Lucht

Vluchtige organische stoffen

Vluchtige organische stoffen (VOS) zijn organische stoffen die vluchtig zijn in de gebruikelijke temperatuur- en drukomstandigheden. VOS kunnen ontstaan uit natuurlijke bronnen, maar ook als gevolg van menselijke activiteiten (bv. wegverkeer, chemiesector, raffinaderijen). Door de hoge dampspanning en het vetoplossend vermogen van VOS worden deze stoffen ook geregeld gebruikt in de grafische sector (bv. IPA, xyleen, ethylacetaat, reinigingsproducten). In VLAREM worden in het kader van verschillende hoofdstukken allerlei definities vermeld (artikel 1.1.2.: bv. definities luchtverontreiniging; bedekkingsmiddelen; beleidstaken inzake emissieplafonds voor SO₂, NO_x, VOS en NH₃). In het kader van deze studie is de definitie volgens de Solventrichtlijn (99/13/EG) van belang. Deze definitie is vermeld in VLAREM (artikel 1.1.2, definitie 13 bij activiteiten die gebruik maken van organische oplosmiddelen). Een VOS is een organische verbinding die bij 293,15K een dampspanning heeft van minstens 0,01 kPa of die onder de specifieke gebruiksomstandigheden een vergelijkbare vluchtigheid heeft.

VOS komen vrij in de omgevingslucht van een drukkerij door:

• het gebruik van bepaalde drukinkten (voornamelijk bij flexo, diepdruk, heatset en zeefdruk)
• isopropylalcohol in het vochtwater (offset)
• het schoonmaken van machines met oplosmiddelen
• het lakken van drukwerk

Het gebruik van VOS kan echter ook verschillende directe of indirecte gevolgen hebben voor de gezondheid en het leefmilieu. De gevolgen zijn afhankelijk van de soort VOS en de blootstelling eraan. Op korte termijn gaat dit van reukhinder en irritatie van de luchtwegen tot een vermindering van het ademhalingsvermogen en bewusteloosheid bij hoge concentraties. Bij veelvuldig te hoge blootstelling kunnen, ten gevolge van de neurotoxiciteit, blijvende effecten optreden, waaronder Organisch Psychosyndroom (OPS), ook wel de Schildersziekte genoemd. Bovendien spelen VOS een belangrijke rol in de processen van vorming van troposferische ozon. De vluchtige organische stoffen kunnen onder invloed van zonlicht door reactie met stikstofoxiden fotochemische oxidanten produceren.

Op basis van de cijfers van Milieurapport Vlaanderen (MIRA) werden er in 2009 in totaal 81.236 ton VOS behalve methaan (NMVOS) uitgestoot in Vlaanderen. Het aandeel van de industrie aan deze totale uitstoot bedroeg ca. 44%. Andere belangrijke NMVOS-bronnen zijn de huishoudens (18%) en de transportsector (8%), maar ook de energiesector, landbouw en natuur en tuinen dragen bij tot deze uitstoot. In de dataset wordt de industrie verder opgedeeld in verschillende deelsectoren. De grafische sector valt in deze onderverdeling onder de rubriek ‘papier- en papierwarenindustrie, grafische nijverheid, uitgeverijen e.d.’. De evolutie van de emissies van NMVOS in Vlaanderen voor deze deelsector is weergegeven in figuur 1. In 2009 was deze deelsector verantwoordelijk voor 2.467 ton (ca. 7% van het aandeel van de industrie in Vlaanderen).

Figuur 1: Evolutie van de NMVOS-emissies in de deelsector ‘papier- en papierwarenindustrie, grafische nijverheid, uitgeverijen e.d.’ (MIRA, 2011).

Uit figuur 1 blijkt dat de uitstoot van NMVOS in de grafische sector aanzienlijk daalde in de laatste 15 jaar. De invoering van de solventrichtlijn in 2001 was een zeer belangrijke maatregel waardoor de emissies werden beperkt, met een daling van de uitstoot tot 2004 als gevolg. De installatie van naverbranders en terugwininstallaties werden verplicht voor bedrijven met een grote NMVOS uitstoot. Een tweede sterke daling van de emissies kan worden vastgesteld vanaf 2006. De oorzaak hiervan is deels de afname van het aantal bedrijven en van de totale omzet in deze periode. Hierdoor werden er namelijk gemiddeld minder inkten (met VOS), IPA, IPA-vervangende producten en reinigingsmiddelen gebruikt, maar bovendien werden er in deze periode ook steeds meer inspanningen gedaan om de NMVOS-emissies te reduceren door verschillende maatregelen toe te passen. Enkele maatregelen die in de praktijk leidden tot een beduidende vermindering van de emissies in deze periode zijn onder andere de overschakeling van vluchtige wasproducten (klasse 1 en 2) naar minder vluchtige klasse 3-producten, het reduceren van IPA of de overschakeling naar watergebaseerde of UV-inkten.

Op basis van enquêtes uitgevoerd in 2008 en 2009 door de sectorfederaties Febelgra en Fetra en de gerapporteerde cijfers in de IMJV’s blijkt dat de uitstoot van NMVOS in de grafische sector met ca. 41% gedaald is in 2009 ten opzichte van 2008 (Febelgra en Fetra, 2009; VMM, 2011). Na bijschattingen (op basis van solventverbruik) bedroeg de totale uitstoot 2.412 ton in 2009 en 1.886 ton in 2010 (VMM, 2011). Deze informatie laat bovendien toe om een onderverdeling te maken van de NMVOS-uitstoot naar de verschillende druktechnieken. Het aandeel voor diepdruk, flexo en heatset is begroot op basis van de gegevens uit de IMJV’s (VMM, 2011). Voor de vellenoffset en coldset bedrijven is de berekening van de uitstoot gebaseerd op de enquêtes en bijschattingen uitgevoerd door Febelgra en Fetra (2010). Voor de NMVOS-uitstoot in 2010 is deze verdeling weergegeven in tabel 1.

Tabel 1: Verdeling van de NMVOS-uitstoot in de grafische sector volgens druktechniek in 2010 (VMM, Febelgra & Fetra).

Flexo en diepdruk hebben samen het grootste aandeel in de totale VOS-uitstoot. De inkten gebruikt in deze drukprocessen zijn voor veel toepassingen solventgebaseerd (kunststof). Op kunststoffen is solventgebaseerde inkt de meest gunstige methode. Enkele voorbeelden met watergebaseerde inkten toonden aan dat de droging heel wat meer energie vereiste en dat slechts ca. 50% van de druksnelheid kon worden behaald. Het aandeel van het drukken op papier en karton bedraagt ca. 40% van de totale VOS-uitstoot.

De VOS-uitstoot bij de offsetdrukprocessen is voornamelijk afkomstig van diffuse emissies (IPA uit het vochtwater, reinigingsproducten). Bij heatset wordt de solventhoudende lucht uit de droger naar een nageschakelde techniek geleid, waar de solventen nagenoeg volledig worden verbrand.

Voor vier heatsetbedrijven in Vlaanderen werd het totale inktverbruik en de totale VOS-uitstoot voor het jaar 2010 in kaart gebracht. De input aan VOS bestaat uit het gebruik van IPA, reinigingsmiddelen en inkten. Het aandeel VOS in de inkt is in vergelijking met bv. flexo beduidend lager (35-45% ten opzichte van 40-70%). Bovendien is de hoeveelheid inkt per oppervlakte-eenheid in de heatset vaak veel geringer dan bij flexo. Dit maakt dat in een heatsetdrukkerij de VOS-inhoud van de reinigingsmiddelen en de vochtwatertoevoegingen een zeer groot deel van de input vormen. Het jaarlijkse inktverbruik varieerde voor deze bedrijven van ca. 400-2000 ton en de jaarlijkse VOS-uitstoot van ca. 20-110 ton. Hieruit bleek dat de verhouding van de totale VOS-emissies ten opzichte van het totale inktverbruik in drie van de vier heatsetbedrijven 5,4-5,9% bedraagt. De grenswaarde volgens bijlage 5.59.1 uit VLAREM II bedraagt voor deze bedrijven 15% (voor installaties in bedrijf gesteld voor 1 januari 2009). Voor een van deze heatsetbedrijven bedraagt deze verhouding 10,2%. In dit bedrijf wordt IPA gebruikt als toevoegmiddel bij het vochtwater, maar ook gedeeltelijk als reinigingsmiddel voor de vochtrollen. Door een overschakeling op minder vluchtige reinigingsmiddelen kan de verhouding VOS-uitstoot/inktverbruik allicht dalen. Er is in dit bedrijf duidelijk nog ruimte om bijkomende maatregelen te nemen om het IPA gebruik en de verdamping van reinigingsmiddelen te reduceren. Het orderpakket en de heatsetpersen vereisen in dit bedrijf echter heel wat schoonmaak en naar verhouding weinig inktverbruik zodat een meer gunstige verhouding tussen de verschillende componenten (inkt, IPA, reiniging) niet even evident blijkt als in andere heatsetbedrijven.

Isopropylalcohol (IPA)

Bij offsetdrukken (vellen, coldset en heatset) wordt er gebruik gemaakt van vochtwater om de drukplaat schoon te houden en een goede overdracht van de inkt mogelijk te maken. De samenstelling van dit vochtwater kan sterk variëren, afhankelijk van onder andere de leveranciers, de drukpersen en de voorkeur van de drukker. Een van de vochtwateradditieven is het solvent isopropylalcohol (IPA). Door de vele voordelen die IPA biedt, kende het gebruik ervan een grote toename sinds eind jaren ’80. Het gebruik van IPA in het vochtwater zorgt namelijk voor een verlaging van de oppervlaktespanning in het vochtwater. Hierdoor is er minder water nodig en kan er een efficiënter evenwicht worden bereikt in de inkt-vochtbalans. Bovendien verhoogt IPA de viscositeit van het vochtwater waardoor het transport van het vochtwater over de vochtrollen verbetert. IPA heeft ook een reinigende en koelende werking op de drukpers en zorgt er door zijn specifieke eigenschappen voor dat het water na de drukgang sneller zal verdampen. Naast al deze voordelen van het gebruik van IPA bij offset zijn er ook nadelen aan verbonden, vergelijkbaar met deze beschreven onder Vluchtige organische stoffen.

In de laatste jaren is het gebruik van IPA dan ook gedaald (voor Nederland: van 2.300 ton in 1996 tot 1.000 ton in 2009, Tegel en Voors, 2010) en worden er steeds meer IPA-reducerende maatregelen toegepast. Vorig decennium werd er geregeld 10-15% IPA aan het vochtwater toegevoegd. Tegenwoordig is dit beduidend verminderd tot ongeveer 8% en minder. IPA-reductie is binnen de offset meer en meer gangbaar. Uit een bevraging van drukkerijen met vellen en coldset-offset bleek dat het gebruik van IPA-vervangende producten duidelijk in opmars is. In 2008 werd dit door 38% van de ondervraagde bedrijven toegepast (Febelgra en Fetra, 2009). IPA-vervangers bestaan uit een mengsel met een variërend gehalte aan solventen, voornamelijk uit de klasse van de glycolethers. Door IPA te vervangen met een ander mengsel kunnen ook de belangrijke eigenschappen van het vochtwater variëren (viscositeit, oppervlaktespanning, conductiviteit, pH). Het is belangrijk dat de drukker en de drukpers hieraan zijn aangepast.

Naast IPA-vervangers zijn er ook andere mogelijke maatregelen om het verbruik van IPA te reduceren. Meer dan de helft van de ondervraagde bedrijven (62%) gaf bijvoorbeeld aan dat de laagst mogelijke IPA-concentratie werd ingesteld aan de drukpers (Febelgra en Fetra, 2009). Het regelmatig goed onderhouden van het vochtwerk, de toepassing van een centraal vochtwatersysteem en het afsluiten van het vochtwaterreservoir werd ook door een deel van de ondervraagde bedrijven toegepast. Goede IPA-reducerende maatregen kunnen het IPA-gehalte verminderen tot ca. 4-8%. Door over te schakelen op waterloze offset, wordt de uitstoot van VOS door IPA volledig vermeden. Deze overschakeling heeft echter grote gevolgen voor het drukproces en kan niet zomaar op elke drukpers worden toegepast.

Geur

Het gebruik van VOS in de grafische sector heeft ook een effect op de potentiële geurhinder. Veel van deze stoffen hebben een kenmerkende geur en zijn zintuiglijk waarneembaar vanaf een bepaalde geurdrempel. In tabel 2 staat de geurinformatie weergegeven van enkele organische stoffen die regelmatig in de grafische sector voorkomen. Geurdrempels en grenswaarden zijn niet gekoppeld.

Tabel 2: Overzicht van enkele VOS met de concentraties waarbij ze met de neus worden waargenomen en de in België vastgelegde grenswaarden voor blootstelling (Scheffers et al., 2009 en www.werk.belgie.be).