Wichtige Umweltprobleme
Lösungsmittel
Organische Lösungsmittel werden für eine Reihe von Anwendungen in der Druckindustrie verwendet. Zu den Hauptanwendungen gehören Reinigungslösungsmittel für Druckmaschinen und andere Geräte, Lösungsvermittler in Tinten und Additive in Feuchtmitteln. Zusätzlich zu den allgemeinen Bedenken hinsichtlich der Emissionen flüchtiger organischer Verbindungen (VOC) können einige potenzielle Lösungsmittelkomponenten in der Umwelt persistent sein oder ein hohes Ozonabbaupotenzial haben.
Silbermedaille
Während der fotografischen Schwarzweiß- und Farbverarbeitung wird Silber in einige der Verarbeitungslösungen freigesetzt. Es ist wichtig, die Umwelttoxikologie von Silber zu verstehen, damit diese Lösungen ordnungsgemäß gehandhabt und entsorgt werden können. Während freie Silberionen für Wasserlebewesen hochgiftig sind, ist ihre Toxizität in komplexierter Form viel geringer als in Abwässern der Fotoverarbeitung. Silberchlorid, Silberthiosulfat und Silbersulfid, bei denen es sich um Silberformen handelt, die häufig in der Fotoverarbeitung beobachtet werden, sind um mehr als vier Größenordnungen weniger toxisch als Silbernitrat. Silber hat eine hohe Affinität zu organischem Material, Schlamm, Ton und anderen Stoffen, die in natürlichen Umgebungen vorkommen, und dies verringert seine potenziellen Auswirkungen auf aquatische Systeme. Angesichts der extrem niedrigen Menge an freien Silberionen, die in Abwässern der Fotoverarbeitung oder in natürlichen Gewässern gefunden werden, schützt eine für komplexiertes Silber geeignete Kontrolltechnologie die Umwelt ausreichend.
Andere Charakteristika von Photoverarbeitungsabwässern
Die Zusammensetzung des fotografischen Abwassers variiert in Abhängigkeit von den durchgeführten Prozessen: Schwarzweiß, Farbumkehr, Farbnegativ/-positiv oder eine Kombination davon. Wasser macht 90 bis 99 % des Abwasservolumens aus, wobei der Großteil des Rests anorganische Salze sind, die als Puffer und Fixiermittel (Silberhalogenid-löslich machende) Mittel, Eisenchelate, wie FeEthylendiamintetraessigsäure, und organische Moleküle sind, die dienen als Entwicklungsmittel und Antioxidantien. Eisen und Silber sind die wichtigsten vorhandenen Metalle.
Feste Abfälle
Jeder Bestandteil der Druck-, Foto- und Reproduktionsindustrie erzeugt festen Abfall. Das können Verpackungsabfälle wie Kartonagen und Kunststoffe, Verbrauchsmaterialien wie Tonerkartuschen oder Betriebsabfälle wie Altpapier oder Folien sein. Der zunehmende Druck auf die industriellen Erzeuger fester Abfälle hat Unternehmen dazu veranlasst, Optionen zur Reduzierung der festen Abfälle durch Reduzierung, Wiederverwendung oder Recycling sorgfältig zu prüfen.
Ausrüstung
Ausrüstung spielt eine offensichtliche Rolle bei der Bestimmung der Umweltauswirkungen der Prozesse, die in der Druck-, Foto- und Reproduktionsindustrie verwendet werden. Darüber hinaus werden auch andere Aspekte der Ausrüstung genauer unter die Lupe genommen. Ein Beispiel ist die Energieeffizienz, die sich auf die Umweltauswirkungen der Energieerzeugung bezieht. Ein weiteres Beispiel ist die „Rücknahmegesetzgebung“, die von den Herstellern verlangt, Geräte nach Ablauf ihrer Nutzungsdauer zur fachgerechten Entsorgung zurückzunehmen.
Steuerungstechnologien
Die Wirksamkeit einer bestimmten Kontrollmethode kann stark von den spezifischen Betriebsabläufen einer Einrichtung, der Größe dieser Einrichtung und dem erforderlichen Kontrollniveau abhängen.
Technologien zur Lösungsmittelkontrolle
Der Lösungsmittelverbrauch kann auf verschiedene Weise reduziert werden. Flüchtigere Komponenten wie Isopropylalkohol können durch Verbindungen mit niedrigerem Dampfdruck ersetzt werden. In einigen Situationen können lösungsmittelbasierte Tinten und Waschmittel durch Materialien auf Wasserbasis ersetzt werden. Viele Druckanwendungen erfordern Verbesserungen bei wasserbasierten Optionen, um effektiv mit lösungsmittelbasierten Materialien konkurrieren zu können. Die High-Solid-Tintentechnologie kann auch zu einer Verringerung des Einsatzes organischer Lösungsmittel führen.
Lösemittelemissionen können durch Absenken der Temperatur von Feucht- oder Feuchtmitteln gesenkt werden. In begrenzten Anwendungen können Lösungsmittel auf adsorptiven Materialien wie Aktivkohle aufgefangen und wiederverwendet werden. In anderen Fällen sind die Betriebsfenster zu streng, um eine direkte Wiederverwendung von aufgefangenen Lösungsmitteln zu ermöglichen, aber sie können zum Recycling außerhalb des Standorts wieder aufgefangen werden. Lösungsmittelemissionen können in Kondensatorsystemen konzentriert sein. Diese Systeme bestehen aus Wärmetauschern mit nachgeschaltetem Filter oder Elektrofilter. Das Kondensat wird vor der endgültigen Entsorgung durch einen Öl-Wasser-Trenner geleitet.
In größeren Betrieben können Verbrennungsöfen (manchmal auch als Nachverbrenner bezeichnet) verwendet werden, um emittierte Lösungsmittel zu zerstören. Platin oder andere Edelmetallmaterialien können verwendet werden, um den thermischen Prozess zu katalysieren. Nicht katalysierte Systeme müssen bei höheren Temperaturen betrieben werden, sind aber unempfindlich gegenüber Prozessen, die Katalysatoren vergiften können. Wärmerückgewinnung ist im Allgemeinen notwendig, um nicht katalysierte Systeme kosteneffektiv zu machen.
Technologien zur Silberrückgewinnung
Der Grad der Silberrückgewinnung aus Photoabwasser wird durch die Ökonomie der Rückgewinnung und/oder durch Lösungsaustragsvorschriften gesteuert. Zu den wichtigsten Silberrückgewinnungstechniken gehören Elektrolyse, Ausfällung, Metallersatz und Ionenaustausch.
Bei der elektrolytischen Rückgewinnung wird Strom durch die silberhaltige Lösung geleitet und Silbermetall wird auf die Kathode aufgebracht, normalerweise eine Edelstahlplatte. Die Silberflocken werden durch Biegen, Hacken oder Schaben geerntet und zur Wiederverwendung an einen Veredler geschickt. Der Versuch, den Silbergehalt der Restlösung deutlich unter 200 mg/l zu senken, ist ineffizient und kann zur Bildung von unerwünschtem Silbersulfid oder schädlichen schwefelhaltigen Nebenprodukten führen. Festbettzellen können Silber auf niedrigere Niveaus reduzieren, sind jedoch komplexer und teurer als Zellen mit zweidimensionalen Elektroden.
Silber kann aus der Lösung durch Fällung mit einem Material gewonnen werden, das ein unlösliches Silbersalz bildet. Die gebräuchlichsten Fällungsmittel sind Trinatriumtrimercaptotriazin (TMT) und verschiedene Sulfidsalze. Wenn ein Sulfidsalz verwendet wird, muss darauf geachtet werden, die Bildung von hochgiftigem Schwefelwasserstoff zu vermeiden. TMT ist eine inhärent sicherere Alternative, die kürzlich in der Fotoverarbeitungsindustrie eingeführt wurde. Niederschlag hat eine Rückgewinnungseffizienz von mehr als 99 %.
Metallersatzkartuschen (MRCs) ermöglichen das Fließen der silberhaltigen Lösung über eine fadenförmige Abscheidung aus Eisenmetall. Silberionen werden zu Silbermetall reduziert, wenn Eisen zu ionenlöslichen Spezies oxidiert wird. Der metallische Silberschlamm setzt sich am Boden der Kartusche ab. MRCs sind in Bereichen, in denen Eisen im Abwasser ein Problem darstellt, nicht geeignet. Dieses Verfahren hat eine Rückgewinnungseffizienz von mehr als 95 %.
Beim Ionenaustausch tauschen sich anionische Silberthiosulfatkomplexe mit anderen Anionen auf einem Harzbett aus. Wenn die Kapazität des Harzbetts erschöpft ist, wird zusätzliche Kapazität regeneriert, indem das Silber mit einer konzentrierten Thiosulfatlösung gestrippt wird oder das Silber unter sauren Bedingungen in Silbersulfid umgewandelt wird. Unter gut kontrollierten Bedingungen kann diese Technik Silber unter 1 mg/l senken. Der Ionenaustausch kann jedoch nur bei mit Silber und Thiosulfat verdünnten Lösungen durchgeführt werden. Die Säule ist äußerst empfindlich gegen Strippen, wenn die Thiosulfatkonzentration des Zuflusses zu hoch ist. Außerdem ist die Technik sehr arbeits- und geräteintensiv, was sie in der Praxis teuer macht.
Andere Photoabflusskontrolltechnologien
Die kostengünstigste Methode zur Behandlung von fotografischem Abwasser ist die biologische Behandlung in einer sekundären Abfallbehandlungsanlage (häufig als öffentliche Behandlungsanlage oder POTW bezeichnet). Mehrere Bestandteile oder Parameter von fotografischem Abwasser können durch Abwassereinleitungsgenehmigungen reguliert werden. Neben Silber umfassen andere übliche regulierte Parameter den pH-Wert, den chemischen Sauerstoffbedarf, den biologischen Sauerstoffbedarf und die gesamten gelösten Feststoffe. Mehrere Studien haben gezeigt, dass nach der biologischen Behandlung von Fotoverarbeitungsabfällen (einschließlich der geringen Menge an Silber, die nach einer angemessenen Silberrückgewinnung zurückbleibt) keine nachteiligen Auswirkungen auf die Vorfluter zu erwarten sind.
Andere Technologien wurden auf Photoverarbeitungsabfälle angewendet. Der Abtransport zur Behandlung in Verbrennungsöfen, Zementöfen oder einer anderen Endlagerung wird in einigen Regionen der Welt praktiziert. Einige Labors reduzieren das Volumen der abzutransportierenden Lösung durch Verdampfung oder Destillation. Andere oxidative Techniken wie Ozonierung, Elektrolyse, chemische Oxidation und Feuchtluftoxidation wurden auf Photoverarbeitungsabwässer angewendet.
Eine weitere wichtige Quelle für eine verringerte Umweltbelastung ist die Quellenreduzierung. Die Menge an Silber, die pro Quadratmeter in sensibilisierten Waren beschichtet ist, nimmt stetig ab, da neue Produktgenerationen auf den Markt kommen. Da der Silbergehalt in den Medien abnimmt, hat sich auch die Menge an Chemikalien verringert, die zur Verarbeitung einer bestimmten Film- oder Papierfläche erforderlich ist. Regenerierung und Wiederverwendung von Lösungsüberläufen haben auch zu einer geringeren Umweltbelastung pro Bild geführt. Beispielsweise beträgt die Menge an Farbentwicklungsmittel, die 1996 zur Entwicklung eines Quadratmeters Farbpapier benötigt wurde, weniger als 20 % der Menge, die 1980 benötigt wurde.
Abfallminimierung
Der Wunsch, festen Abfall zu minimieren, fördert Bemühungen, Materialien zu recyceln und wiederzuverwenden, anstatt sie auf Deponien zu entsorgen. Es gibt Recyclingprogramme für Tonerkartuschen, Filmkassetten, Einwegkameras usw. Recycling und Wiederverwendung von Verpackungen werden ebenfalls immer häufiger. Mehr Verpackungen und Ausrüstungsteile werden entsprechend gekennzeichnet, um effizientere Materialrecyclingprogramme zu ermöglichen.
Design der Lebenszyklusanalyse für die Umwelt
Alle oben diskutierten Probleme haben dazu geführt, dass der gesamte Lebenszyklus eines Produkts zunehmend berücksichtigt wird, von der Beschaffung natürlicher Ressourcen über die Herstellung der Produkte bis hin zur Behandlung von End-of-Life-Themen für diese Produkte. Zwei verwandte Analysewerkzeuge, Lebenszyklusanalyse und Design für die Umwelt, werden verwendet, um Umweltaspekte in den Entscheidungsprozess bei Produktdesign, -entwicklung und -verkauf einzubeziehen. Die Lebenszyklusanalyse berücksichtigt alle Inputs und Stoffströme für ein Produkt oder einen Prozess und versucht, die Auswirkungen verschiedener Optionen auf die Umwelt quantitativ zu messen. Umweltfreundliches Design berücksichtigt verschiedene Aspekte des Produktdesigns wie Recyclingfähigkeit, Wiederverwertbarkeit usw., um die Auswirkungen der Produktion oder Entsorgung der betreffenden Geräte auf die Umwelt zu minimieren.