technológiai folyamatoktól. A környezetvédelem előtérbe kerülését a 80-as évek második felében természetesen a környezetszennyezés mind súlyosabbá válása segítette, így a technológiák során a hulladékkeletkezés visszaszorítása egyre fontosabb szempont lett. A 90-es évekre a technológiáktól független környezetvédelmet felváltotta a technológiákhoz egyedileg hozzárendelt, azokkal szervesen összekapcsolt környezetvédelem koncepciója.
A vegyipari technológiákba integrált környezetvédelem célja5 :
a potenciális szennyező anyagok mennyiségének a forrásoknál történő csökkentése,
a nyersanyagok és az energia felhasználásának mérséklése és
a termelési hulladékok, valamint az elhasznált termékek újrahasznosítása.
Ahhoz, hogy ezeknek a céloknak a vegyipari vállalkozások megfeleljenek, a vegyipari technológiák jellegét kell a hulladékcsökkentés irányába eltolni. Ennek megfelelően a vegyipari technológia környezetvédelmi célú változásait két csoportba soroljuk:
meglévő üzemek korszerűsítése, illetve
új, környezetvédelmet az alaptechnológiákba integráló üzemek tervezése, építése.
Az esetek többségében az új környezetbarát üzem építése könnyebb feladat, mint a meglévő üzemek technológiáinak korszerűsítése.
Olyan esetekben ahol egy vegyipari gyár több üzemegységből áll, ott nem elég az üzemek szintjén kezelni a hulladék kibocsátás csökkentését, mert így csak helyi optimumokat kapunk, ami nem feltétlenül egyezik meg a globális optimummal. Az egyes üzemek fejlesztéseit mindig egy magasabb egység részeként kell kezelni, ellenőrizni és összehangolni, és értelemszerűen a kibocsátás csökkentésének vizsgálatába és az ezt követő fejlesztésekbe az összes üzemet be kell vonni.
A hulladékcsökkentő folyamatokat leíró tervezést, hierarchikus vegyipari folyamattervezésnek nevezzük, amely egyaránt alkalmazható új technológiák kifejlesztésekor és a meglévő technológiák korszerűsítésekor.
A hierarchikus folyamattervezés Linnhoff és munkatársai6 által publikált ún. hagymadiagrammal jellemezhető, amely jól szemlélteti a vegyipari termelő folyamat főbb elemeit és azok hierarchikus kapcsolatát.
A folyamattervezés a belső rétegtől kezdődik, ez a reaktor, majd folytatódik az elválasztással és recirkulációval, ill. az ezeket a műveleteket végző berendezésekkel. A tervezés a hagymaszerkezetnek megfelelően bentről kifelé halad, tehát folytatódik a hőcserélő hálózattal és az energia és nyers, illetve segédanyag rendszerrel, majd végezetül magával a kiszolgáló környezettel. Így a folyamat egyre komplexebb lesz. A folyamattervezés során figyelembe kell venni a képződő hulladékokat is. Az első két rétegben anyag jellegű hulladékok, majd energiahulladékok keletkezése várható. A folyamattervezés lépéseiben keletkező hulladékokat gyűjtőnéven belsőhulladékoknak, a kiszolgáló környezetben keletkező hulladékokat külső hulladékoknak is nevezhetjük.
Mivel a folyamattervezés egyes szintjei között szoros összefüggések, kölcsönhatások7 vannak, ezért mindig együtt kell vizsgálnunk az egész folyamatot. Például, ha a reaktor optimális működése a cél, akkor nem hagyhatjuk figyelmen kívül a folyamattervezés többi szintjét, az elválasztás és a recirkuláció folyamatát.
Fonyó és munkatársa8 közleményükben egy táblázatban foglalta össze a hagyma-diagram rétegei alapján a képződő különféle hulladékokat (anyag- és energiahulladékokat) valamint egyes hulladékcsökkentési eljárásokat. A rendszer egységeit érintő változtatások befolyásolják a rendszer többi elemét, így a járulékos hatásokra minden egyes alkalommal figyelni kell.
1.3. táblázat - Képződő hulladékok és lehetséges hulladékcsökkentési módszerek
Réteg | Hulladékforrás | Hulladékcsökkentés egyik lehetséges módja |
---|---|---|
Reaktor | Az elreagálatlan nyersanyagok visszavezetése nehéz | Konverziót növelni kell |
Magában a főreakcióban keletkezik hulladék | Más reakcióutat kell választani. Más reaktortípust kell választani. Változtatni kell a reaktor hőmérsékletét és a nyomást. Reagens felesleget kell alkalmazni. | |
A mellékreakcióban keletkezik a hulladék | A terméket el kell távolítani a reakció közben | |
A nyersanyag szennyezései miatt keletkezik hulladék | Tisztítani kell a nyersanyagot, vagy más nyersanyagot kell alkalmazni | |
A reakció katalizátora már „elfáradt” | A katalizátort cserélni kell | |
Rossz üzemeltetés, körülmények | Új szabályozási rendszer bevezetése | |
Elválasztás és recirkuláció | Szennyezett a nyersanyag | Nyersanyag tisztítása |
Az elválasztáshoz segédanyagot kell alkalmazni | Új műveletet kell kifejleszteni a segédanyag kiváltására | |
A hulladékáramot nem vezetik vissza | Új technológiai lépésként elválasztást kell beiktatni | |
Reverzibilis reakcióban keletkezik a hulladék | A hulladékot el kell választani és a rendszerbe visszavezetni | |
Kiszolgáló környezet | Indítási és leállási nehézségek lehetnek | Minimalizálni kell a leállások számát az üzembiztonság javításával |
Raktározás | Jó raktározási körülmények biztosítása | |
Berendezések tisztítása | Megbízható berendezéseket kell alkalmazni | |
Berendezések emissziója | Megbízható berendezéseket kell alkalmazni | |
Mintavétel | Zárt rendszerű mintavételt kell biztosítani | |
Hőcserélők, energia és kiszolgáló környezet | Közvetlen emisszió veszélye az üzemből vagy az energiaellátó rendszerből | Az energiahasznosítás javítása. A fűtőközeg cseréje. Energiahordozók és a füstgáz kéntelenítése. Kis NOx emissziójú kazánok használata. Füstgázok visszavezetése. |
Szennyvíz | Konceptuális vagy NLP módszerek alkalmazása a szennyvíz csökkentés érdekében |