BIA-Brukerstyrt innovasjonsarena

Det finnes flere grunner til å måle utslipp. En grunn er å rapportere riktige tall til myndigheter. En annen er å bruke målinger for å optimalisere prosesser. Iblant er det mulig å bruke samme målemetoder for å oppnå begge, men ofte trenger man ulike tilnærminger. Det større bakteppet til prosjektet PAHssion er industriens ambisjoner om nullutslipp. For å kunne redusere utslippene til nære null må man vite hvor, når og hvordan stoffene dannes. Deretter kan man tilpasse prosessen for å hindre at de dannes. En utfordring er at jo lavere konsentrasjoner man har å måle, desto vanskeligere blir det å måle riktig. Det finnes standardiserte metoder for å måle PAH i utslipp. Bakgrunnen til prosjektet var imidlertid at industrien opplevde at PAH resultatene fra standardmålingene ikke kunne brukes for prosessoptimalisering. Selv når målingene ble gjort i henhold til alle tilgjengelige regler og standarder erfarte miljøingeniørene at dataene peket i alle retninger samtidig. I prosjektet PAHssion har 10 industripartnere1 og 4 forskningspartnere gått sammen for å løse utfordringen. Industrien har finansiert prosjektet sammen med Norges forskningsråd. Forskningsprosjektet har ført til nye strategier for å måle PAH og mer kunnskap om hvordan PAH dannes i ulike prosesser. Prosjektet har blant annet benyttet SINTSENSE, et sensorbasert utstyr som er utviklet av SINTEF. Et viktig funn fra prosjektet er at prosessene som danner PAH varierer veldig mye, over både korte og lange tidsperioder. For eksempel kan det være store svingninger i løpet av minutter, timer, dager, uker og måneder. Det kan også ofte være betydelige forskjeller mellom årstider. En måte å følge variasjonen av prosessen i forhold til utslipp på er å bruke sensorer for utslippsovervåking. Sensorer som greier å fange alle disse variasjonene, også de hurtige. For PAH finnes det imidlertid ikke noen slike sensorer. Arbeidet i PAHssion har vist at i noen tilfeller er det mulig å bruke flyktige komponenter i gassen som såkalt proxy for PAH. Da kan en foto-ioniserende detektor (PID) brukes for å overvåke hvordan konsentrasjonen i gassen varierer fra sekund til sekund. Disse detektorene er kommersielt tilgjengelige og brukes i dag til måling av andre organiske gasser. I PAHssion har vi altså vist at man ofte kan bruke de også for PAH. Med SINTSENSE kan vi få signaler fra seks ulike sensorer samtidig, og en av disse kan være en PID. Det er ekstra interessant for dem som vil følge med på prosessen sin, fordi man da kan se i sanntid hvilke avgasskomponenter som dannes når. Det er også mulig å få opp signalene på pc-skjermen og sammenligne variasjonen av ulike gasser og støv med andre kontroll-parametere som sier noe om prosessen. I industriens digitaliserte framtid vil signalene fra utslippssensorene være integrerte i andre overvåknings- og kontrollsystem. Atskillige industrimålinger er gjennomført innom rammen for PAHssion prosjektet og de har vist at PAH utslippene fra de fleste av industriene domineres av PAH i gassform, disse kalles flyktige PAH. De flyktige PAH-ene inngår i en enda større gruppe forbindelser som kalles flyktige organiske komponenter. De dannes og destrueres på omtrent samme måte som PAH i de industrielle prosessene. Vi mener at det ofte er mulig å bruke de flyktige PAH som en proxy for total PAH. Det er imidlertid ikke bestandig mulig og må, for eksempel, ikke gjøres når det er mye støv i avgassen. Det standard metoder som finnes for å måle PAH er relativt dyre og arbeidskrevende. Standardmålinger gjennomføres derfor typisk kun noen få ganger per år (2-6 ganger i året). Når man så skal beregne årsutslipp basert på noen få standard prøver blir det ikke nødvendigvis helt representativt for prosesser som varierer veldig mye. Ved å bruke PID som komplement til standardmålinger kan industrien utforme måleprogram (for standard metoder) som bedre representerer de faktiske utslippene gjennom året. Derved kan man lage bedre årsrapporter til Miljødirektoratet og samtidig jobbe for å hindre at PAH dannes i prosessene i det hele tatt.

The value creation in the proposed project is threefold: 1) economic values through new services and products (realised by Nemko Norlab), abatement methods and prediction tools; 2) economic values through operational savings and cost efficiency of measurements (realised by all material producing partners); as well as 3) considerable non-economic gains in terms of health, safety and environmental values. In the short term, new measurement methods such as online sensors (similar to SintSense) and thermal desorption tube sampling are taken to market by Nemko Norlab. The sensorbased methods most notably through the recently launched Nemko Norlab Digital segment. These services are greatly anticipated by the other industrial partners but will also be offered to all other customers, nationally and internationally. A major value of the proposed project is arguably to allow the use of direct-reading, high-resolution measurement data to understand own emissions. Once the new services are available on the market, the industrial companies in the consortium will be able to use them to continuously increase their own expertise and optimise their processes to reduce emissions.

The material producers in the PAHssion consortium (i.e. the Norwegian silicon, ferroalloy, titantium dioxide and silicon carbide producers) use carbon materials as reductants, electrodes, lining materials etc. As a consequence, they emit polycyclic aromatic hydrocarbons (PAH) to a varying degree. These industries experience that current PAH measurement methodologies give extremely varying results. So much so, that the prevailing standards for industrial PAH sampling and analysis, can not be considered reliable. Hence, emission reporting, while executed in compliance with standards and regulations, does not aid the companies to understand or control their emissions. Due to the lacking credibility of the measurements, the monitoring activities fail to fulfil their ultimate goal: to reduce emissions. The core of the proposed project is the need for higher performance measurements. The development of such methods constitute the key innovation which will, in turn, enable further innovations in terms of process design. New methods for PAH emission monitoring and for testing new raw materials will result in new services offered on the market and improved guidance capability of laboratory subcontractors to the industry. It will also improve assessment of environmental footprints and limit associated costs for the industrial companies. Additionally, it will aid companies in selecting materials and design processes on the basis of anticipated emission behaviour. In total, this will create value in terms of new and improved measurement services, raw material selection, abatements methods, operational savings and new best practice guidelines. But most importantly, it will ensure that the industrial consortium partners can continue to operate in Norway.