Duurzaamheid in de procestechniek en laboratoria

Beeldverhaal over vernieuwingen in de chemische industrie

Duurzaamproduceren

De procesindustrie kan alles kleiner, veiliger, duurzamer, schoner en efficienter doen.
Dat heet procesintensivering.

Er komt steeds meer wet- en regelgeving, de energieprijzen zijn aan het stijgen en om de concurrentie voor te blijven zijn grote innovaties nodig. Minder inventaris, tijd, ruimte, materialen, onderhoud en energie en toch een hogere productie.
Men is bezig met verminderde reactietijden en hitteoverdracht, betere katalysatoren, hogere omzettingen etc. Grote torens worden verkleind tot kleine reactoren. Membraantechnieken worden ingezet.

Het leidt tot minder kosten m.b.t. grond , investeringen, grondstoffen, energie en afvalverwerking.  
Minder kans op grote vergiftigingen na explosies e.d.

De basisstrategie zijn
- intensivering en minimalisering (wat je niet hebt kan ook niet lekken)
- vervanging (veiliger materiaal ipv gevaarlijke zaken)
- afstemming (gevaarlijke stoffen onder de minst gevaarlijke omstandigheden)
- versimpeling (kans op fouten verkleinen, minder apparatuur die kan falen)

Ook is men bezig met ketenefficiency. De CO2 overschotten van de raffinage van Shell kunnen gebruikt worden door de glastuinbouw.
Laagwaardige warmte met gebruikt worden voor verwarming en hoogwaardige voor elektriciteit. 

Akzo begint met decentraal chloor op te wekken ipv te rijden met chloortreinen.
Via het Hisarna project met Corus wil men 80 % verlaging in de CO2 emissie te bewerkstelligen in de staalproductie. 

De procesindustrie neemt circa een kwart van het totale energieverbruik in Nederland voor haar rekening.

Kerntaken

Voorbereiden van het productieproces
Bedienen van apparatuur
Bewaken van het procesverloop
Uitvoeren kwaliteitscontroles aan proces en product
Onderhouden van apparatuur
Bewaken en bijsturen geautomatiseerde processen

Vragen

Wat verstaat men onder Maatschappelijk Verantwoord Ondernemen?
Bij duurzaamheid gaat het om de drie P's. Welke zijn dat?
Hoe kan een bedrijf voor haar medewerkers duurzaam zijn?
Noem drie voordelen van duurzaam ondernemen.
Duurzame energie is duurder dan fossiele energie. Waaom gaan we het toch toepassen?
Naast wind- en zonne-energie zijn er nog meer vormen van duurzame energie. Noem er vijf.
Wat verstaan we onder torrefactie en wat is het voordeel ervan? (zoek dit op internet)
Hoe wordt het product van torrefactie genoemd? 
Welke producten worden in een biogasinstallatie gebruikt? (zoek dit op internet)
Waarom moet de pH waarde boven de 7 zijn?
Wat is de beste temperatuur voor een biogasinstallatie?
Wat is het hoofdbestanddeel van biogas?
Wat is het product van een biogasinstallatie?
Wat is het nadeel van een biogasinstallatie?

Wat doet de procesindustrie ten aanzien van duurzaamheid. Welke oplossingen worden er bedacht, uitgevoerd, etc.
Is er b.v. een alternatief voor PFAS? Kan een bedrijf anders produceren om uitstoot te reduceren. 

Het NAP netwerk

NAP (www.napnetwerk.nl) is een netwerk van bedrijven in de Nederlandse procesindustrie en stelt zich tot doel de waardeketen, bestaande uit plant owners, ingenieursbureaus en toeleveranciers, te versterken. Voor de bedrijfsvoering, de duurzame ontwikkeling en de maatschappelijke positie van de procesindustrie is het goed functioneren van de keten een absolute voorwaarde. NAP biedt de deelnemende bedrijven een kennisintensief platform voor visieontwikkeling en ideegeneratie.

Op  5 januari 2011 ontstaat brand bij Chemie Pack te Moerdijk.  Schade  41 miljoen.

Op 11 maart 2011 verwoestte een tsunami met een golf van 23 meter hoog de noordoostelijke kust van Japan. 20.000 doden.
De kerncentrales van Fukushima kwamen ernstig in de problemen en grote hoeveelheden radioactiviteit zijn vrijgekomen. Iedereen in een straal van 20 km werd geacueerd.

Nieuwe duurzame processen 

Biobrandstoffen

Houtvergassing

Houtvergassing is een proces waarbij een gasvormig product uit hout wordt gemaakt. Dit gas kan gebruikt worden als energiedrager (dus om warmte/elektriciteit op te wekken), of om chemicaliën te maken.  Dit vergassen gebeurd door het hout thermisch te ontleden. De manier waarop dit gebeurd bepaalt de product samenstelling.

Vergassen van hout levert normaal gesproken een mengsel van producten, waarbij H2, CO, CO2 en CH4 normaal in grote hoeveelheden aanwezig zijn. Er kan ook methaan (CH4) gemaakt worden, (dit is het hoofdbestanddeel van aardgas) en ook kan puur waterstof (H2) gemaakt worden.

Voor CH4 en H2 is alleen vergassing niet voldoende. het product moet opgewerkt worden door extra reactie of scheidingsstappen

Het voordeel van vergassing t.o.v. torrefactie is dat precieze kennis van de grondstof minder kritisch is. Dit komt doordat alle bestanddelen aan hele hoge temperaturen (tot wel 1400 °C !) worden blootgesteld. Bij deze temperaturen is er geen verschil meer tussen cellulose, hemicellulose en lignine. Belangrijk is eigenlijk alleen de verhouding tussen koolstof, waterstof en zuurstof atomen (C,H,O)

Torrefactie

is een proces waarbij hout verwarmd wordt zonder zuurstof. Het is belangrijk dat er geen zuurstof aanwezig is, anders gaat het hout branden, en wordt geen product gevormd. Door het verwarmen wordt het hout omgezet in houtskool. Dit houtskool goed te gebruiken is voor elektrische energie, brandstoffen en chemicaliën.

torrefactie

Bestanddelen:

Hout heeft 3 hoofdbestanddelen; cellulose, hemicellulose en lignine. Deze bestanddelen reageren allemaal verschillend als het hout verwarmd wordt. Door het verwarmen ontleedt het hout dus.

Het ontleden van het hout gebeurt in stappen:

Vocht                   100 °C

Hemicellulose        280 °C

Cellulose               350 °C

Lignine                 250-550 °C

Voor torrefactie wordt veel gebruik gemaakt van loofhout (denk aan beuk en eik). Naaldhout wordt minder gebruikt omdat het veel minder invloed heeft op de vergassingsmogelijkheden van het hout. Dit komt omdat de samenstelling van de hemicellulose net iets anders is.

Getorreficeerd materiaal:

Het getorreficeerde product dat ontstaat wordt ook wel biokolen genoemd. De voordelen van biokolen zijn dat de energiedichtheid ervan hoog is, dat de maalbaarheid goed is en dat het waterafstotende eigenschappen heeft. Hierdoor is het een brandstof met minder verontreinigingen dat de originele biomassa.

De biokolen hebben verschillende toepassingen. De kolen worden bijvoorbeeld gebruikt in stookcentrales waar eerder alleen steenkolen werden gebruikt. Op deze manier kunnen centrales dus ook ‘groener’ worden.

Verder wordt er onderzoek naar gedaan om biokolen te gebruiken als koolstofbron in de industrie.

De biogasinstallatie

Het afval dat binnen komt (mest, maïs, granen en supermarktmix) sla je op.

Om de voeding zo constant mogelijk te houden wordt het voorgemengd. Voordat het de vergister in gaat moet het zo vloeibaar mogelijk zijn. Het vaste stof gehalte moet dan 15-16% zijn. Als je meer verschillende producten gaat gebruiken in de installatie moet je meer monsters gaan afnemen. Je kunt dan zelf de waarden van stikstof en fosfor gaan bepalen.

Het hart van de biogasinstallatie is de vergister. Dit is een silo of tank waar dagelijks mest en energierijke landbouwproducten, granen maïs, worden ingevoerd. De zuurgraad in de installatie moet boven de pH 7 zijn. Zo voorkom je dat er schuimvorming onstaat.

Na dat het in de vergister is geweest gaat het naar de pasteurisator, waar het tot 70˚C wordt opgewarmd. Daarna mag de afvalstof als bemesting worden gebruikt. Afval is niet geschikt om te verbranden, want het levert te veel as op.

Als de vergister op 40˚C is, dan zijn de micro-organismen (bacteriën) in hun goede doen. Er gaat 10-12 ton per dag maïs en ongeveer 130 ton/ dag mest de installatie in. Hieruit komt dan 20 000 m3/dag biogas vrij. Biogas bestaat voornamelijk uit Methaan gas (ca 60%) CO2 (ca 38%) en uit enkele reststoffen waaronder H2S.

Het gas wordt dan naar een Warmte Kracht Koppeling (WKK) gevoerd. In de gasmotor wordt het biogas verbrand. De door de gasmotor aangedreven generator levert elektrische stroom die zelf gebruikt kan worden en kan worden toegevoerd naar het elektriciteitsnet.

biogas1

Wet- en regelgeving

Emissiemetingen ter controle op de naleving van de emissie-eisen voor het lozen worden uitgevoerd volgens:
a.   NEN 6966 of NEN-EN-ISO 17294-2 ten aanzien van arseen, barium, berylium, boor, cadmium, chroom, cobalt, ijzer, koper, molybdeen, nikkel, lood, seleen, tin, titaan, uranium, vanadium, zilver en zink, waarbij de ontsluiting van de elementen plaats vindt volgens NEN-EN-ISO 15587-1 en NEN 6961;
b.   NEN-EN-1483 ten aanzien van kwik;
c.   NEN-EN-ISO 14403 ten aanzien van vrij cyanide in afvalwater;
d.   NEN-EN-ISO 15680 ten aanzien van benzeen, tolueen, ethylbenzeen, xyleen en naftaleen;
e.   NEN 6401 ten aanzien van vluchtige organohalogeenverbindingen;
f.   NEN-EN-ISO 6468 ten aanzien van aromatische organohalogeenverbindingen;
g.   NEN-EN-ISO 10301 ten aanzien van chlooretheen (vinylchloride), dichloormethaan,
tetrachlooretheen (PER), tetrachloormethaan, trichlooretheen, trichloormethaan, 1,1-dichloorethaan, 1,2-dichloorethaan, 1,2-dichlooretheen, cis-1,2-dichlooretheen, trans-1,2-dichlooretheen 1,1,1-trichloorethaan en  1,1,2-trichloorethaan;
h.   NEN 6676 ten aanzien van extraheerbare organohalogeenverbindingen;
i.    NEN-EN-ISO 9377-2 ten aanzien van olie;
j.    NEN-EN-ISO 17993 ten aanzien van polyaromatische koolwaterstoffen;
k.   ISO 5815-1/2 of NEN-EN 1899-1/2 ten aanzien van het biochemisch zuurstof verbruik;
l.    NEN 6633 ten aanzien van het chemisch zuurstof verbruik;
m.  NEN-EN-ISO 13395 ten aanzien van nitrietstikstof en nitraatstikstof;
n.   NEN-ISO 5663 of NEN 6646 ten aanzien van organisch stikstof (Kjeldahlstikstof);
o.   NEN 6646, NEN-EN-ISO 11732 of NEN 6604 ten aanzien van ammoniumstikstof;
p.   NEN-ISO 5813 of NEN-ISO 5814 ten aanzien van het zuurstofgehalte;
q.   NEN-EN 872 ten aanzien van onopgeloste stoffen
r.    NEN-ISO 15681-1 en NEN-ISO 15681-2 ten aanzien van fosfor totaal;
s.   NEN 6414 ten aanzien van temperatuur; en
t.    ISO 11083 ten aanzien van chroom VI.

Het activiteitenbesluit uit 2008 zegt over laboratoria of praktijkruimten, met uitzondering van praktijkruimten voor het middelbaar onderwijs en laboratoria ten behoeve van huisartsen, dierenartsen, apothekers, tandartsen of tandtechnici.

Bij het lozen van afvalwater afkomstig van een laboratorium of een praktijkruimte op het vuilwaterriool wordt ten behoeve van de bescherming van het milieu ten minste voldaan aan de bij ministerie regeling te stellen eisen.

Bij het lozen van afvalwater afkomstig van een laboratorium of een praktijkruimte in een vuilwaterriool worden de  emissiegrenswaarden vermeld in tabel 4.124 niet overschreden.

 Tabel 4.124

Stof                                                     Emissiegrenswaarde in milligram per liter

Kwik                                                                0,01

Cadmium                                                         0,02

Overige metalen, som van 5 metalen1)               2

Chloorkoolwaterstoffen CKW2)                           0,1

BTEX                                                               0,1

1) Als som van 5 willekeurige metalen uit de volgende reeks: Ni, Cr, Pb, Se, As, Mo, Ti, Sn, Ba, Be, B, U, V, Co, Ag.
2) De 11 CKW die standaard bepaald worden in afvalwater betreffen: Dichloormethaan, Trichloormethaan, Tetrachloormethaan, Trichlooretheen, Tetrachlooretheen, 1,1-dichloorethaan, 1,2-dichloorethaan, 1,1,1-trichloorethaan, 1,1,2-trichloorethaan, cis-1,2-dichlooretheen, trans-1,2-dichlooretheen. De chloorkoolwaterstoffen worden als som bepaald.

De in tabel 4.124 genoemde emissiewaarden gelden voor steekmonsters. Indien sprake is van representatieve etmaalbemonstering geldt voor de overige metalen, som van 5 metalen een factor 2 lagere waarde (1 mg/l).

Bij activiteiten in een laboratorium of een praktijkruimte worden ten behoeve van het realiseren van een verwaarloosbaar bodemrisico en het voorkomen dan wel beperken van diffuse emissies en het doelmatig verspreiden van die emissies naar de buitenlucht de bij ministerie regeling voorgeschreven maatregelen toegepast.

Bij het gericht werken met biologische agentia in een laboratorium of een praktijkruimte wordt ten behoeve van het voorkomen van risicos voor de omgeving en ongewone voorvallen, dan wel voor zover dat niet mogelijk is het zoveel mogelijk beperken van de risicos voor de omgeving en de kans dat ongewone voorvallen zich voordoen en de gevolgen hiervan, ten minste voldaan aan de bij ministerie regeling te stellen eisen.

Het consortium Werkend leren in de procestechniek, een samenwerkingsverband van  14  ROC s heeft gezamenlijk curriculum ontwikkeld voor de opleidingen tot operator. 

procestechniek