Kimmuh.com

Temiz üretim (TÜ) kavramı ve TÜ’nün endüstriyel çever kirliliği azaltılması / önlenmesindeki önemi daha önceki yazılarda (Endüstri&Otomasyon, Ekim’99 ve Kasım’99) açıklanmıştı. Bu yazımızda TÜ kavramının endüstriyel uygulamalarda sağlayacağı somut faydalara örnek olması açısından ABD’de gerçekleştirilmiş iki TÜ çalışmasına yer verdik. Bunlardan birincisi bir elektrokaplama fabrikasındaki atıksu kullanımını azaltmaya yönelik olarak gerçekleştirilen üretim sürecindeki değişiklikleri kapsamaktadır. İkinci örnekte ise yazıcılarda kullanılan litrografik mürekkep atıkların kullanım sürecinde yapılan değişikliklerle azaltılmasına yöneliktir.

Elektrokaplama Fabrikasında Atık Su Miktarını Azaltma

Orbel Co. küçük metal parçalarının kaplanması konusunda uzmanlaşmış bir kuruluştur. TÜ uygulaması sonucu yapılan son düzenlemeler ile işlem suyu kullanımında yaklaşık % 45 azaltma elde edilmiş, çinkonun atık sudan tamamen uzaklaştırılması sağlanmıştır. Bilindiği gibi, elektro kaplama endüstrisinde kullanılan suyun kalitesi oldukça önemlidir. Bu çalışmada, kaplama sonrası gereken yıkama işlemi basamaklarınınsırası yeniden düzenlenmiş, kirlenen su miktarı azaltılmış ve kirlenen su arıtıldıktan sonra yeniden işleme eklenmiştir. Metal, tuz ve yağ’ın atık sudan ayrılıp yeniden kullanımı sağlanmıştır. Aslında bu çalışma işlem basamaklarının sırasının yeniden düzenlenmesinden başka bir şey değildir. Pahalı ve yeni ekipmanların kullanımından ve kaplama endüstrisinde kullanılan kimyasal miktarını artırmaktan özellikle kaçınılmıştır. Özetle, sistemin iki yaklaşım ile iyileştirilmesi yoluna gidilmiştir.
1. Daha önce bir adet olan kaplama yıkama tankı üç ayrı tanka bölünmüş, bu su tüketimini % 95 azaltmıştır. Yıkamada daha az su kullanılması ile, atık su miktarında da azalma olmuştur. Atıksu arıtıldıktan sonra kaplama tankına geri döndürülmüştür.
2. Temizleme ve asitleme tanklarını terkeden su tekrar temizleme tankına geri döndürülmüştür.

Bu düzenlemeler ile başlıca şu avantajlar elde edilmiştir:

1. Yıllık baz (asiditeyi azaltmak için) kullanımı yaklaşık 3500 kilogram azalmıştır.
2. Su kullanımındaki azalmadan elde edilen ekonomik gelir ile atık su arıtımı için daha fazla harcama yapılabilmiştir.
3. Nikel kaplama tankına temiz su girişi tamamen iptal edilmiş olduğundan, son çıkış atık suyunda nikel konsantrasyonu sıfıra düşmüştür.
Su, işletme içerisinde yeniden kullanılabilir bir kaynak haline dönüştürülmüş aynı zamanda pekçok maddenin atık sudan geri kazanımı da sağlanmıştır. Örneğin, geri kazanılan yağlar yakıt olarak kullanılmakta, tuz ile doygun atık su ise derin kuyularda arıtılmaktadır. Bu tür düzenlemeler sadece elektro kaplama fabrikalarını değil genel olarak tüm metal işletmelerinde kullanılabilir.
Bu değişikliklerle elde edilen gelişmeleri belirlemek için atık sudaki nikel, bakır ve çinko düzeyi ile atık su debisi ölçülmüştür. Bu ölçümler Tablo 1ve 2’de özetlenmiştir.
Tablo 1. Metal Kaplama Atık Suyundaki Analiz Sonuçları

Tablo 2. Metal Kaplama İşlemindeki Su Tüketimi

Günlük su tüketimi yılın her günü aynı seviyede olduğundan su tüketim miktarı mevsimsel değildir. Su kullanımındaki azalma ile tanklarda lekelenme ve oksidasyon gözlenmiştir. Bunun nedeni ise sudaki kimyasal madde konsantrasyonunun artmasıdır. Buproblemi çözmek için tanklarda karıştırma daha etkili hale getirilerek, kimyasalların konsantrasyonunu düşürme amaçlı temiz su kullanımı engellenmiştir.
Atık sudan ayrılan kimi maddelerin ekonomik değerlerinin olduğu da saptanmıştır. Ancak, geri kazanımı yapılan bu maddeler miktarca az olduğundan çok önemli kazançların elde edilmesi beklenmemelidir. Tablo 3’de eski sistemle yeni sistemin giderleri karşılaştırılmıştır.
Tablo 3. Yeni ve Eski Sistemin Gider Karşılaştırımı

Tablo 3’de de görüldüğü üzere yıllık giderlerde yaklaşık 8000 dolarlık bir tasarrufö yapılan basit ancak mantıklı düzenlemelerle elde edilmiştir. Sonuç olarak atık su toplama (kanalizasyon) sistemlerine sıfır deşarj bugün için zor olsa da, yapılan iyileştirme ve yeni düzenlemeler bu amaca biraz daha yakınlaşılmıştır. Şu anda en önemli konu çözünmüş katıların giderilmesi olup, bu konu şimdilik karbonlu filtrelerle çözülmüştür. Kullanılan filtrelerin tekrar kazanımı veya başka bir amaçla kullanımı ise Orbel tarafından araştırılmaktadır.

Litrografik Mürekkebin Geri Kazanımı

Bugün kapasitesi büyük olan yazıcı makinalarından gündelik işlemler sonucu çok önemli miktarlarda mürekkep atığının çıktığı saptanmıştır. Ne yazık ki her mürekkep tipi geri kazanıma uygun değildir. Ancak, dünyada yaygın olarak kullanılan bazı mürekkepler geri kazanıma uygun olup bunlar arasında HEATSET (magazinler), NONHEAT NEWS (gazeteler) ve FORMS INKS (ticari) sayılabilir. Bu çalışmada kapalı devre mürekkep kullanımı ve geri kazanımı Ohio’daki bir grup yazıcı üzerinde denenmiş ve olumlu sonuçlar elde edilmiştir. Renkli ve siyah mürekepler geri kazanımla siyah mürekkebe dönüştürülmüş ve aynı yazıcılar tarafında kullanılması sağlanmıştır. Mürekkebin geri kazanımı işlem olarak Şekil 1’de açıklanmıştır.

Şekil 1. Mürekkep geri kazanımı işlemi

Yazıcı mürekkebinin en önemli özellikleri arasında akışkanlığı ve baskıya uygunluğu bulunmaktadır. Mürekkebin içeriğindeki katı parçacıkların 0.1 mikrondan daha büyük olmaması gereklidir. Atık mürekkebin içeriğinde ise kağıt tozu ve diğer yabancı maddeler gibi büyük parçacıklar bulunur. Bu nedenleö büyük parçacıkların atık mürekkepten ayrılması çok önemlidir. Atık mürekkebin katı parçacıklardan ayrılması için filtrelerden geçirilmesi gereklidir (Şekil 1’e bakınız). Şekil 1’de gösterilen işlemde renkli ve siyah mürekkep birlikte işleme alınıp siyah mürekkebe dönüştürülmektedir. Geri kazanılmış mürekkebin eknomik değerinin yanısıra, kalite olarak da kullanılmamış mürekkepten daha iyi olduğu saptanmıştır.

Uygulama
Atık mürekkep pek çok farklı kaynaktan gelmekte olup hava yoluyla taşınan parçacıklarla ve kağıt tozu ile kirlenir. Basımevlerinde mürekkep şişelerinde arta kalan mürekkep yeni mürekkep ile karıştırılmayıp atılır. Atık mürekkebin % 100 geri kazanımı mümkündür. Filtreler yardımı ile kağıt tozları tutulur ve yaklaşık 15 kilogram filtre torba 15000 kilogram mürekkebin geri kazanımı için kullanılabilir. Geri kazanım esnasında katkı maddeleri ile geri kazanılan mürekkebin hacmi arttırılabilir. Örneğin IES (Ink Engineering Systems) tesislerinde yapılan pilot çalışmada yaklaşık 10 varil atık mürekkepten 12 varil Nonheat News, 12 varil Heatset Uncoated, 16 varil Heatset Coated mürekkep, katkı maddelerinin eklenmesi sonucu, elde edilmiştir. Atık mürekkep için kullanilan katkı maddeleri konsantre pigmentler ve verniktir. Bu tip uygulamalar boya endüstrisi için de geçerli olup, boya endüstrisinde de uygulamaya alınabilir.

Örnek Çalışma
Yazıcıdan toplanan siyah mürekkep kimyasal analizi yapıldıktan sonra geri döndürme çalışmasına alınmak üzere hazırlanmıştır. Örnek miktarı birden fazla varil olup, IES’de karıştırılmıştır. Analizler yapılmış ve daha sonra mürekkepteki kirleticiler ayırılmıştır. Bu karışıma daha sonra pigment ve vernik katkı maddeleri eklenmiştir. Kirleticilerin arıtımında süzgeçten ve filtreden geçirme işlemleri uygulanmış (Şekil 1) ve atık mürekkep yazıcıların kullanabileceği kalitede mürekkep üretilmiştir. Atık mürekkebin arıtılmasının ardından pek çok kalite kontrol testlerinin uygulanması gereklidir. Mürekkebin akışkanlığı ve baskıda kullanımı en önemli özellikleridir. Bunun için aşağıdaki işlemler yapılır:
1. Mürekkebin yapışkanlığı testi
2. Mürekkebin akışkanlığı testi
3. Katı parçacıkların büyüklüğünün belirlenmesi
4. Renk testi
5. Baskıya uygunluk testi
Bu işlemlerin tamamlanmasının ardından, mürekkep deneme baskısına alınır. Deneme kullanımından sonra mürekkep üretim kullanıma hazırlanır.

Bu çalışma esnasında, IES tarafından 5 adet yazıcıdan toplanmış 37000 kilogram mürekkep yeniden kazanılmıştır. Geri kazanılan mürekkebin kalitesi baskıda yeniden kullanılmaya uygun bulunmuş, hatta kullanılmış mürekkepten daha kaliteli olduğu saptanmıştır. Bu nedenle kullanılmamış ve geri kazanılmış mürekkebin karıştırılarak yazıcılarda daha kaliteli mürekkeplerin kullanımını da önerilmiştir. Baskı kalitesi çok yüksek olan geri kazanılmış mürekkebin aynı standartlarla üretimi için atık mürekkebin kalite standartları da kurulmuştur. Atık mürekkepler farklı renklerde ve kalitede mürekkeplerin karışımı olduğundan arıtılmadan önce belli bir standarda getirilmesi oldukça karışık ve zor bir iştir. Bu amaçla pek çok laboratuvar testi geliştirilmiştir.

Bu çalışma ile ortaya çıkan gelir/gider tablosu aşağıda verilmiştir.

Tablo 4. Mürekkebin Yakılarak Giderilmesi ile Geri Kazanımının Karşılaştırılması

Yapılan bir araştırmaya göre Atlanta, Georgia ve Chicago bölgesindeki litrografik yazıcıların % 65’i atık mürekkep üretmekte, %23’ü atıklarını toplamakta, % 12’si mürekkebi üreten firmaya geri göndermektedir. Yapılan hesaplamalar sonucu ise yılda 134000 kg atık mürekkebin Atlanta bölgesinde atıldığı, bu miktarın Chicago bölgesinde 874000 kg olduğu saptanmıştır. IES bu nedenle yazıcıların yoğun olarak kullanıldığı yayıncılık endüstrisinde aktivitelerini genişletmeye çalışmaktadır.

Endüstri ve Otomasyon dergisinin bundan sonra çıkacak sayılarında da TÜ’in endüstri ile nasıl buluştuğunu ve benimsenmesi ile elde edilen hammadde kullanımının azaltılması ile çevre korumaya yönelik faydalarını içeren yazıları okuyacaksınız.

Kaynakça
U.S. EPA. Ağustos 1993. Innovative Clean Technologies Case Studies. Office of Research and Development, Washington DC.

…………………………….

Uludağ-Demirer S. ve Demirer G.N.,

“Endüstride Temiz Üretim (TÜ) Uygulamaları”,

Endüstri ve Otomasyon, No: 33, Aralık 1999, 88-90.