Rozwiązania do oczyszczania ścieków w przemyśle farmaceutycznym

A portrait of Maheswaran Nair, wearing glasses, a dark suit, checkered shirt, and a navy tie, with a neutral grey background.

Odkąd pod koniec lat 90. pojawiły się obawy dotyczące potencjalnego ryzyka związanego z zanieczyszczeniem farmaceutykami, władze odpowiedzialne za ochronę środowiska zajęły się tą kwestią i wprowadziły politykę, która jest stale aktualizowana i ściśle egzekwowana. Jednak odpowiednie oczyszczanie ścieków powstających podczas eksploatacji zakładów produkcji farmaceutycznej nadal stanowi wyzwanie dla branży, ponieważ ogólne metody oczyszczania nie są w stanie usunąć śladowych ilości farmaceutyków, które mogą znaleźć się w ściekach.

Naturalnie, ze względu na ciągłe narażenie, życie wodne jest bardziej narażone na negatywny wpływ: Podczas gdy wykazano, że niektóre leki przeciwzapalne uszkadzają skrzela i płuca ryb, niektóre hormony lub związki naśladujące właściwości hormonów mogą je feminizować lub maskulinizować i stanowić zagrożenie dla ich populacji. Niedobór wody na niektórych obszarach doprowadził do ponownego wykorzystania ścieków, narażając ludzi na śladowe ilości farmaceutyków.

Branża doskonale rozumie negatywny wpływ zanieczyszczenia wody i jest zaangażowana w ochronę środowiska i przestrzeganie stale aktualizowanych norm. Jednak ogólne metody, zaprojektowane z myślą o szerokim zakresie potencjalnych odpadów, nie mają zastosowania do ich specyficznych potrzeb. Ścieki farmaceutyczne (PWW) są często mieszane z innymi rodzajami odpadów, a rodzaj i ilość wytwarzanych leków jest różna dla każdego zakładu. W rezultacie PWW mają zróżnicowaną charakterystykę i różnią się np. pod względem BZT, specyficznych pozostałości leków i wartości pH, wymagając metod oczyszczania, które są specjalnie ukierunkowane na określone rodzaje odpadów.

The image shows two distinct scenes: on the left, a worker is seen installing equipment in a facility with large ducts and industrial infrastructure. On the right, two workers in cleanroom suits operate equipment inside a sterile, glass-enclosed environment.

Istniejące rozwiązania w zakresie oczyszczania ścieków farmaceutycznych


Zamiast opracowywać całkowicie nowe podejścia, ważną strategią może być znalezienie obejścia opartego na istniejących rozwiązaniach - i w rezultacie zaoszczędzenie czasu i pieniędzy. Obejmowałoby to zbadanie już działających zakładów i zidentyfikowanie najlepszej dostępnej technologii dla podobnego projektu. Niektóre z konwencjonalnych metod (które można podzielić na obróbkę fizyczną, chemiczną, biologiczną i termiczną) usuwają przynajmniej niektóre farmaceutyki i mogą być już wystarczające.
Proces osadu czynnego jest powszechną (biologiczną) metodą oczyszczania, która wykorzystuje mikroorganizmy do degradacji związków organicznych w ściekach. Jednak zdolność do rozkładania zanieczyszczeń jest różna. Leki takie jak sulfametoksazol (antybiotyk), ibuprofen i kwas acetylosalicylowy (produkt rozpadu aspiryny) ulegają degradacji w ciągu 2-5 dni do 98%; leki przeciwpadaczkowe, takie jak gabapentyna, ulegają przynajmniej częściowej degradacji. Z drugiej strony roksytromycyna (antybiotyk) potrzebuje 5-10 dni na degradację, podczas gdy leki takie jak karbamazepina (lek przeciwpadaczkowy) i diazepam (lek psychoaktywny) nie wykazały znaczącej degradacji nawet po 20 dniach. Dlatego wymagane są alternatywne metody niszczenia śladowych ilości toksycznych leków w ściekach.

Innym realnym rozwiązaniem dla oczyszczania PWW jest zaawansowany proces membranowy w celu usunięcia lub skoncentrowania leków ze ścieków. Dwie szeroko stosowane technologie membranowe to nanofiltracja i odwrócona osmoza. Ponownie, skuteczność różni się w zależności od charakterystyki danych odpadów. Przy wielkości porów wynoszącej 0,002 mikrometra (2 nm), typowy filtr nanofiltracyjny jest w stanie usunąć większość substancji organicznych, prawie wszystkie wirusy, inne cząsteczki organiczne i szereg soli, ale nie jest w stanie odrzucić zanieczyszczeń o niższej masie cząsteczkowej. Można temu zaradzić, stosując filtrację membranową napędzaną ciśnieniem, zwaną odwróconą osmozą (typowy rozmiar porów filtra wynosi 0,1 nm). Proces membranowy zajmuje mniej miejsca, jest szybki w budowie dzięki dostępnym standaryzowanym, gotowym do użycia systemom, a zatem łatwiejszy do dostosowania w istniejących obiektach. Jednak zarówno sprzęt, jak i jego energochłonna eksploatacja są kosztowne, a oczyszczanie to nie jest procesem niszczenia, a jedynie oddziela i koncentruje zanieczyszczenia. Aby je usunąć, wymagany jest pewien rodzaj procesu niszczenia (utlenianie termiczne/chemiczne/aerobowe), a koncentrat musi zostać wywieziony lub odparowany w celu uzyskania zerowego zrzutu cieczy.

Zaawansowany proces utleniania (AOP) to metoda, która albo niszczy zanieczyszczenia, albo przekształca substancje nieulegające biodegradacji w biodegradowalne. AOP jest odpowiedzią na większość opornych leków, które wymykają się utlenianiu tlenowemu, utlenianiu chemicznemu lub procesowi membranowemu.

W oparciu o charakterystykę pozostałości leku w ściekach, dostępnych jest wiele opcji oczyszczania. Jednak każda z nich ma swoje zalety i wady: Odnoszą się one tylko do niektórych rodzajów odpadów i mogą wymagać połączenia, aby skutecznie zapobiegać zanieczyszczeniu wody. Są też drogie we wdrożeniu i eksploatacji - nawet jeśli część inwestycji można odzyskać poprzez recykling wody do procesów niekrytycznych. Zwłaszcza w przypadku modernizacji istniejących obiektów należy również wziąć pod uwagę ograniczenia przestrzenne.
The image shows a modern building with a sleek, curved design featuring large glass windows and white exterior panels. The building appears to be an office or institutional facility, illuminated from within during dusk or early evening.

Od identyfikacji przez testowanie do wdrożenia


Ponieważ nie istnieje kompleksowe rozwiązanie mające zastosowanie do każdego rodzaju zakładu produkcji farmaceutycznej, należy zidentyfikować "najlepszą dostępną technologię", aby zapewnić ochronę środowiska i pewny zwrot z inwestycji. Zarówno z perspektywy technicznej, jak i biznesowej, przed wdrożeniem systemu komercyjnego należy wziąć pod uwagę wiele zmiennych, co wymaga etapowego planu realizacji i testów w rzeczywistym środowisku. Z perspektywy Exyte ścieżka rozwoju dla każdego obiektu musi obejmować ocenę zarówno istniejących systemów, jak i charakterystyki PWW oraz pilotażowego systemu testowego w celu oszacowania kosztów i wydajności, zidentyfikowania potencjalnych problemów operacyjnych i oceny wymagań zautomatyzowanego rozwiązania na pełną skalę.
Exyte jest w stanie zapewnić pełen zakres usług wymaganych dla takich projektów: analizę sytuacji środowiskowej i przeprowadzenie badania procesu, opracowanie koncepcji, a następnie szczegółowego projektu, podjęcie niezbędnych konstrukcji i instalacji, a nawet uruchomienie i certyfikację całego systemu. Wykorzystując swoją globalną sieć inżynierów i technologów, zlokalizowanych we wszystkich głównych regionach (APAC, EMEA, AMER) i dobrze połączonych z producentami sprzętu i dostawcami technologii, Exyte może zidentyfikować, przetestować i ostatecznie wdrożyć optymalne rozwiązanie dla każdego projektu.

Przepisy często i tak nie pozostawiają dużego wyboru, ale ochrona środowiska, w którym żyjemy i pracujemy, powinna leżeć w naszym najlepszym interesie. Exyte jest zaangażowana w tę ochronę i czuje się dobrze przygotowana do wspierania wysiłków naszych klientów w tym zakresie dzięki pełnemu zakresowi usług i globalnej wiedzy inżynierskiej.


O Maheswaranie Nairze

Maheswaran Nair jest inżynierem chemii z ponad 30-letnim doświadczeniem w zakresie oczyszczania wody i ścieków w zakładach zaawansowanych technologii i segmencie Life Science. Był kluczowym członkiem zespołu technicznego w kilku projektach obejmujących wysoce zaawansowane systemy oczyszczania wody i ścieków o wysokiej czystości w Singapurze, Malezji, Stanach Zjednoczonych i Chinach.