산업용 멤브레인은 순환 경제에 어떻게 기여할까요?

오랜 교대근무를 마치고 제조 공장에 서서 수백 갤런의 공정수가 근처 처리 시스템으로 배수되는 것을 지켜본 적이 있다면 다음과 같은 의문이 들 것입니다. 그 모든 폐기물은 어디로 가는지, 그리고 여기서 더 많은 것을 얻을 수 있을까? 너무 오랫동안 산업 운영에서는 물, 화학 물질, 심지어 부산물까지 일회용품으로 처리해 왔으며 지금까지 유한한 자원을 활용하여 생산을 계속 진행하고 사용된 재료를 멀리 보냈습니다. 산업용 멤브레인 공급업체로서 저는 지난 12년 동안 이러한 선형 "수취-생산-폐기물" 모델에 불만을 갖고 있는 공장 관리자, 공정 엔지니어 및 지속가능성 책임자와 대화를 나누었습니다. 좋은 소식이요? 산업용 멤브레인은 모든 재료가 최소한의 폐기물로 재사용, 재활용 및 용도 변경되는 순환 경제를 구축하기 위한 가장 강력한 도구 중 하나로 조용히 자리잡고 있습니다.

순환 경제가 기존 산업 플레이북과 다른 점부터 살펴보겠습니다. 선형 모델은 원자재를 가져와서 제품으로 바꾸고, 판매되거나 사용되지 않는 것은 모두 폐기합니다. 순환 모델은 가능한 한 오랫동안 재료를 사용하고, 그로부터 최대의 가치를 추출한 다음, 수명이 끝나면 제품을 회수하고 재생성합니다. 일부 부문에서는 물 사용만으로도 공장 운영 비용의 20%를 차지할 수 있고 화학 물질 손실로 인해 연간 간접비가 수백만 달러에 달할 수 있는 산업 운영의 경우 이러한 변화는 지구에만 좋은 것은 아닙니다. 그것은 경쟁 우위입니다. 멤브레인이 필요한 곳입니다. 이러한 얇고 선택적인 장벽은 증류나 증발과 같은 오래된 공정에 드는 열이나 에너지 비용 없이 액체와 가스에서 분자, 이온, 입자를 분리합니다. 순환성을 완벽하게 만드는 것은 손실될 수 있는 리소스를 복구하고 재사용하는 능력입니다.

예를 들어 공업용수를 생각해 보세요. 많은 공장에서는 냉각, 청소, 처리를 위해 물을 사용한 후 소량의 화학물질, 중금속 또는 유기물로 오염되어 있기 때문에 물을 처리장으로 보내고 방류만 합니다. 기존의 수처리는 재사용 기준이 아닌 규제 한도만 충족하는 경우가 많습니다. 멤브레인은 그것을 변화시킵니다. 역삼투(RO) 및 한외여과(UF) 멤브레인은 사용된 공정수에서 오염 물질의 99.9%를 필터링하여 생산 주기에서 재사용할 수 있을 만큼 순수한 물로 전환할 수 있습니다. 유럽 ​​물 협회(European Water Association)의 2022년 연구에 따르면 멤브레인 기반 물 재사용을 채택한 시설은 담수 섭취량을 최대 60%까지 줄이고 첫 3년 동안 폐수 배출량도 같은 수준으로 줄인 것으로 나타났습니다. 매일 100만 리터의 물을 처리하는 식품 및 음료 공장의 경우, 600,000리터의 물은 더 이상 새로운 물 공급 및 처리가 필요하지 않으며, 600,000리터의 폐기물은 하류로 보내지지 않습니다.

그러나 막의 원형 초능력은 물에만 국한되지 않습니다. 또한 폐기될 고가치 화학물질도 회수합니다. 예를 들어, 금속 마감 산업에서는 부품이 산, 염기, 금속염을 함유한 용액으로 코팅되는 경우가 많습니다. 사용 후 이러한 용액은 환경 및 비용에 영향을 미치는 유해 폐기물로 처리됩니다. 멤브레인은 깨끗한 화학 용액과 오염 물질을 분리할 수 있어 코팅 용액을 직접 재사용할 수 있고, 회수된 금속염은 판매하거나 재처리할 수 있습니다. 몇 년 전에 우리가 함께 일했던 대형 자동차 부품 제조업체는 새로운 니켈 도금 솔루션에 연간 120만 달러를 지출하고 유해 폐기물 처리에 800,000달러를 지출했습니다. 멤브레인 시스템을 설치한 후 새로운 화학물질 구매를 85% 줄이고 유해 폐기물 흐름을 완전히 제거했습니다. 이는 단순히 폐기물을 줄이는 것이 아니라 비용 센터를 수익원으로 바꾸는 것입니다. 이 모든 것은 멤브레인 기술을 통해 가능합니다.

물론 모든 산업 환경에서 멤브레인이 쉬운 것은 아닙니다. 많은 공정 흐름은 고온에서 실행되거나 표준 멤브레인 재료를 분해할 수 있는 산화 오염물질을 함유하고 있어 수명이 짧고 재사용이 불가능합니다. 이것이 바로 우리가 가장 까다로운 작동 조건을 처리할 수 있도록 설계된 특수 멤브레인 라인을 개발한 이유입니다. 식품 및 음료 저온살균, 의약품 제조, 발전소 냉각 분야에서 흔히 볼 수 있는 고온 공정 흐름을 사용하는 시설의 경우Pro-Therm 특수 고온 저항성 멤브레인 요소선택성이나 플럭스 성능을 잃지 않고 최대 120°C의 온도를 견딥니다. 고열 응용 분야에서 1년 이내에 핀홀이 생기거나 효율성이 떨어질 수 있는 표준 멤브레인과 달리 Pro-Therm 멤브레인은 수명이 3~5배 더 길어 교체 폐기물을 줄이고 공정을 일관되게 운영합니다.

표백, 소독 및 화학 합성에 사용되는 염소, 과산화수소 또는 과황산염과 같은 산화제는 멤브레인 성능에 대한 또 다른 주요 과제입니다. 대부분의 표준 폴리아미드 RO 멤브레인은 소량의 산화제에 노출되면 분해되므로 자주 교체해야 합니다. 우리의산화에 강한 독특한 멤브레인 요소 8040최대 10,000ppm-hours 농도의 산화제에 대한 지속적인 노출을 분해 없이 견딜 수 있도록 설계되었습니다. 직물 가공에 염소 표백을 사용하는 섬유 공장의 경우 이 멤브레인을 사용하면 표백 용액을 회수 및 재사용하여 화학 물질 사용을 70% 줄이고 폐수의 산화제 부하를 같은 양만큼 줄여 한때 유해한 화학 물질을 지역 수로에 방출했던 공정의 루프를 닫을 수 있습니다.

고온과 내산화성이 모두 필요한 작업을 위해 당사는Pro-CR 특수 산화 방지 멤브레인 요소두 세계의 장점을 모두 제공합니다. 일반적인 산화제의 분해를 방지하면서 최대 100°C의 온도에서 안정적으로 작동하도록 설계되어 열과 화학적 순도가 모두 중요한 제약 공정에 이상적이며 규제 순환성 요구 사항을 충족하기 위해 모든 재료를 회수하고 재사용해야 합니다. 산업 시스템에서 가장 널리 사용되는 요소 중 하나인 8040 크기의 요소도 순환성을 위해 제작되었습니다.고온에 강한 8040 고유한 멤브레인 요소그리고독특한 산화 방지 멤브레인 8040쉽게 청소하고 유지 관리할 수 있도록 설계되어 더 오랫동안 서비스를 유지하고, 수명이 다한 경우 수명이 다한 멤브레인 재활용 시설에서 처리할 수 있는 재활용 가능한 재료로 만들어지므로 멤브레인 자체의 루프를 더욱 닫을 수 있습니다.

원형 산업용 멤브레인에서 자주 간과되는 또 다른 측면은 에너지 순환성에서의 역할입니다. 많은 산업 공정에서 에너지는 공정 흐름을 가열하거나 냉각하는 데 사용되며 폐열은 대기 중으로 손실되는 경우가 많습니다. 멤브레인 시스템은 폐열을 회수하도록 최적화되어 공정 가열에 필요한 에너지를 줄일 수 있습니다. 예를 들어, 막이 액체 흐름을 두 부분(하나는 농축, 다른 하나는 투과)으로 분리할 때 두 흐름의 온도를 사용하여 들어오는 원자재를 예열하여 공장 보일러나 냉각기에 대한 에너지 부하를 줄일 수 있습니다. 우리와 파트너십을 맺은 펄프 및 제지 공장은 이 접근 방식을 사용하여 막수 재사용을 폐열 회수 시스템과 통합함으로써 연간 에너지 사용량을 12% 줄였습니다. 이는 에너지가 낭비되지 않고 시스템에 유지된다는 것입니다. 이는 순환 경제의 또 다른 핵심 원칙입니다.

물론 멤브레인 기술을 채택하는 데 어려움이 없는 것은 아닙니다. 초기 비용이 장벽이 될 수 있으며 많은 사람들이 멤브레인 시스템을 기존 프로세스에 통합하는 방법을 잘 모른다는 공장 관리자의 말을 들었습니다. 그러나 수학은 빠르게 합산됩니다. 새로운 고객과 협력할 때 우리는 프로세스 감사부터 시작합니다. 기존 폐기물 흐름을 테스트하고, 어떤 자원을 회수할 수 있는지 파악하고, 고객의 요구에 맞는 맞춤형 멤브레인 시스템을 설계합니다. 대부분의 시설에서 물과 화학물질 구매 감소, 폐기물 처리 비용 절감, 회수된 자재를 통한 새로운 수익 덕분에 투자 수익은 2~4년입니다. 또한 정기적인 청소 및 성능 점검을 포함한 유연한 서비스 및 유지 관리 프로그램을 제공하여 멤브레인의 효율성을 유지하고 수명을 최대한 연장합니다.

보다 순환적인 세계 경제로 나아가면서 산업용 멤브레인은 폐기물을 가치로 바꾸는 데 중요한 역할을 할 것입니다. 그것들은 단순한 장비가 아니라 "낭비"의 의미를 재정의하는 도구입니다. 즉, 나중에 생각하는 것이 아니라 놓친 자원입니다. 선형에서 원형으로 전환할 준비가 된 시설을 위해 당사의 특수 멤브레인 라인은 가장 까다로운 산업 조건도 처리할 수 있도록 구축되어 비용을 절감하고 지속 가능성 목표를 달성하며 보다 탄력적인 세계 경제에 기여하도록 돕습니다.

산업용 멤브레인이 어떻게 공정을 변화시키고, 귀중한 자원을 회수하고, 운영을 순환성에 더 가깝게 만들 수 있는지 알아보고 싶다면 저희가 도와드리겠습니다. 특정 요구 사항에 대해 논의하려면 당사 팀에 문의하세요.

참고자료:

1. 유럽 ​​물 협회. (2022).산업용수 재사용: 순환 경제 응용 분야를 위한 멤브레인 기술. 브뤼셀: EWA 간행물.
2. 국제물협회. (2021).산업 폐기물 흐름에서 자원 회수를 위한 막 분리. 런던: IWA 출판.
3. 유엔산업개발기구. (2020). 산업의 순환경제: 멤브레인 기술의 역할. 비엔나: UNIDO.
4. 미국 멤브레인 기술 협회. (2023). 고온 및 산화 산업 공정을 위한 특수 멤브레인. 알링턴: AMTA.