metoder for fjerning av miljøgifter i fiskemel og ge oterhals/31/05/2005 - ©...
TRANSCRIPT
Åge Oterhals/31/05/2005 - © Fiskeriforskning
Metoder for fjerning av miljøgifter i fiskemel og fiskeolje
Åge OterhalsFiskeriforskning avd. Bergen
Foredrag MARING Fag Dag 31. mai 2005, Gardermoen
Åge Oterhals/31/05/2005 - © Fiskeriforskning
Prosjekt: Reduksjon av dioksin i fiskeolje
Periode: 2003-05Støttet av: FHF, Innovasjon Norge, FHL fiskemel og
Norges Sildesalgslag
Hovedmål:Utvikle kostnadseffektiv metode for å rense fiskeolje for miljøgifter (dioksin, PCB, bromerte flamme-hemmere etc.) tilpasset bruk i fôr.Evaluere alternative metoder for fjerning av miljøgifter i fiskemel (”feasibility study”).
Samarbeid med: FHLNIFES
Åge Oterhals/31/05/2005 - © Fiskeriforskning
Nye grenseverdier EU Foreslått maksimum nivå dioksiner
og dioksin-like PCB(ng WHO-TEQ/kg; 12% vann)
7,0 (3,5)+ 4,752,25 (1,75)Fiskefôr
4,5 (2,5)+ 3,251,25 (1)Fiskemel
24 (14)+ 186,0 (5)Fiskeolje
SumDioksin-like PCBDioksiner
Foreslåtte ”action levels” i parentes
Åge Oterhals/31/05/2005 - © Fiskeriforskning
Fiskearter og områder med betydning for fiskemel og -olje produksjonØstersjøen- Sild - Brisling
Nordsjøen- Sild- Brisling- Tobis- Kolmule
Middelhavet- ingen dataJoas et al., 2001. STOA 101 EN.
Åge Oterhals/31/05/2005 - © Fiskeriforskning
0
1
2
3
4
5
6
7
0 2 4 6 8 10 12 14 16 18
Fat content (%)
Diox
in (n
g PC
DD
/F -
TEQ
/kg)
Loddeolje – variasjon Barentshavet 2000
Uke 4
Uke 10
Uke 13
Åge Oterhals/31/05/2005 - © Fiskeriforskning
Kolmule - variasjon 2001
Mundell et al., 2003. Dioxin and PCB in four commercial important pelagic fish stocks in the North East Atlantic. Http://www.nora.fo
Åge Oterhals/31/05/2005 - © Fiskeriforskning
Fiskemel
Økt fettfraskilling fiskemelprosessenLøsemiddel ekstraksjon fiskemelOlje ekstraksjon presskake
Åge Oterhals/31/05/2005 - © Fiskeriforskning
Økt fettfraskilling fiskemelprosessen
+Væskeseparasjon- Enzymbehandling Kt
-Presse - Enzymbehandling Pk
++Koker- Skånsom oppvarming
EffektProsesstrinn
Mest kostnadseffektive tiltak for reduksjon av miljøgifter i fiskemel
Maksimum effekt < 30-40 %.Sterkt avhengig av råstoff type og kvalitet.
Åge Oterhals/31/05/2005 - © Fiskeriforskning
Organisk løsemiddel ekstraksjon fiskemel
Fiskemel Ekstraksjons-anlegg
Ekstrahert kake
Inndamper
Oljetank Fiskeolje til
rensing
Fjerning av løsemiddel+ tørking og kjøling
Hexan eller IPA
Oljerik micella
Filter-kake
HexanIPA
Ekstrahert fiskemel
Tidligere anvendt i Norge for produksjon av ”Norsamin”.
4 anlegg i drift på 60/70-tallet.
Åge Oterhals/31/05/2005 - © Fiskeriforskning
Oljeekstraksjon presskake- nytt og ikke tidligere kjent prosessalternativ
Fiskeråstoff Koker Presse
Decanter
Separator
Presskake
Grakse
Inndamper Tørke
Fiskemel
Fiskeolje
Oljetank Fiskeolje til
rensing
Konsentrat
Decanter2
Holdetank
Fiskeolje m/lavt dioxin-nivå
Vann
Limvann
Grakse
Decanter1
Fiskeolje
Separator
Oljetank
Fiskeolje tilrensing
Åge Oterhals/31/05/2005 - © Fiskeriforskning
Fettnivå
før/etter
ekstraksjon
Dioksin/PCB-nivå
før/etter
ekstraksjon
0.0
2.0
4.0
6.0
8.0
10.0
12.0
14.0
16.0
Soxhlet Bl&D
Fett
(%) Mel
Hexan ex.IPA ex.Olje ex.
0.0
0.5
1.0
1.5
2.0
2.5
3.0
Dioxin PCB
WH
O T
EQ (p
g/g
- 12%
van
n ba
sis)
MelHexan ex.IPA ex.Olje ex.
Åge Oterhals/31/05/2005 - © Fiskeriforskning
Fiskeolje
Aktivt kull adsorpsjonDeodorisering- batch/semikontinuerlig- fallfilm
Molekylærdestillasjon
Åge Oterhals/31/05/2005 - © Fiskeriforskning
Forsøksfasiliteter Fiskeriforskning avd. Bergen
Lab og pilotskala anlegg for raffinering, aktivt kull behandling og deodorisering av oljer.
Pilotanlegg molekylærdestillasjon. AVIT-midler 2004 fra NFR 1,25 mill.Installeres i løpet av juli-05.
Åge Oterhals/31/05/2005 - © Fiskeriforskning
Aktivt kull adsorpsjon
Fiskeolje
UrenheterVann
Luft og vannVakuum-linje
Silica+ urenheter+ fiskeolje
Aktivt kull + PCDD/F, PCB, PAH+ fiskeolje
Renset fiskeolje
I - silica II - aktivt kull
Åge Oterhals/31/05/2005 - © Fiskeriforskning
Aktivt kull adsorpsjon
RESULT_sum PCDD…, Y-var: Sum%
Response Surface
55
50
45
40
35
30
25
20
15 4050
6070
80
Ti
me
(
mi
n)
Te
mp
.
(°
C)
52.187 58.593 65.000 71.407 77.813 84.220
Avsyret og bleket fiskeoljeAktivt kull: Norit SA4 – 0,5%88 °C, 35 minutter, vacuum
Ingen effekt på bromerte flammehemmere (PBDE)
pg TEQ/g Dioksin Dioksin-lignende PCB
PCDD PCDF Non-ortho PCB
Mono-ortho PCB Sum
Ubehandlet 2.6 6.1 9.2 2.6 20.5 AK-behandlet 0.0 0.1 1.2 2.0 3.3 Reduksjon 99 % 99 % 87 % 23 % 84 %
Åge Oterhals/31/05/2005 - © Fiskeriforskning
Effekt av økende nivå aktivt kull
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
0.0 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5
Activated carbon level (%)
Red
uctio
n TE
Q (%
)
PCDDsPCDFsnon-ortho PCBsmono-ortho PCBs Total sum
Åge Oterhals/31/05/2005 - © Fiskeriforskning
Deodorisering (vacuum damp destillasjon)
Fiskeolje
UrenheterVann
Luft og vannPCDD/F, PCB, PAH etc.FFA, tokoferol, kolesterolDiv. flyktige forbindelser
Vakuum-linje
Renset fiskeolje
Damp
180 °C
< 5 mbar
Ved bruk av kontinuerlig fallfilm teknologi kan det anvendes høyere temperatur.
Åge Oterhals/31/05/2005 - © Fiskeriforskning
Effekt deodorisering fiskeolje (batchprosess)
11 %
25 %
78 %71 %
51 %
0 %
20 %
40 %
60 %
80 %
100 %
PCDD/F Non-ortoPCB
PCB DDT Toksafen
Red
uksj
on (%
)
Åge Oterhals/31/05/2005 - © Fiskeriforskning
Degasser
KD 6
HeatingunitEvaporator
TITI
TI
HeatExchanger
FeedProductDegasser
FeedProductEvaporator
Feed Tank
CondensateDegasser
Cold Trap
PI
PI
PressureDegasser
Evaporator
Distillate Residue
Molekylær-destillasjon(short path distillation)
Temperatur >200 °CTrykk <0,005 mbar
Åge Oterhals/31/05/2005 - © Fiskeriforskning
MolekylærdestillasjonAvsyret og bleket fiskeoljeUIC KD6 pilotanlegg3 kg/h, 220 °C, 0,005 mbar
Tilsvarende resultater oppnådd for bromerte flammehemmere (PBDE).
RESULT1, Y-var: PCDD%
Response Surface
220
210
200
190
1803
45
67
Te
mp
.
(°
C)
F e e d ( k g / h )
19.444 36.007 52.569 69.132 85.695 102.257
pg TEQ/g Dioxin Dioxin-lignende PCB
PCDD PCDF N-ortho PCB
M-ortho PCB Sum
Ubehandlet 2.6 6.1 9.2 2.6 20.5 SPD-behandlet 0.3 0.6 0.7 0.2 1.9 Reduksjon 89 % 90 % 92 % 91 % 91 % + 4% WF SPD-behandlet 0.09 0.12 0.12 0.03 0.4 Reduksjon 97 % 98 % 99 % 99 % 98 %
Åge Oterhals/31/05/2005 - © Fiskeriforskning
Endring i kjemisk sammensetning og stabilitet etter molekylærdestillasjon
÷Frie fettsyrer
÷Vitaminer
÷ (?)Oksidasjonsstabilitet
(÷)Totox verdi (2xPV + AV)
÷Uforsåpbare forbindelser-Fettsyre sammensetning
Endring
Åge Oterhals/31/05/2005 - © Fiskeriforskning
Oppsummering - 1Reduksjon av miljøgifter i fiskemel kan oppnåes ved:1. Reduksjon av fettnivå basert på optimalisering av
eksisterende enhetsoperasjoner.Effekt maksimum 30-40% - sterkt avhengig av type råstoff og kvalitet.
2. Heksan eller IPA ekstraksjon av fiskemel.Effekt 80-90%. Krever separat prosessanlegg.
3. Oljeekstraksjon av presskake.Effekt 80-90%. Kan lett integreres i eksisterende prosesslinje.
Åge Oterhals/31/05/2005 - © Fiskeriforskning
Oppsummering - 2Reduksjon av miljøgifter i fiskeolje kan oppnåes ved:1. Aktivt kull adsorpsjon
Effekt: PCDD/Fs > 90%PCBs < 70% - Kan forbedres ved økttilsetting aktivt kullBFR – ingen effekt
2. Deodorisering i kombinasjon med aktivt kull3. Molekylærdestillasjon
Effekt: PCDD/Fs > 90%PCBs > 90%BFR > 90%
Åge Oterhals/31/05/2005 - © Fiskeriforskning
Konklusjon
• Effektiv teknologi for fjerning av miljøgifter eksisterer.
• Utfordringen for industrien er å utnytte denne på en kostnadseffektiv måte og med minst mulig tap av produktkvalitet.