W unikalnym na skalę światową zakładzie pod Mszczonowem, polscy inżynierowie wdrożyli wyjątkową technologię, wykorzystującą proces adsorpcji do rozdziału mieszanin czynników chłodniczych. Dzięki tej technologii czynniki chłodnicze ze zużytych instalacji lub czynniki powstające jako odpad na skutek usługi serwisowej są odzyskiwane i wprowadzane do ponownego użytku. Procesy wykorzystywane w zakładzie wraz z istniejącą siecią odzysku i regeneracji czynników, pozwalają zmniejszyć emisję CO2 o prawie 400 tys. ton rocznie, co odpowiada pochłanianiu CO2 przez 83 tys. ha lasów!
23 października w miejscowości Grabce Józefpolskie pod Mszczonowem odbyło się uroczyste otwarcie zakładu 4R (Recovery, Recycling, Reclamation, Reuse), w którym wykorzystywana jest unikalna technologia do rozdziału mieszanin czynników chłodniczych. Zakład otrzymał imię śp. prof. Janusza Kozakiewicza, który jako światowej klasy autorytet, przez wiele lat zawodowej kariery wnosił nieoceniony wkład w rozwój nauki i ochrony środowiska, w szczególności w zakresie ochrony warstwy ozonowej i klimatu.
Budowa rozpoczęła się w kwietniu 2022 i obejmowała postawienie hali produkcyjnej, instalację rozdziału oraz budynku biurowego, w którym obecnie mieszczą się również nowoczesne sale szkoleniowe i laboratorium. Jednak najważniejszym elementem instalacji do rektyfikacji jest kolumna, w której w wyniku różnych temperatur wrzenia składników następuje rozdział czynników chłodniczych. W przypadku gazów o podobnej temperaturze wrzenia, rozdział następuje na skutek różnicy w wielkości cząsteczek w drugim procesie – adsorpcji, na sitach molekularnych. I właśnie ta metoda po raz pierwszy została zastosowana do czynników chłodniczych.
Najtrudniejszym wyzwaniem było dostosowanie instalacji do wymagającego medium jakim są czynniki chłodnicze. Dobór odpowiednich pomp, uszczelnień, optymalizowanie parametrów procesowych oraz wiele innych zadań, które złożyły się na uruchomienie instalacji wymagały dużej determinacji i zaangażowania. Ostatecznie jednak osiągnęliśmy zamierzony efekt, a uzyskane wyniki potwierdziły, że nasze rozwiązania były trafne. Teraz pozbywamy się domieszek czynników i uzyskujemy komponenty do tworzenia nowych mieszanin, które mogą być ponownie użyte. Zanim jednak zostaną wprowadzone na rynek, muszą spełnić wymagane parametry jakości, które zostają potwierdzone certyfikatem – wyjaśnia Marta Olszewska, Kierownik działu Rektyfikacji i PSA oraz Kierownik Laboratorium w PROZON.
Innowacja, która daje drugie życie czynnikom chłodniczym
Głównym celem projektu było ograniczenie emisji F-gazów do atmosfery z sektora chłodniczo-klimatyzacyjnego. Dzięki wdrożeniu projektu możliwe jest przetworzenie niemalże 100% odpadów czynników chłodniczych odzyskanych z instalacji i przekazanych do zagospodarowania. Ponadto, odpady czynników chłodniczych zamiast trafić do utylizacji termicznej, mogą zostać przetworzone i powtórnie wprowadzone na rynek jako pełnowartościowe produkty. Dodatkowo, dzięki innowacyjnemu rozwiązaniu możliwe jest obniżenie kosztów zagospodarowania odpadów czynników chłodniczych, co zwiększy motywację wśród podmiotów do oddawania ich do regeneracji i separacji.
Czynniki chłodnicze rozdzielane są metodą rektyfikacji, czyli destylacji, która przeprowadzana jest w kolumnie rektyfikacyjnej. Surówka, którą stanowi mieszanina czynników chłodniczych ogrzewana jest w wymienniku ciepła a wytworzone pary przechodzą w górę kolumny. Jednocześnie w przeciwprądzie (od góry kolumny) podawana jest ciecz. Unoszące się pary kontaktują się ze spływającą cieczą wymieniając masę i ciepło. Na skutek tych procesów opary wzbogacają się w składnik bardziej lotny a ciecz w mniej lotny. Efektem jest rozdział mieszaniny czynników chłodniczych na czynnik czysty i mieszaniny czynników przeznczone do dalszego rozdziału poprzez ponowną rektyfikację lub adsorpcję zmiennociśnieniową.
Proces adsorpcji zmiennociśnieniowej (z ang. PSA) prowadzony jest w adsorberach, czyli kolumnach wypełnionych złożem adsorpcyjnym – sitem molekularnym. Rozdział mieszaniny gazów zachodzi dzięki zjawisku wiązania się mniejszych cząsteczek gazu z porowatym złożem. Cząsteczki, które nie związały się ze złożem (ze względu na to, że są za duże) przechodzą bez zatrzymania przez kolumnę. Złoże oczyszcza się poprzez zmianę ciśnienia w układzie, co powoduje, że zatrzymane cząsteczki odrywają się od złoża i są odbierane jako produkt procesu desorpcji.
Przez prawie 30 lat działalności Fundacji odzyskano i zagospodarowano w sieci 3R (recovery, recycling, reclamation) ponad 2 tys. ton czynników chłodniczych. Bez sieci 3R oraz nowo powstałego zakładu 4R zużyte czynniki chłodnicze trafiałby do atmosfery niszcząc warstwę ozonową i przyczyniając się do efektu cieplarnianego lub w najlepszym wypadku zostałyby oddane do utylizacji. Rocznie w wyniku odzysku i regeneracji czynników chłodniczych w naszej sieci 3R zmniejsza się emisja gazów cieplarnianych
o ekwiwalencie 300 tys. ton CO2. Dodatkowo, w wyniku rozdziału w nowej instalacji do separacji czynników chłodniczych, wartość ta zwiększa się o 74 tys. ton, co razem odpowiada pochłanianiu CO2 przez 83 tys. ha lasów czyli tyle, ile wynosi powierzchnia Warszawy i Krakowa – podkreśla Krzysztof Grzegorczyk, prezes zarządu PROZON Fundacji Ochrony Klimatu.
Obecnie ilość czynników chłodniczych na rynku jest ograniczana kontyngentami, a dzięki zakładowi regeneracji i rozdziału zwiększy się ich dostępność dla polskich przedsiębiorców – dodaje Krzysztof Grzegorczyk.
PROZON Fundacja Ochrony Klimatu od początku swojego istnienia wspiera branżę chłodnictwa w prowadzeniu działalności z poszanowaniem środowiska, poprzez wprowadzenie rozwiązań polegających na odzysku, regeneracji i powtórnym wprowadzeniu na rynek czynników chłodniczych wykorzystywanych w każdym urządzeniu chłodniczym i klimatyzacyjnym.
Przez ostatni rok nasz zespół dopracował technologię rozdziału, a dzisiaj stoi przed zadaniem maksymalnego wykorzystania zdolności produkcyjnych kolumny i adsorberów, abyśmy mogli regenerować więcej, szybciej i lepiej. Ten projekt to nie jest nasze ostatnie słowo. Realizujemy kolejne pomysły, które w realny sposób ograniczą zmiany klimatu i wpływ człowieka na środowisko – tłumaczy Krzysztof Grzegorczyk.
Od prawie 30 lat Fundacja daje drugie życie czynnikom chłodniczym. Do tej pory część mieszanin musiała być niszczona. Dzięki inwestycji 4R blisko 100% czynników będzie mogła być zregenerowana.
Fundacja PROZON współpracując z UNIDO – United Nations Industrial Development Organization, która jest wyspecjalizowaną Agencją ds. Rozwoju Przemysłowego ONZ, dzieli się swoją wiedzą i doświadczeniem w zakresie budowy sieci odzysku i regeneracji czynników chłodniczych z krajami, które są na początku swojej transformacji. UNIDO aktywnie wspiera kraje we wdrażaniu postanowień Protokołu Montrealskiego w sprawie substancji zubożających warstwę ozonową.
Dzięki współpracy z UNIDO działania Fundacji PROZON zyskały wymiar międzynarodowy. Polska sieć odzysku i regeneracji czynników chłodniczych stała się wzorem dla innych państw, takich jak Turcja czy Egipt, których przedstawiciele odwiedzają zakład 4R, by czerpać z polskich doświadczeń. Wizyty studyjne w Grabcach Józefpolskich pozwalają im poznać praktyczne rozwiązania wdrożone przez PROZON, stanowiąc inspirację do tworzenia podobnych systemów w ich krajach i tym samym – do skuteczniejszej ochrony klimatu na całym świecie.
Dane techniczne:
Rektyfikacja
Prowadzona w kolumnie o zdolności rozdzielczej 90 PT
Wsad: zregenerowana mieszanina czynników chłodniczych (nawet 9 składników)
Wydajność: Optymalna ilość wsadu to 3t/cykl.
Jeden cykl trwa 4 dni. Przy pracy 24/7 max. wydajność to 270t wsadu rocznie.
Efekty rozdziału: Skutecznie rozdzielamy mieszaniny HCFC, HFC i HFO
PSA (z ang. Pressure Swing Adsorption)
Mechanizm rozdziału: Wiązanie się mniejszych cząsteczek gazu z porowatym złożem.
Wsad: zregenerowana mieszanina czynników chłodniczych (2-3 składnikowa).
Wydajność: 50 kg/h.
Efekty rozdziału: Skutecznie rozdziela małe domieszki (<2%).
Proces odwracalny – desorpcja następuje na skutek wytworzenia podciśnienia.
