Řešení pro čištění odpadních vod ve farmaceutickém průmyslu

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

Od chvíle, kdy byly na konci 90. let vzneseny obavy z potenciálních rizik farmaceutického znečištění, se touto problematikou zabývají orgány ochrany životního prostředí, které zavedly politiky průběžně aktualizované a přísně vymáhané. Správné čištění odpadních vod vznikajících při provozu zařízení pro farmaceutickou výrobu však pro toto odvětví stále představuje výzvu, protože běžné metody čištění nedokážou odstranit stopová množství léčiv, která se mohou dostat do odtékající vody.

Je přirozené, že vzhledem k neustálé expozici je u vodních organismů vyšší riziko negativních účinků: bylo prokázáno, že některé protizánětlivé léčivo poškozuje žábry a plíce ryb, zatímco některé hormony nebo sloučeniny napodobující vlastnosti hormonů je mohou feminizovat nebo maskulinizovat a ohrožují jejich populaci. Nedostatek vody v některých oblastech vedl k praxi opětovného využívání odpadních vod, čímž jsou stopovým množstvím léčiv vystaveni i lidé.

Odvětví si negativní dopad znečištění vody velmi dobře uvědomuje a je odhodláno chránit životní prostředí a dodržovat průběžně aktualizované normy. Obecné metody, navržené tak, aby řešily široké spektrum potenciálních odpadů, však nejsou použitelné pro jeho specifické potřeby. Farmaceutická odpadní voda (PWW) se často mísí s jinými druhy odpadu a typ i množství vyráběných léčiv se v jednotlivých provozech liší. V důsledku toho má PWW rozmanité charakteristiky a liší se např. z hlediska BSK, specifických zbytků léčiv a hodnoty pH, což vyžaduje metody čištění, které jsou specificky zaměřené na určité typy odpadů.

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.

Stávající řešení pro čištění farmaceutických odpadních vod

Namísto vývoje zcela nových přístupů může být vhodnou strategií najít řešení založené na stávajících postupech – a díky tomu ušetřit čas i peníze. To by zahrnovalo prozkoumání již fungujících zařízení a určení nejlepší dostupné technologie pro podobný projekt. Některé z konvenčních metod (které lze rozdělit na fyzikální, chemické, biologické a tepelné čištění) odstraňují alespoň určité farmaceutické látky a mohou již být dostačující.

Proces aktivovaného kalu je běžná metoda (biologického čištění), která využívá mikroorganismy k rozkladu organických sloučenin v odpadní vodě. Schopnost rozkládat znečišťující látky se však liší. Léčiva jako sulfamethoxazol (antibiotikum), ibuprofen a kyselina acetylsalicylová (produkt rozkladu Aspirinu) se rozkládají během 2–5 dnů až z 98 %; antiepileptika, jako je gabapentin, se rozkládají alespoň částečně. Roxithromycin (antibiotikum) naopak potřebuje k rozkladu 5–10 dnů, zatímco u léčiv, jako jsou carbamazepin (antiepileptikum) a diazepam (psychoaktivní léčivo), nebyl ani po 20 dnech prokázán významný rozklad. Proto jsou k odstranění stopových množství toxických léčiv v odpadní vodě zapotřebí alternativní metody.

Dalším vhodným řešením pro čištění PWW je pokročilý membránový proces, který odstraňuje nebo koncentruje léčiva z odpadní vody. Dvě široce používané membránové technologie jsou nanofiltrace a reverzní osmóza. I zde se účinnost liší v závislosti na vlastnostech daného odpadu. S velikostí pórů 0,002 mikrometru (2 nm) dokáže typický nanofiltrační filtr odstranit většinu organických látek, téměř všechny viry, další organické molekuly a řadu solí, ale nepostačuje při zachytávání znečišťujících látek s nižší molekulovou hmotností. Ty lze řešit pomocí tlakem poháněné membránové filtrace nazývané reverzní osmóza (typická velikost pórů filtru 0,1 nm). Membránový proces má menší nároky na prostor, lze jej rychle vybudovat díky dostupnosti standardizovaných systémů připravených k použití, a proto se snáze začleňuje do stávajících provozů. Zařízení i jeho energeticky náročný provoz jsou však nákladné a tato úprava není destrukčním procesem, ale pouze znečišťující látky odděluje a koncentruje. K jejich následnému odstranění je zapotřebí určitý destrukční proces (tepelná/chemická/aerobní oxidace) a koncentrát je nutné odvézt nebo odpařit pro dosažení nulového kapalného odpadu.

Pokročilý oxidační proces (AOP) je metoda, která buď znečišťující látku destruuje, nebo převádí biologicky nerozložitelné látky na biologicky rozložitelné. AOP je řešením pro většinu rezistentních léčiv, která unikají aerobní oxidaci, chemické oxidaci nebo membránovým procesům.

Na základě charakteristik reziduí léčiv v odpadní vodě je k dispozici více možností čištění. Každá z nich však přináší své výhody i nevýhody: řeší pouze určité typy odpadů a pro účinnou prevenci kontaminace vody může být nutná jejich kombinace. Nebo jsou nákladné na zavedení a provoz – i když část investice lze získat zpět recyklací vody pro nekritické procesy. Zejména při modernizaci stávajících zařízení je navíc třeba zohlednit i prostorová omezení.

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 identifikace přes testování až po implementaci

Protože neexistuje univerzální řešení vhodné pro každý typ farmaceutického výrobního závodu, je třeba identifikovat „nejlepší dostupnou technologii“, aby byla zajištěna ochrana životního prostředí a určitá návratnost investic. Před zavedením komerčního systému je nutné z technického i obchodního hlediska zohlednit řadu proměnných, což vyžaduje fázovaný plán realizace a testy v reálném prostředí. Z pohledu společnosti Exyte musí vývojová cesta každého závodu zahrnovat vyhodnocení stávajících systémů i charakteristik PWW a pilotní testovací systém pro odhad nákladů a výkonu, identifikaci potenciálních provozních problémů a vyhodnocení požadavků na plně automatizované řešení v plném měřítku.

Exyte je schopna poskytnout celý rozsah služeb požadovaných pro takové projekty: analyzovat situaci v oblasti životního prostředí a provést procesní studii, vypracovat koncepci a následně detailní návrh, realizovat nezbytné stavební práce a instalace a dokonce uvést do provozu a certifikovat celý systém. Díky své globální síti inženýrů a technologů, kteří působí ve všech hlavních regionech (APAC, EMEA, AMER) a jsou dobře propojeni s výrobci zařízení a poskytovateli technologií, může Exyte identifikovat, otestovat a nakonec implementovat optimální řešení pro každý projekt.

Předpisy často stejně nenechávají příliš na výběr, ale ochrana životního prostředí, ve kterém žijeme a pracujeme, by měla být v nejlepším zájmu nás všech. Exyte se k této ochraně hlásí a je přesvědčena, že je v dobré pozici podpořit úsilí našich klientů v tomto směru díky kompletnímu rozsahu služeb a globálním odborným inženýrským znalostem.

O Maheswaranu Nairovi

Maheswaran Nair je chemický inženýr s více než 30 lety zkušeností v oblasti úpravy vody a odpadních vod v segmentech vyspělých technologických zařízení a Life Science. Byl klíčovým členem technického týmu na několika projektech zahrnujících vysoce pokročilé systémy vysoce čisté vody a odpadních vod v Singapuru, Malajsii, Spojených státech a Číně.

Těšíte se, že s námi budete budovat lepší budoucnost?

Nabízíme širokou škálu zajímavých projektů, na kterých můžete posouvat věci kupředu a zanechat svou stopu.

Přihlaste se zde