Vluchtige organische stoffen
Door het verdampen van de vluchtige componenten uit de meng- en dispergeerapparatuur kunnen koolwaterstofemissies plaatsvinden. Deze worden sterk gereduceerd door het voorzien van een afzuiging en een nabehandeling van de afgezogen lucht om te voldoen aan de emissienormen.
Vluchtige organische stoffen (VOS) zijn organische stoffen die vluchtig zijn onder de gebruikelijke temperatuur- en drukomstandigheden. In VLAREM worden in het kader van verschillende hoofdstukken verschillende juridische definities vermeld voor VOS en organische oplosmiddelen (bv. VLAREM II 1.1.2, VLAREM II 2.5, VLAREM II 5.4, VLAREM II 5.59). 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 293,15 K een dampspanning heeft van minstens 0,01 kPa of die onder de specifieke gebruiksomstandigheden een vergelijkbare vluchtigheid heeft.
VOS kunnen ontstaan uit natuurlijke bronnen (bv. naaldbossen), maar ook als gevolg van menselijke activiteiten (MIRA, 2012):
- industriële procesemissie
- industrieel en huishoudelijk gebruik van solventen (o.a. in verven, ontvetters en ontvlekkers) via verdamping
- verbrandingsprocessen
- uitstoot door transport
Net door de hoge dampspanning en het vetoplossend vermogen van VOS worden deze stoffen geregeld gebruikt bij de verf-, lak-, vernis-, drukinkt- en lijmproductie (bv. ethylacetaat, xyleen, reinigingsproducten). Daarbij komen VOS vrij in de omgevingslucht door:
- het mengen van de bestanddelen in open mengsystemen
- het schoonmaken van machines met oplosmiddelen
Het gebruik van VOS kan echter 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 geurhinder en irritatie van de luchtwegen tot een vermindering van het ademhalingsvermogen en bewusteloosheid bij hoge concentraties. Verschillende studies vermelden de (neuro)toxische of kankerverwekkende eigenschappen van bepaalde vluchtige organische stoffen zoals benzeen en vinylchloride (Broek, 1993; EC DG Environment, 2000; ICEDD, 2006). Bij veelvuldig te hoge blootstelling kunnen, ten gevolge van de neurotoxiciteit, blijvende effecten optreden, waaronder Organisch Psychosyndroom door Solventen (OPS), ook de schildersziekte genoemd. Bovendien spelen VOS een belangrijke rol in de processen van vorming van troposferische ozon. De VOS kunnen onder invloed van zonlicht door reactie met stikstofoxiden fotochemische oxidanten produceren en dragen zo bij tot fotochemische luchtverontreiniging.
Op basis van de cijfers van het Milieurapport Vlaanderen (MIRA) werden er in 2010 in totaal 78.227 ton niet-methaan VOS (NMVOS) uitgestoten in Vlaanderen. Het aandeel van de industrie aan deze totale uitstoot bedroeg ca. 44%. Andere belangrijke NMVOS-bronnen zijn de huishoudens (16% in 2010), de energiesector (9% in 2010) en de transportsector (8% in 2010). De emissie van de industrie daalde met 20 % tussen 2008 en 2009, maar daalde niet verder in 2010.
Bij de verdere opdeling van industrie valt de sector van verf-, lak-, vernis-, drukinkt- en lijmproductie onder de deelsector ‘chemie’. De evolutie van de emissies van NMVOS in Vlaanderen voor deze deelsector en de sector industrie is weergegeven in Figuur 1.
Figuur 1. Evolutie van de NMVOS-emissies in de sector ‘industrie’ en de deelsector ‘chemie’ (MIRA, 2012).
In 2010 was de deelsector chemie verantwoordelijk voor 13.242,5 ton (ca. 39% van het aandeel van de industrie in Vlaanderen). De deelsector heeft haar NMVOS-uitstoot sterk kunnen reduceren (-60 % in 2010 t.o.v. 1990) door het gebruik van solventarme en/of watergebaseerde producten, invoering van thermische en katalytische verbranding, inzetten van damprecuperatiesystemen, productieoptimalisatie en good housekeeping maatregelen. De Verfrichtlijn (2004/42/EG) droeg ook bij tot een daling van de emissies door het gebruik van decoratieve verven. Uit schattingen van de VMM (zie verder) blijkt dat de emissies door de productie van verf, lak, vernis, drukinkt en lijmen slechts een klein aandeel uitmaken van de emissies in de deelsector chemie (4% in 2010).
Schattingen van NMVOS-emissies door de sector in Vlaanderen door de VMM
De emissies veroorzaakt door de productie van lijmen worden geschat op basis van vertrouwelijke Vlaamse productiecijfers (FOD Economie). Aan de hand van de productiehoeveelheid van solventgedragen producten, het solventgehalte in lijm en een emissiefactor wordt een emissie berekend. Hierbij worden nog de gerapporteerde emissies opgeteld van lijmproductieactiviteiten van 3 bedrijven. Dit geeft de totale emissie van de sector. De methode werd geoptimaliseerd in een studie uitgevoerd door de Universiteit van Gent in opdracht van VMM (UGent, 2009).
De emissies veroorzaakt door de productie van verven en inkten worden geschat op basis van de gerapporteerde NMVOS-emissies van de grote producenten (Fenzi Belgium, Akzo Nobel Decorative Coatings, Du Pont, Sun Chemical, PPG Coatings) en een bijschatting van de kleine producenten. De bijschatting wordt berekend aan de hand van de totale solventverbruiken verminderd met de solventverbruiken van de grote producenten.
Drukinkten
De solventverbruiken van de inkten worden berekend aan de hand van verkoopstatistieken van inkten (bron: IVP). Een laatste volledige update werd ontvangen voor het jaar 2007. Nadien werden geen data meer verkregen van IVP bij gebrek aan gegevens. De verkoopstatistieken worden via een omrekeningsfactor omgerekend naar productiecijfers. Samen met de verdeling van de verschillende inkttypes en de respectieve solventgehaltes wordt de solventinhoud bepaald. Omdat de productie en verkoop voor een aantal grote bedrijven is losgekoppeld, kan dit een vertekend beeld geven.
Verven
De solventverbruiken van de verven worden bepaald aan de hand van productiecijfers van decoratieve (laatste update 2005, IVP) en industriële coatings (laatste update 2002, IVP) samen met het solventgehalte.
Figuur 2. Emissies voor niet-methaan vluchtige organische stoffen (NMVOS) bij de productie van verf, drukinkt en lijm in Vlaanderen volgens de VMM.
Uit gesprekken met onderzoekers uit de verfproductiesector (Congres PaintIstanbul 2012), bleek dat zij vinden dat er zeker nog verder reductiepotentieel van NMVOS-emissies voor de sector mogelijk is. Het potentieel zit volgens hen echter in de samenstelling van de producten en dus eerder in de productontwikkeling dan in het productieproces.
Resultaten van de bevraging bij de bedrijven (2012)
Ongeveer 64% (14/22) van de bedrijven die de enquête invulden, produceerde in 2011 solventgebaseerde producten. Er worden voornamelijk producten geproduceerd met een solventgehalte van 30-70% (7 bedrijven, 18 kton). Zes bedrijven daarvan stuurden ook hun oplosmiddelenboekhouding mee. De totale NMVOS-emissies (%) van deze bedrijven zijn weergegeven in Figuur 3. Er kan geen verband met de hoeveelheid ingaande NMVOS waargenomen worden. Een verklaring hiervoor is het verschil in vluchtigheid van de gebruikte VOS.
Figuur 3. Totale NMVOS-emissie (%) van negen bedrijven t.o.v. hun VOS-input (aangekochte solventen in kg/jaar) in 2011. Bron: oplosmiddelenboekhouding enquête VITO, 2012. De oranje symbolen wijzen op een alternatieve berekeningsmethode (directe meting van diffuse emissies of totale afzuiging met meting van alle schouwen), anders dan de gangbare massabalansmethode.
Beperken en/of vervangen van solventen in coatings en inkten
Bij de ontwikkeling van VOS-arme producten zijn er in het kort drie oplossingsrichtingen (Stemerding et al., 2009):
- Gebruik van waterige dispersies of in water oplosbare bindmiddelen
- Gebruik van bindmiddelen in poedervorm
- Gebruik van oplosmiddelvrije of oplosmiddelarme bindmiddelen
Solventgebaseerde verven en inkten bevatten meestal tussen de 40-60% gewichtsprocent (gew%) aan organische solventen. Er zijn producten waarvoor een hoog solventgehalte nodig is (tot 80%), bijvoorbeeld voor het coaten van speciale metalen in de luchtvaart. Voorbeelden van andere toepassingen waar solventgebaseerde producten voorlopig nodig blijven, zijn: wegenwerf, anti-corrosieverven, verf voor pylonen, mariene coatings, ...
Voordelen:
- Garantie van kwaliteit, weerstand en eindglans
- Beperkte droogtijd
- Veel ervaring en kennis beschikbaar
Nadelen:
- Vrijstelling van organische solventen met schadelijke gevolgen voor milieu, zowel tijdens de productie als tijdens de gebruiksfase
- Dure voorzorgsmaatregelen om milieuproblematiek te voorkomen/beperken
Alternatieve systemen die het gebruik van solventen beperken of vermijden kunnen ingedeeld worden in:
- High solids
- Watergebaseerde coatings/inkten
- Poedercoatings
- Stralingshardende coatings/inkten (bv. UV)
Deze alternatieve producten verminderen de VOS-emissies bij de productie en de applicatie. Er kunnen echter wel andere milieuproblemen optreden:
- Bij watergebaseerde productie kan een afvalwaterzuivering nodig zijn. Er worden o.a. vaak biociden toegevoegd aan watergebaseerde producten.
- UV-drukinkten kunnen aanleiding geven tot ozon-vorming.
- Productie van poedercoatings vraagt meer maatregelen ter beperking van de stofemissies.
Het machinepark moet amper aangepast worden voor de productie van high solids, watergebaseerde of stralingshardende coatings/inkten. Voor de productie van poedercoatings is wel een andere installatie nodig. De voornaamste aanpassingen situeren zich bij de bedrijven die de producten gebruiken. Wel zal een producent die wil overschakelen, moeten investeren in onderzoek en technische kennis van de nieuwe producten.
Beperken en/of vervangen van solventen in lijm
Het solventgehalte in ‘solventgebaseerde’ lijmen is zeer uiteenlopend (15 tot 85%). Alternatieve systemen zijn:
Deze alternatieve producten verminderen de VOS-emissies bij de productie en de applicatie. Er kunnen echter wel andere milieuproblemen optreden:
- Bij watergebaseerde productie kan een afvalwaterzuivering nodig zijn.
- UV-hardende lijmen kunnen aanleiding geven tot ozon-vorming.
Een bedrijf dat wil overschakelen, zal vooral moeten investeren in onderzoek en technische kennis van de nieuwe producten.
Referenties
Broek, A.D. (1993). Environment-friendly paints: their technical (im)possibilities. Progress in Organic Coatings 22: 55-68.
EC DG Environment (2000). Decopaint - Study on the potential for reducing emissions of volatile organic compounds (VOC) due to the use of decorative paints and varnishes for professional and non-professional use. pp. 317
MIRA (2012). MIRA Indicatorrapport 2012. Milieurapport Vlaanderen. VMM. pp. 162.