Čištění oxidem uhličitým

I když laikovi se může zdát představa čištění oděvních součástí sodovkou nemožnou,  přesto je v oboru chemického čištění technologie, která využívá oxid uhličitý známa a používána. Snad vás,  odborníky v oboru chemického čištění ,zaujme níže uvedený text i když je zřejmé, že pro náš obor je bohužel nepoužitelný.

Rozvoj CO2 nastal v 19. a 20. století a to převážně v potravinářském průmyslu. Používal se nejprve ke stáčení piva a v polovině dvacátého století se začal využívat při přípravě osvěžujících nápojů všeho druhu. Velký význam má i jeho použití v protipožárních zařízeních, konkrétně se jim plní hasicí přístroje.

Do čistírenství se oxid uhličitý dostal přes metalurgii, kde byla technologie oxidu uhličitého využívána k odmašťování ocelových materiálů. Pro svoji schopnost odmašťovat zaujal oxid uhličitý čistírenské odborníky a začalo se s vývojem technologie v oboru chemického čištění oděvů.

Postupným vývojem byly vytyčeny dva způsoby možností aplikací:

a) Čištění pomocí nadkritického CO2, tj. stlačeného plynu v kapalinách

b) Čištění pomocí nestlačeného – zkapalněného plynu.

Ad a) Tyto technologie mají základ ve využití poznatků z pokusů, které byly vyhrazeny vojenským účelům a byly přísně utajované. Po skončení studené války v roce 1989 byl přijat v Americe zákon, který umožňoval využití vojenských poznatků v civilním sektoru. Jedné takovéto tajné technologie se ujala firma Hughes Enviromental Systems Inc. Výstupem tohoto výzkumu byl patent udělený 22. 2. 1996 pro firmu Hughes Aircraft CO USA pod názvem „Dry Cleaning of Clothes wish Liquid Carbon Dioxide Under Stiring.“ Technologie čištění pomocí nadkritického C02, se neosvědčila a skončila laboratorními pokusy. Nadkritický stav je zvláštní stav hmoty mezi plynnou a kapalnou fází.

Ad b) technologie pomocí zkapalněného oxidu uhličitého se jevila jako správná cesta. Již v roce 1995 přešla firma Hughes Aircraft na tuto technologii a představila veřejnosti prototyp stroje, který pracoval na principu tohoto patentu. Představený prototyp byl odlišný od dosud známých chemických čisticích strojů. Neměl otáčivý buben, mechanický účinek byl vyvozován tlakem zkapalněného oxidu uhličitého tryskou na šatstvo uložené v pevném bubnu. Znečištěný oxid uhličitý byl čerpán přes filtr, kde byl vyčištěn a byl vrácen do tlakové nádoby. Takto zkonstruovaný stroj nevykazoval výrazné zlepšení v oboru, neměl požadovaný účinek, byl postupně vylepšován. V roce 1999 byl předveden v praxi již stroj výrazně modifikovaný. V současné době byl v čistírně v praxi předveden obdobný stroj od firmy Miccel Technologies. Měl již otáčivý buben, ale pracoval na stejném principu jako stroj s pevným bubnem. Který stroj byl účinnější a kvalitnější, nelze hodnotit, to musíme nechat na zákazníkovi. Čisticí schopnost – účinnost kapalného oxidu uhličitého byla velice nízká. Ukázalo se, že lázeň potřebuje zesilovač. Dalším nedostatkem bylo, že konstrukce stroje musela vyhovovat vysokým tlakům. Aby bylo možné pracovat s kapalným C02 musel být v bubnu dodržován tlak 50 – 60 barů, což odpovídá specifické hmotnosti KWL. Teplota čisticího procesu byla 15°C. Z tohoto důvodu byl u prvního stroje použit buben neotáčivý. Až konstruktéři tento problém vyřešili, byl vyvinut stroj s otáčivým bubnem.

Průběh čisticího procesu musel být obdobný procesům čištění v KWL. Jinak nemohlo dojít k odstranění tukových, barevných, škrobových nečistot a skvrn bílkovinového původu. Chyběl vhodný zesilovač. V tomto okamžiku se těžiště vývoje přesunulo do Evropy a to do Německa. V Německu podrobně sledoval postup vývoje Institut Hohenstein. Již v roce 1993 založil skupinu pro využití oxidu uhličitého v čistírenství. Na tomto úkolu spolupracoval institut s firmou Linde a dokonce na vývoj obdrželi státní zakázku od Spolkového ministerstva pro školství, vědu a výzkum. Součástí zakázky byl i vývoj vhodného zesilovače. Vývoj byl ukončen v roce 2004 a veřejnosti byl předveden ve spolupráci s firmou Elektrolux nový čistírenský stroj s technologií oxidu uhličitého. Před vlastním čištěním bylo nutno do stroje pumpou vstříknout vyvinutý zesilovač. Zkoušky dopadly velice dobře a v roce 2007 již bylo v provozu asi 10 čisticích strojů.

V současné době jsou v USA v provozu stovky čistírenských strojů, které pracují s oxidem uhličitým. V Evropě, i když měla velký podíl na vývoji a vylepšení technologie, pracuje takovýchto strojů málo. Technologie zatím neprorazila. Předně je to dáno investičními náklady na výstavbu nové čistírny. Odhad investičních nákladů při realizaci této technologie je asi 400 000 – 500 000 EUR. (asi 12 mil. Kč). Pro srovnání, běžná technologie čistírny používající rozpouštědlo PER je kolem 1 mil. Kč. Dalším nepříznivým faktorem je tvrzení ochránců životního prostředí, že se jedná o technologii nepříznivou životnímu prostředí. Vinen je oxid uhličitý, který způsobuje nežádoucí změny klimatu. Vezmeme-li do úvahy počet instalovaných čistírenských strojů a výši úniku rozpouštědla do ovzduší 1-2%, pak je zřejmé, že obavy jsou liché. Daleko větší vliv na životní prostředí vlivem úniků oxidu uhličitého má automobilová doprava. Vliv chemických čistíren je zanedbatelný. Dalším faktorem je dle mínění odpůrců této technologie výše provozních nákladů. To skutečně platilo pro staré stroje. V současných strojích se podařilo snížit hodnotu ztráty rozpouštědla na cca 1-2%, takže roční provozní náklady klesly na 3000 – 4000 EUR. Což je hodnota pro chemické čištění přijatelná. Samozřejmě na západ od našich hranic.

Moderní chemický čisticí stroj pracující s mediem oxid uhličitý vypadá vzhledově jako řadový, normální chemický čisticí stroj. Jeho konstrukce je ale podstatně robustnější. Je to dáno faktem, že pracovní tlak v bubnu je kolem 65 bar. Stroj je vybaven zásobníkem zkapalněného oxidu a destilátorem.

Technologie chemického čištění je obdobná rozpouštědlům PER a KWL. Do bubnu na zboží se ze zásobníku přivede tekutý oxid, ten smočí zboží a vnikne hluboko do jeho struktury. Přidá se zesilovač. Teplota čištění je asi 15°C. Po čištění se znečištěný oxid přečerpá do destilátoru. Destilace neprobíhá změnou teploty jak u jiných rozpouštědel, ale změnou tlaku. Touto změnou přejde oxid do plynné fáze, zatímco nečistoty zůstanou tekuté. Oxid v plynném stavu se stlačí v kompresoru, kde opět zkapalní a natlačí se zpět do nádrže. Nečistoty se odstraní z destilátoru zvláštním potrubím do samostatného zásobníku.

Technologie je vhodná na všechny materiály, čistí šetrným způsobem a dokonale čistí zvláště usně a kožešiny. Je to dáno vlastnosti oxidu, kdy tento proniká při čištění hluboko do struktury usní a dokonale odstraní nečistoty. Oxid nepoškozuje nášivky ani kovové aplikace. Velká výhoda této technologie se objevila při zkouškách čištění lůžkovin. Je velice výhodná pro alergiky, neboť ve spojení s mokrým čištěním likviduje dokonale roztoče a navíc způsobuje, že takto ošetřené lůžkoviny vydrží bez roztočů dalších 70 dní.

Literatura:

VAŠÍČEK Radek. Čistírenská chemie, TZÚ Brno 2014