Luftschadstoffe: Was sind sie, warum beseitigen wir sie, wo kommen sie vor und wie gehen wir mit ihnen um?

Luftschadstoffe, die auch als gefährliche Luftschadstoffe, HAPs und Luftgifte bezeichnet werden, sind Schadstoffe, die bekanntermaßen schwerwiegende Auswirkungen auf die Gesundheit oder die Umwelt haben. Das Gesetz über saubere Luft (Clean Air Act) verpflichtet die EPA, toxische Luftschadstoffe aus bestimmten Kategorien von Industrieanlagen zu regulieren. Dies geschieht in zwei Phasen, wobei in der ersten, technologiebasierten Phase Normen für die Kontrolle der Emissionen von Luftschadstoffen aus der Industrie festgelegt werden. Die Spitze dieser Normen wird als BACT (Best Available Control Technologies) bezeichnet, und hier zeichnet sich GCES als Anbieter von Lösungen zur Bekämpfung der Umweltverschmutzung aus.

Da sich die EPA darauf konzentriert, die Emission von 187 toxischen Luftschadstoffen zu reduzieren, gibt es eine nicht enden wollende Liste gefährlicher Luftschadstoffe, die wir im Interesse unserer Kunden, der Umwelt und der Zukunft beseitigen müssen. In unserer Serie über Luftschadstoffe werden wir untersuchen, was Luftschadstoffe sind, warum wir sie beseitigen, wo sie vorkommen und wie sie vernichtet werden.

Teil 1 der Beseitigung gefährlicher Luftschadstoffe: BTEX

BTEX: BTEX ist ein Akronym, das für Benzol, Toluol, Ethylbenzol und Xylole steht. Diese Verbindungen sind flüchtige organische Verbindungen (VOC), die in Erdöl und Erdölprodukten wie Benzin vorkommen. Schauen wir uns die einzelnen VOCs genauer an und untersuchen, warum wir sie beseitigen.

Was ist Benzol? Benzol, C6H6, gilt als eine der elementaren Petrochemikalien mit einer Molekülkombination aus sechs Kohlenstoffatomen und einem Wasserstoffatom. Da es nur aus Kohlenstoff- und Wasserstoffatomen besteht, wird es als Kohlenwasserstoff eingestuft. Benzol ist farblos, leicht entzündlich und hat einen süßlichen Geruch.

Wo wird Benzol gefunden? Benzol wird hauptsächlich für die Herstellung anderer Chemikalien verwendet, darunter Ethylbenzol, Cumol, Cyclohexan, Nitrobenzol und Alkylbenzol, wobei Ethylbenzol am häufigsten vorkommt. Ethylbenzol wird zur Herstellung von Polymeren und Kunststoffen wie Polystyrol und EPS verwendet. Benzol kommt auch in Phenol, Acetonen für Harze und Klebstoffe, Nylon, Gummi, Schmiermitteln, Farbstoffen, Reinigungsmitteln, Arzneimitteln, Sprengstoffen und Pestiziden vor. Angesichts all dieser Verwendungszwecke müssen wir die Notwendigkeit einer Verringerung weiter untersuchen.

Warum verringern wir Benzol? Wir zerstören Benzol, bevor es in die Luft gelangt, weil es trotz seiner vielen Verwendungen ein Karzinogen für den Menschen ist. Als krebserregend wird jeder Stoff bezeichnet, der direkt an der Entstehung von Krebs beteiligt ist. Benzol wurde auch mit Knochenmarkversagen, aplastischer Anämie, akuter Leukämie, myelodysplastischem Syndrom, akuter lymphatischer Leukämie und chronischer myeloischer Leukämie in Verbindung gebracht. 1948 stellte das American Petroleum Institute fest, dass „die einzige absolut sichere Konzentration für Benzol bei Null liegt“. Da Benzol in Benzin und Kohlenwasserstoff-Kraftstoffen enthalten ist, die praktisch überall verwendet werden, ist die Exposition gegenüber Benzol zu einem globalen Gesundheitsproblem geworden, und wir bei GCES sind bestrebt, Teil der Lösung zu sein.

Ebenfalls zu den BTEX gehört Toluol. Toluol, auch bekannt als Toluol, ist ein VOC, der zur Kategorie der aromatischen Kohlenwasserstoffe gehört.

Was ist Toluol? Toluol, CH3, ist eine wasserunlösliche Flüssigkeit, die farblos ist und einen Geruch hat, der mit dem von Farbverdünnern assoziiert wird. Es ist ein monosubstituiertes Benzolderivat mit einem weltweiten Umsatz von über 25 Milliarden US-Dollar.

Wo findet man Toluol? Toluol ist eine leicht entzündliche Chemikalie, die sowohl als industrieller Rohstoff als auch als Lösungsmittel weit verbreitet ist. Toluol kommt natürlicherweise in geringen Mengen in Rohöl vor und ist ein Nebenprodukt bei der Herstellung von Benzin sowie bei der Herstellung von Koks aus Kohle. Die Reinigung erfolgt bei der endgültigen Abtrennung durch ein Destillations- oder Lösungsmittelextraktionsverfahren, das für BTEX-Aromaten verwendet wird. Toluol, das bei der Herstellung von Polyurethanschaum, Trinitrontoluol (TNT) und einer Reihe von synthetischen Arzneimitteln verwendet wird, ist Ausgangsstoff für Toluoldiisocyanat und ein Vorprodukt für andere Chemikalien. Es wird auch als Lösungsmittel für Farben, Farbverdünner, Silikondichtstoffe, Gummi, Druckfarben, Klebstoffe, Leime, Lacke, Ledergerbstoffe und Desinfektionsmittel verwendet. Als Kraftstoff wird Toluol als Oktanverbesserer in Benzin für Verbrennungsmotoren, als Kraftstoff für Zweitakt- und Viertaktmotoren, als Düsentreibstoffersatz und vielleicht am bekanntesten in Hondas Formel-1-Autos verwendet. Alternative Anwendungen reichen vom Aufbrechen roter Blutkörperchen zur Gewinnung von Hämoglobin in biochemischen Experimenten bis hin zur Verwendung als Zement in Styropor-Bausätzen, da es mit dem Pinsel präzise aufgetragen werden kann, ohne dass die Masse von Klebstoffen benötigt wird, um nur einige zu nennen.

Warum wird Toluol reduziert? Wenn Toluol eingeatmet wird, verursacht es Müdigkeit, Schwäche, Verwirrung, Gedächtnisverlust, Appetitlosigkeit, Übelkeit, Hörverlust, Sehstörungen, einschließlich der Farbwahrnehmung, und trunkenheitsähnliches Verhalten und Handeln. Wenn die Exposition beendet wird, verschwinden diese Symptome häufig, obwohl hohe Inhalationsmengen zu Benommenheit, Übelkeit, Schläfrigkeit, Bewusstlosigkeit und sogar zum Tod führen. Die Exposition kann als Inhalationsmittel in der Freizeit erfolgen und ist dafür bekannt, dass sie schwere neurologische Schäden verursacht. 2007 war der Gebrauch, der Besitz und der Vertrieb in 24 Staaten für solche Zwecke illegal. Im Gegensatz zu ähnlichen flüchtigen organischen Verbindungen wie Benzol kann das krebserregende Potenzial von Toluol laut EPA aufgrund unzureichender Informationen nicht bewertet werden.

Ethylbenzol, der dritte Teil der BTEX, ist auch als Phenylethan und Methyltoluol bekannt. Es ist eine leicht entzündliche Flüssigkeit, die farblos ist und einen benzinartigen Geruch hat, der oft als leicht süßlich beschrieben wird.

Wo kommt Ethylbenzol vor? Ethylbenzol ist ein wichtiger Bestandteil der petrochemischen Industrie und ein Zwischenprodukt bei der Herstellung von Styrol, einem der gängigsten Kunststoffe. Obwohl Ethylbenzol zu 99 % für die Herstellung von Kunststoffen verwendet wird, gibt es weitere Verwendungszwecke für den monozyklischen aromatischen Kohlenwasserstoff (C6H5CH2CH3), z. B. als Kraftstoff, Lösungsmittel in Tinte, Gummiklebstoff, Lack und Farben. Außerdem wird es als Antiklopfmittel in Benzin verwendet, um das Klopfen des Motors zu verringern und die Oktanzahl zu erhöhen.

Warum wird Ethylbenzol beseitigt? Um diese Frage zu beantworten, müssen wir uns sowohl die Auswirkungen auf die menschliche Gesundheit als auch auf die Umwelt ansehen. Beginnen wir mit der menschlichen Gesundheit und enden mit dem Umweltschutz, für den die Experten von GCES Lösungen entwickelt haben. Die US Occupation Safety and Health Administration (OSHA) begrenzt die Exposition von Arbeitnehmern auf durchschnittlich 100 ppm bei einem 8-Stunden-Tag und einer 40-Stunden-Woche, obwohl bei langfristiger Exposition keine nachteiligen Auswirkungen zu erwarten sind. Die International Agency for Research on Cancer hat Ethylbenzol als mögliches Karzinogen eingestuft. Einige Studien haben ergeben, dass die Exposition gegenüber Ethylbenzol bei Ratten und Mäusen zu einem erhöhten Auftreten von Tumoren führt. Zu den kurzfristigen Auswirkungen auf den Menschen gehören Empfindlichkeit des Rachens und der Augen sowie Schwindelgefühl.

In der Umwelt kann Ethylbenzol leicht vom Wasser in den Boden übergehen und wird meist als Dampf in der Luft gefunden. Ethylbenzol wird häufig durch die Verbrennung von Kohle, Gas und Öl in die Luft freigesetzt, reagiert mit Sonnenlicht und trägt zur Bildung von Smog bei. Da es sich nicht gerne an den Boden bindet, gelangt es schnell ins Grundwasser und findet sich häufig in Wasserbrunnen in der Nähe von Mülldeponien oder unterirdischen Kraftstofftanks, bei denen Lecks festgestellt wurden, sowie in Mülldeponien.

Was ist Xylol? Xylol ist eine petrochemische Substanz, die bei der katalytischen Reformierung und Verkohlung von Kohle bei der Herstellung von Kraftstoffen, insbesondere von Koks, entsteht und vielleicht die sicherste der vier BTEX-Komponenten ist. Xylol ist in geringen Mengen in Benzin und Flugzeugtreibstoffen enthalten und wird in einer Menge von mehreren Millionen Tonnen pro Jahr hergestellt, wobei die größten Produktionsanlagen in Singapur stehen.

Wo wird Xylol gefunden? Xylol ist der wichtigste Grundstoff für Terephthalsäure und Dimethylterephthalat, beides Monomere, die bei der Herstellung von Polyethylenterephthalat-Kunststoffflaschen und Polyesterkleidung verwendet werden. 98 % der Produktion von Xylol wird für die vorgenannten Produkte verwendet, weitere Anwendungen finden sich als Lösungsmittel in der Druck-, Gummi- und Lederindustrie. Xylol wird häufig als Bestandteil von Tinte, Gummi, Klebstoffen, Farbverdünnern, Lacken, als Reinigungsmittel und sogar als Wurzelkanalbehandlung in der Zahnheilkunde oder als Wirkstoff in Produkten zur Reinigung von Ohrenschmalz verwendet – die Verwendungsmöglichkeiten von Xylol sind vielfältig. Historisch gesehen wurde Xylol als chemische Vorläufersubstanz für Tränengas verwendet, das im Ersten Weltkrieg eingesetzt wurde.

Warum wird Xylol abgeschafft? Während Xylol eine akute Toxizität aufweist, ist einer der beunruhigenderen Faktoren, dass es leicht entzündlich ist. Die wichtigsten körperlichen Auswirkungen der Exposition gegenüber Xyloldämpfen sind die Auswirkungen auf das zentrale Nervensystem. Zu den kurzfristigen Symptomen gehören Kopfschmerzen, Schwindel, Übelkeit, Erbrechen, Schwäche, Reizbarkeit und eine verringerte Reaktionszeit. Eine Exposition in niedriger Konzentration ist reversibel und verursacht bekanntermaßen keine dauerhaften Schäden. Eine langfristige Exposition gegenüber niedrigen Xylolkonzentrationen führte jedoch zu einer Beeinträchtigung des Gleichgewichts, der Koordination und der Reaktionszeit. Langfristige Exposition kann auch zu Kopfschmerzen, Reizbarkeit, Schlaflosigkeit, Unruhe, Depressionen, Müdigkeit, Konzentrationsschwäche, Zittern und sogar zum Verlust des Kurzzeitgedächtnisses führen. Es ist auch bekannt, dass Xylol die Haut reizt und ihr die Fette entzieht. Aus diesem Grund wird empfohlen, dass Personen, die beruflich mit Xylol in Berührung kommen, zusätzlich zu den Masken auch Handschuhe tragen müssen. Wenn Xylol in die Umwelt gelangt, geschieht dies in der Regel durch Verdunstung, die oft in den Boden, das Oberflächenwasser und das Grundwasser sickert.

Wie beseitigt Gulf Coast Environmental Systems BTEX? Da die Struktur von BTEX-Verbindungen nur aus Kohlenstoff- und Wasserstoffatomen besteht, können BTEX-Verbindungen durch eine einfache Verbrennungsreaktion abgebaut werden. Die thermische Oxidation ist die primäre Methode, die GCES zur Beseitigung von BTEX empfiehlt. Wenn eine höhere Zerstörungseffizienz und niedrigere Betriebskosten erforderlich sind, kann auch die regenerative thermische Oxidation eine Möglichkeit zur Reduzierung sein. Weitere Optionen können ein Scrubber-System sein.

BETRIEBSWEISE

Thermische Oxidation

Die Methode zur Reduzierung flüchtiger organischer Verbindungen (VOC) in einer thermischen Abluftreinigungsanlage beruht auf der thermischen Zerstörung. Der chemische Prozess der thermischen Oxidation ist recht einfach: Die Temperatur des Abgasstroms wird so weit erhöht, dass die chemischen Bindungen, die die Moleküle zusammenhalten, aufgebrochen werden. Die flüchtigen organischen Verbindungen (VOC) im Prozessabgasstrom werden durch die hohe Temperatur der Verbrennungskammer in verschiedene Kombinationen von Kohlendioxid (CO2), Wasser (H2O) und Wärmeenergie umgewandelt. Ein Standard-Thermooxidationsofen mit direkter Befeuerung ist in Szenarien mit hohem Zerstörungsgrad wirksam.