Переработка и обезвреживание отходов

    Минимизация отходов и предотвращение загрязнения.

    Эффективные технические и управленческие методы минимизируют воздействие на окружающую среду в результате крупномасштабного химического и фармацевтических производств. Для предотвращения загрязнения используются модифицированные процессы или оборудование, многократно используемые или восстанавливаемые материалы, а также соответствующие методы обслуживания. Эти виды деятельности делают управление экологическими вопросами, а также вопросами охраны труда и безопасности, более эффективным.

    Модификация процессов

    Процессы могут быть модифицированы для изменения формулы продуктов путем использования материалов, которые менее опасные или стойкие, или путем изменения производственных операций для сокращения выбросов, жидких сбросов или твердых отходов. Сокращение объема токсичных отходов разумно, поскольку это увеличивает эффективность производственных процессов и сокращает затраты и воздействие при утилизации отходов. Положения о порядке одобрения лекарственных веществ правительственными властями может ограничивать возможность фармацевтов – производителей заменять опасные материалы, изменять производственные процессы, оборудование и средства производства. Производители лекарственных средств должны предвидеть воздействие со стороны выбранных опасных веществ и спроектированных производственных процессов на окружающую среду, здоровье человека и уровень безопасности на ранних этапах. На более поздних этапах развития разработки лекарств и законодательного одобрения становится все более трудным вносить изменения без значительных затрат времени и средств.

    Очень желательно разрабатывать производственные процессы, которые используют меньшее количество опасных сольвентов. Этилацетат, спирты и ацетон более предпочтительны по сравнению с высокотоксичными сольвентами, такими как бензол, хлороформ и трихлорэтан. В тех случаях, когда это возможно, использования некоторых материалов нужно избегать из – за их физических свойств, экологической токсичности или стойкости в окружающей среде.

    Замещение сольвентов водными растворами во время фильтрации при крупномасштабном химическом производстве сокращает объем жидких отходов и выбросов паров.

    Предотвращение загрязнения может достигаться за счет усовершенствования и автоматизации производственного оборудования, а также за счет выполнения регулярной калибровки, обслуживания и профилактических осмотров. Оптимизация реакций органического синтеза увеличивает выход продуктов, часто снижая объем генерации отходов. Неадекватные системы контроля за температурой, давлением и материалами приводят к неэффективным химическим реакциям, создавая дополнительные газообразные, жидкие и твердые отходы.

    Ниже приводятся примеры модификации процессов при крупномасштабном фармацевтическом производстве

    - Минимизировать количество используемых материалов и выбирать материалы, отходы которых могут контролироваться, восстанавливаться и использоваться повторно, если возможно.

    - Разработать и установить системы для рециркуляции сырья (например, сольвентов), промежуточных продуктов, отходов и расходных материалов (например, охлаждающей воды, жидкостей для теплопереноса, смазок, конденсата пара).

    - Провести исследования реагентов, сольвантов и катализаторов для оптимизации эффективности химических реакций.

    - Модифицировать конструкцию и характеристики производственного оборудования, чтобы минимизировать загрязнение и отходы.

    - Усовершенствовать процессы для максимизации выхода продукта и желательных веществ и для исключения дополнительной обработки (например, повторной кристаллизации, сушки и дробления).

    - Рассмотреть возможность использования многоцелевого оборудования (например, реакторов, фильтров и сушильных аппаратов) для сокращения загрязнения и отходов во время переноса, очистки и проведения дополнительных этапов переработки.

    - Использовать соответствующие инструменты, автоматизированные системы управления и компьютерные программы, чтобы максимизировать эффективность процессов и снизить загрязнение и отходы.

    Восстановление ресурсов и рециркуляция

    Во время восстановления ресурсов используются отходы, из которых восстанавливаются материалы путем отделения их от выработанных примесей. Неорганические соли могут восстанавливаться из химических растворов, образуемых во время операций органического синтеза. Выработанные сольвенты часто используются повторно благодаря сепарации и дистилляции. Устройства по контролю за выбросами в атмосферу (например, конденсаторы, компрессорное и охлаждающее оборудование) в значительной степени уменьшают выбросы в атмосферу летучих органических соединений. Эти приборы улавливают пары сольвентов путем конденсации, делая возможным повторное использование сольвентов в качестве сырья или для очистки сосудов или оборудования. Газопромыватели нейтрализуют или поглощают кислые, едкие и растворимые газы и пары, сбрасывая свои выпуски в системы очистки отходов.

    Повторно используемые сольвенты могут использоваться в качестве среды для проведения реакций и экстракций, а также для очистки. Разные виды растворителей не должны смешиваться, поскольку это снижает возможность их повторного использования. Некоторые сольванты должны разделяться во время обработки (например, хлорированные и нехлорированные, алифатические и ароматические, воды и воспламеняемые растворители). Перед восстановлением растворителей из них извлекаются или от них отделяются растворенные и взвешенные твердые частицы. Лабораторные анализы позволяют определить состав и свойства выработанных растворителей и повторно используемого сырья. Для твердых, жидких и газообразных отходов разработаны многие новые технологии, направление на предотвращение появления отходов и их контроль.

    Рекуперация экстрагентов из отработанного сырья

    В отработанно лекарственном растительном сырье - шроте остается от 2 – х до 3- х объемов экстрагента по отношению к массе сырья. Этот экстрагент обязательно рекуперируют, то есть извлекают различными методами и возвращают в производство.

    Если на фармацевтическом предприятии нет водяного пара как теплоносителя (что часто бывает на фармацевтических фабриках), то рекуперацию этанола из шрота проводят методом вымывания водой. С целью уменьшения потерь экстрактивных веществ и экстрагента из шрота предварительно отжимают экстрагент на прессе и полученную вытяжку используют в соответствующем производственном процессе. Шрот после пресса заливают водой и настаивают 1,5 часа. При этом этанол диффундирует из сырья в воду. После чего со скоростью перколяции получают промывные воды. Их количество зависит от концентрации экстрагента.

    Так, для рекуперации 70% этанола получают около 5 объемов промывных вод по отношению к сырью, для 40% этанола получают около 3-х объемов. Промывные воды, содержащие 5 – 30% этанола, могут быть использованы для разведения крепкого этанола при приготовлении экстрагента. Чаще промывные воды подвергают простой перегонке с целью укрепления этанола. Промывные воды в емкости нагревают до кипения электронагревателем, газом или любым другим доступным предприятию теплоносителем. Образующиеся пары спирта с водой поступают в конденсатор, из которого конденсат собирается в сборнике отгона. При этом получают отгон, содержащий до 88% спирта.

    На крупных фармацевтических заводах рекуперацию экстрагента из шрота проводят в перколяторах, после полного слива вытяжки, методом перегонки с водяным паром. Для ускорения процесса рекуперации одновременно используют «глухой» и «острый» пар. «Глухой» пар подают в рубашку перколятора через штуцер. «Острый» пар поступает через нижний штуцер и смешивается с сырьем. В результате такой подачи теплоносителя сырье быстро прогревается, этанол, содержащийся в сырье, закипает и удаляется из верхней части перколятора через патрубок с парами воды. Смесь паров спирта и воды направляется в теплообменник, из которого конденсат поступает в сборник отгона.

    Полученный отгон используют как экстрагент, если его концентрация соответствует требуемой. При других концентрациях отгон используют для приготовления экстрагента для сырья того же наименования, так как ароматические соединения сырья перегоняются вместе с этанолом. Рекуператы и отгоны, содержащие 30 – 40% этанола и выше, могут быть укреплены и очищены ректификацией.