Ekologia i Ochrona Zdrowia

Kluczowa rola wybranej technologii

W przypadku procesów obróbki powierzchniowej wiele najbardziej uciążliwych dla środowiska naturalnego technologii zostało wyeliminowanych odgórnie przepisami prawnymi, jak np. stosowanie związków chromu (VI) do zabezpieczeń antykoro­zyjnych czy chlorowanych rozpuszczalników w procesach odtłuszczania czy odlakierowywania. Co prawda prawo dopuszcza jeszcze ich stosowanie w wyjątkowych sytuacjach dla istniejących instalacji i przy zastosowaniu wielu rozwiązań zabezpieczających środowisko naturalne, jednak nie są one wyborem dla nowo powstających instalacji. Wśród dostępnych technologii obróbczych i lakierniczych jest wiele procesów o bardzo zróżnicowanej uciążliwości dla środowiska: od zasługujących na miano „zielonej technologii” po procesy będące zdecydowanym przykładem procesu „końca rury”. Z uwagi na różnorodność stosowanych technologii nie ma możliwości odniesienia się do każdej z nich, więc warto przytoczyć kilka przykładów, które przybliżą temat zapobiegania powstawaniu zanieczyszczeń. Procesy produkcji w branży obróbki powierzchniowej, zależnie od technologii, składają się z wielu następujących po sobie i mających określone funkcje operacji jednostkowych zróżnicowanych pod kątem energochłonności, materiałochłonności i oddziaływania na środowisko naturalne. 

Operacje jednostkowe a obciążenie środowiskowe

Pierwszą i charakterystyczną dla praktycznie każdej linii obróbczej operacją jednostkową jest proces odtłuszczania. Jest on możliwy do realizacji z wykorzystaniem różnych metod, w tym odtłuszczania w rozpuszczalnikach organicznych czy w kąpielach wodnych. Rozpuszczalniki organiczne doskonale usuwają zanieczyszczenia tłuszczowe, dają się „łatwo” regenerować, jednak ich wadą jest szkodliwość dla zdrowia, środowiska naturalnego, najczęściej dość niska temperatura wrzenia i w efekcie wysoka lotność skutkująca znaczną emisją do powietrza tzw. LZO (lotnych związków organicznych). Ponieważ emisja LZO z instalacji przemysłowych dużych rozmiarów jest limitowana przepisami prawa [3] konieczne jest stosowanie urządzeń ochronnych wychwytujących nadmiar rozpuszczalników odprowadzanych do powietrza. W procesie mycia organiką powstają również odpady klasyfikowane zawsze jako niebezpieczne i wymagające unieszkodliwiania. Alternatywnym rozwiązaniem jest odtłuszczanie z wykorzystaniem wodnych kąpieli myjących opartych na substancjach nieorganicznych z dodatkiem organicznych nielotnych detergentów. Wodne kąpiele myjące są praktycznie zeroemisyjne z uwagi na brak w składzie LZO i nie wymagają ujmowania ich w emisji zanieczyszczeń do powietrza. Z dwóch przedstawionych wariantów procesowych można zdecydowanie stwierdzić, że w odniesieniu do emisji do powietrza typowym procesem „końca rury”, który skutkuje powstaniem zanieczyszczeń wymagających ograniczenia, jest mycie rozpuszczalnikami organicznymi.

Kluczowym procesem jednostkowym w obrębie przygotowania powierzchni, istotnym z punktu widzenie późniejszej jakości wytworzonego produktu, jest proces nakładania powłok konwersyjnych lub pasywacji. Jedną z szeroko stosowanych technologii jest fosforanowanie cynkowe, które pozwala na uzyskanie doskonałej odporności korozyjnej wyrobów, przy masach jednostkowych powłoki konwersyjnej dochodzących do nawet 
4 g/m2. Proces ten wiąże się jednak z dość znacznym obciążeniem środowiska naturalnego właściwie w każdym jego aspekcie. Technologia fosforanowania cynkowego wymaga podgrzewania kąpieli, co przekłada się na zużycie mediów, energochłonność i pośrednio emisję z procesów pozyskiwania energii. W procesie wykorzystywane są metale ciężkie, jak cynk czy nikiel, a kąpiel wymaga stałej filtracji z uwagi na szlamowanie. W efekcie konieczne jest zagospodarowanie odpadów niebezpiecznych zawierających metale ciężkie pochodzące zarówno z procesu technologicznego, jak i utylizacji przepracowanych kąpieli procesowych. Zakład stosujący fosforanowanie cynkowe musi również posiadać oczyszczalnię ścieków zdolną do usuwania metali ciężkich i fosforanów. Alternatywą dla tradycyjnego procesu fosforanowania są pasywacje cyrkonowe lub silanowo-cyrkonowe. Proces prowadzi się najczęściej w temperaturach pozwalających na rezygnację z podgrzewania, w kąpielach kwaśnych zawierających jony cyrkony i/lub związki krzemu, ale pozbawione metali ciężkich. Proces nie skutkuje emisją do powietrza, nie szlamuje i nie wymaga filtracji, a oczyszczanie wód ściekowych sprowadza się do prostych procesów strąceniowych. Co istotne, obecnie obróbka ta również nie odbiega znacząco jakością od powłok fosforanowych przy zdecydowanie niższej masie jednostkowej nakładanych powłok, wahającej się od kilkunastu do kilkudziesięciu miligramów na metrze kwadratowym, co zdecydowanie obniża materiałochłonność procesu. Z porównania wpływu na środowisko obu procesów wynika jasno, że w stosunku do cienkowarstwowych pasywacji cyrkonowych tradycyjne fosforanowania stanowią typowe przykłady technologii „końca rury”.