Ekologia i Ochrona Zdrowia

Biotechnologia w oczyszczaniu powietrza z LZO i odorów stosowana jest z powodzeniem w pełnej skali w Niemczech, Holandii, USA, Kanadzie i wielu gałęziach przemysłu, w tym przemyśle lakierniczym, a także w sektorze publicznym, takim jak oczyszczalnie ścieków czy zakłady gospodarki odpadami. W Polsce proces biodegradacji LZO oraz odorów jest coraz częściej z powodzeniem realizowany w praktyce. Pozytywnym przykładem jest firma Ekoinwentyka Sp. z o.o., która obecnie realizuje projekt z Programu Operacyjnego Inteligentny Rozwój 2014-2020, POIR 1.1.1. dotyczący opracowania i adaptacji technologii biooczyszczania powietrza z LZO i odorów w kompaktowych bioreaktorach trójfazowych (KBT) do przemysłu lakierniczego. Wyniki prowadzonych badań zostały przedstawione poniżej.

Informacje ogólne

Spośród ogromnej ilości zanieczyszczeń emitowanych do atmosfery, lotne związki organiczne (LZO) oraz odory reprezentują jedną z najważniejszych grup. Związki te są zarówno prekursorami fotochemicznej oksydacji, odpowiedzialnymi za powstawanie troposferycznego ozonu, a w konsekwencji smogu, ale także są to substancje o działaniu rakotwórczym. 
Biooczyszczanie powietrza skutecznie i ekonomicznie stosuje się dla przepływu fazy gazowej zanieczyszczonego powietrza od 60 do 150 000 m sześc./godz. (Berenjian A., i in., 2012). Szczególnie efektywna ekonomicznie jest ta technologia dla niższych stężeń LZO w oczyszczanym gazie. Ta zaleta umożliwia jej zastosowanie dla projektów zarówno o mniejszej skali (małe lakiernie), jak i w dużych przemysłowych lakierniach przemysłu motoryzacyjnego, metalurgicznego, drzewnego itp. Obecnie dostępnych jest kilka odmian wykorzystujących procesy biofiltracji w oczyszczaniu powietrza, takie jak filtry Bio-Trickling (BTF), bioskrubery i nowsza technologia, np. bioreaktory biobłonowe (Coxi Deshusses, 1998; Doble i Kumar, 2005). W niniejszej publikacji prezentujemy wyniki projektu POIR 1.1.1. dotyczącego innowacyjnego rozwiązania do biooczyszczenia powietrza w Kompaktowych Bioreaktorach Trójfazowych (KBT) opartych o know-how firmy Ekoinwentyka Sp. z o.o. Technologia opiera się na wykorzystaniu innowacyjnego Kompaktowego Bioreaktora Trójfazowego (KBT) ze stałym złożem (Compact Trickle Bed Bio-Reaktor) stanowiącego autorskie rozwiązania wnioskodawcy. W KBT mikroorganizmy osadzane są na wypełnieniu. Faza ciekła, zwilżająca warstwę biologiczną, spływa cienkim filmem w dół po wypełnieniu. Zanieczyszczony gaz spływa współprądowo względem cieczy. Zanieczyszczenia absorbowane w cieczy dyfundują do warstwy biologicznej (biofilmu) na powierzchni wypełnienia, gdzie ulegają biodegradacji zachodzącej poprzez biologiczne utlenianie. Proces oczyszczania powietrza z LZO i odorów przebiega przy współudziale bakterii immobilizowanych na złożu reaktora trójfazowego. Opracowana technologia, z punktu widzenia rynku docelowego, będzie produktem innowacyjnym w skali europejskiej i światowej. Opracowana technologia bioeliminacji LZO i odorów będzie doskonałą alternatywą dla istniejących fizycznych i fizykochemicznych metod oczyszczania powietrza. Badania zostały przeprowadzone na zaprojektowanym i wybudowanym stanowisku badawczym – laboratoryjnym bioreaktorze KBT wyposażonym w system automatyzacji procesu, na którym przeprowadzono badania zdolności bioeliminacji LZO mających skład reprezentatywnego przemysłu lakierniczego/odlakierowania. Na rys. 1. przedstawiono zdjęcie zbudowanego i działającego bioreaktora laboratoryjnego służącego do badań przemysłowych z pełną automatyzacją.
Celem prowadzonego projektu jest opracowanie, adaptacja i docelowo wdrożenie do praktyki gospodarczej, innowacyjnej technologii biooczyszczania powietrza w Kompaktowych Bioreaktorach Trójfazowych (KBT) z LZO i odorów dla gałęzi przemysłu lakierniczego/odlakierowania. W związku z tym obecnie realizowany jest kompleksowy proces badawczy obejmujący etap badań przemysłowych i rozwojowych. Brak na rynku rozwiązań adekwatnych do proponowanego oraz wysoki i stale rosnący popyt na tego typu rozwiązania skutkuje ogromnym zainteresowaniem wynikami tego projektu. Wyniki badań zostaną skomercjalizowane przez Ekoinwentykę do końca 2018 roku poprzez zaoferowanie na rynku instalacji do oczyszczania powietrza w KBT z LZO i odorów bazującej na opracowanej technologii oraz poprzez udzielanie jednostanowiskowych licencji podmiotom zewnętrznym. Uzyskane wyniki badań z etapu prac przemysłowych potwierdzają, że zasadniczą funkcjonalnością opracowanej technologii jest wysoki stopień redukcji LZO i odorów emitowanych do powietrza rzędu 99% przy zachowaniu wysokiej czystości ekologicznej prowadzonych procesów (brak emisji CO2, NOx). Opracowana technologia wyróżnia się również niskimi nakładami inwestycyjnym, niskimi kosztami prowadzenia bioprocesu przy zachowaniu pełnej kontroli warunków jego prowadzenia, niską awaryjnością, długim okresem życia produktu oraz odnawialną florą bakteryjną. Technologia przeznaczona jest dla przedsiębiorstw i zakładów produkcyjnych, które emitują LZO, jak również odory powstające w procesach produkcyjnych. Zaoferowane rozwiązanie umożliwi odbiorcom docelowym spełnienie rygorystycznych wymogów UE w obszarze ochrony środowiska. Korzyści z zastosowania procesu bioeliminacji LZO, w porównaniu z klasycznymi technologiami, zostały przedstawione w tabeli 1.
Istotnym etapem pracy było pozyskanie mikroorganizmów zdolnych do rozkładu wybranych związków organicznych. Najczęściej stosowaną metodą jest „skrining” tych bakterii ze środowisk naturalnych. W tym wypadku bardzo istotnym czynnikiem jest dobór odpowiedniego miejsca poboru próbek; najczęściej wybiera się sąsiedztwo miejsc, gdzie dane zanieczyszczenie występuje szczególnie często.