Καταπολέμηση και εξουδετέρωση των οσμών σε κλιματιζόμενους χώρους και ψυκτικούς θαλάμους

Γράφει ο Δημήτρης Μενεγάκης, Μηχανολόγος Μηχανικός

Κάθε κλάδος της εφαρμοσμένης μηχανικής τεχνολογίας, επιφυλάσσει στους μηχανικούς που τον υπηρετούν κάποιο εφιάλτη. Οι μηχανικοί του ναυτικού για παράδειγμα, που υπηρετούν μηχανοστάσια με ατμοστρόβιλους έχουν σαν εφιάλτη το κενό του ψυγείου συμπύκνωσης του ατμού, επειδή η απώλεια αυτού του κενού προκαλεί σταμάτημα των μηχανών, ακινητοποίηση του πλοίου, διακοπή της ηλεκτροπαραγωγής, με επακόλουθο την πλήρη συσκότιση και τη διακοπή λειτουργίας των οργάνων πλεύσης και των διαφόρων συστημάτων.

Αυτή η σοβαρή ανωμαλία μπορεί να προκληθεί από ένα πόρο ή μια μικρή ρωγμή, σ’ ένα τεράστιο δίκτυο μονωμένων σωληνώσεων. Ο γρήγορος εντοπισμός του σημείου απώλειας του κενού και η άμεση επισκευή του, ενδεχομένως κάτω από συνθήκες βαριάς θαλασσοταραχής, είναι ο εφιάλτης αυτού του κλάδου. Ανεπιφύλακτα μπορώ να ισχυριστώ, ότι ο εφιάλτης των ψυκτικών μηχανικών, που ασχολούνται με ψυκτικούς θαλάμους διατήρησης φρούτων σε συνθήκες ελεγχόμενης ατμόσφαιρας, καθώς και σε ψυκτικούς θαλάμους διατήρησης ασυσκεύαστων ευπαθών και ευαίσθητων προϊόντων, είναι οι οσμές, που μπορούν να αναπτυχθούν μέσα σ’ αυτούς τους χώρους.

Αυτές οι οσμές, κάτω από ορισμένες συνθήκες μπορούν να επηρεάσουν τη γεύση των ευπαθών και των ευαίσθητων προϊόντων. Πρέπει λοιπόν να εντοπίζονται γρήγορα και να εξουδετερώνονται ολοκληρωτικά μέσα στον ίδιο ψυκτικό θάλαμο, αφού πρώτα εντοπιστεί η πηγή της μόλυνσης και το είδος της οσμής. Αυτό είναι ένας εφιάλτης.

Οι διάφορες οσμές σε γενικές γραμμές είναι μια μόλυνση του αέρα. Οι μολύνσεις του αέρα χωρίζονται σε δύο κύριες κατηγορίες. Εκείνες που είναι σε μορφή σωματιδίων και εκείνες που είναι αέρια ή ατμοί σε μορφή ελεύθερων μορίων.

Η πρώτη κατηγορία, δηλαδή τα σωματίδια, περιλαμβάνει τη σκόνη, τους καπνούς και τα κάθε είδους καυσαέρια.

Η δεύτερη κατηγορία περιλαμβάνει διάφορα αέρια, όπως το διοξείδιο του άνθρακα και διάφορους ατμούς σε μορφή ελεύθερων μορίων, που είναι οι διάφορες οσμές, όπως προαναφέρθηκε. Τα σωματίδια της πρώτης κατηγορίας αντιμετωπίζονται με διάφορα μηχανικά φίλτρα και η εξέταση τους ξεφεύγει από το πνεύμα του σημερινού θέματος. Η δεύτερη κατηγορία των μολύνσεων του αέρα, δηλαδή οι οσμές, που είναι τη σημερινό μας θέμα, θα μας απασχολήσουν με την απαιτούμενη λεπτομέρεια, στα εδάφια που ακολουθούν. Οι οσμές καταπολεμούνται επιγραμματικά με ένα από τους παρακάτω τρόπους:

Το πρώτο βήμα για την καταπολέμηση μιας οσμής είναι να εντοπιστεί η πηγή της μόλυνσης και πιο συγκεκριμένα να διαπιστωθεί αν η πηγή είναι μέσα στο χώρο ή έξω από αυτόν. Αν η πηγή είναι έξω από το χώρο, όπως συμβαίνει συχνότερα, ιδιαίτερα σε βιομηχανικές ή περιβαλλοντικά βαρυμένες περιοχές, συνηθέστερος τρόπος καταπολέμησης είναι η αφαίρεση της οσμής από τον εισερχόμενο αέρα, δηλαδή στο σημείο εισόδου του ατμοσφαιρικού αέρα στο χώρο.

Ο εισερχόμενος αέρας του περιβάλλοντος, όχι μόνο πρέπει να καθαριστεί, αλλά είναι σημαντικό να είναι ποσοτικά ικανός να δημιουργήσει κάποια θετική υπερπίεση μέσα στο χώρο. Αυτή η ελαφρά υπερπίεση του χώρου θα εμποδίζει την είσοδο μολυσμένου αέρα του περιβάλλοντος από διάφορα σημεία μικροδιαρροών, πόρτες, παράθυρα κ.α. Αν η πηγή της μόλυνσης είναι στο χώρο, όπως συμβαίνει συνήθως σε κατοικίες, γραφεία, εργοστάσια, αίθουσες κινηματογράφων, θέατρα κ.α. τότε χρησιμοποιούνται εναλλακτικά δύο λύσεις. Η πρώτη είναι ο πλήρης εξαερισμός, δηλαδή η ολική αφαίρεση του αέρα του χώρου και η συνεχής ανανέωση του με εισαγωγή καθαρού αέρα του περιβάλλοντος.

Γίνεται κατανοητό ότι η μέθοδος αυτή εφαρμόζεται, όταν ο χώρος δεν κλιματίζεται και πάντα με την προϋπόθεση, ότι ο αέρας του περιβάλλοντος είναι καθαρός. Σε αντίθετη περίπτωση πρέπει να γίνει καθαρισμός του ατμοσφαιρικού αέρα της ανανέωσης στο σημείο εισόδου, όπως αναφέρθηκε παραπάνω. Εύκολα γίνεται επίσης κατανοητό ότι αν ο χώρος κλιματίζεται τότε ο ολικός εξαερισμός, όπως περιγράφτηκε παραπάνω είναι ασύμφορος. Έχει χιλιοειπωθεί, ότι μέσα στους χώρους διαβίωσης ο αέρας πρέπει να είναι καθαρός και έχει ξεκαθαριστεί, ότι η καθαρότητα του αέρα παίζει εξ ίσου σημαντικό ρόλο με τη θερμοκρασία και την υγρασία, για τη διατήρηση των συνθηκών υγιεινής διαβίωσης.

Κατά τα γνωστά η πιο σωστή μέθοδος καταπολέμησης των οσμών στην περίπτωση αυτή είναι ο μερικός εξαερισμός του χώρου και σταδιακή ισόποση ανανέωση του κλιματισμένου αέρα του χώρου με καθαρό (ή καθαρισμένο στο σημείο εισόδου) ατμοσφαιρικό αέρα του περιβάλλοντος και συνεχή ανακυκλοφορία του αέρα του συστήματος κλιματισμού. Πάντα ασφαλώς με την προϋπόθεση, ότι το εισερχόμενο ποσοστό το ατμοσφαιρικού αέρα της ανανέωσης κλιματίζεται στο σημείο εισόδου, ώστε να μην διαταράσσεται  η θερμοκρασιακή ισορροπία του κλιματιζόμενου χώρου διαβίωσης. Έτσι ο αερισμός αποτελεί μια αποτελεσματική και ενδεδειγμένη μέθοδο αφαίρεσης των οσμών από κλιματιζόμενους ή μη χώρους.

Η κατακράτηση (αιχμαλωσία) είναι η μέθοδος που χρησιμοποιείται σχεδόν αποκλειστικά σε ψυκτικούς θαλάμους, αλλά και σε εξειδικευμένα συστήματα κεντρικού κλιματισμού. Βασίζεται στην ιδιότητα που έχουν οι ατμοί και τα αέρια να “κολλούν” πάνω σε στέρεες επιφάνειες, που βρίσκονται σε θερμοκρασία περιβάλλοντος ή σε ελαφρά χαμηλότερες θερμοκρασίες. Ιδιαίτερα τα πορώδη στερεά, όπως για παράδειγμα τα κάρβουνα, που περιλαμβάνουν στη μάζα τους ένα απίστευτα μεγάλο αριθμό πόρων και μικροσκοπικών καναλιών, έχουν την ικανότητα να ελαττώνουν την πίεση των αερίων και των ατμών, αναγκάζοντας τα μόριά τους να μπαίνουν μέσα στους πόρους και στα κανάλια τους και μέσω αυτών των τριχοειδών διόδων να γεμίζουν ολόκληρη τη μάζα του πορώδους στερεού. Η ενέργειά τους όμως δεν σταματά εδώ.

Ταυτόχρονα αντιστέκονται σθεναρά και εμποδίζουν την έξοδο των αερίων και των ατμών από τους πόρους και τα κανάλια τους. Όλες αυτές οι διεργασίες γίνονται με τρόπο απόλυτα φυσικό χωρίς καμιά χημική δράση, που πρακτικά σημαίνει ότι τα πορώδη στερεά έλκουν, αιχμαλωτίζουν και κατακρατούν δέσμιους τους ατμούς και τα αέρια, επομένως και τις διάφορες οσμές. Απ’ αυτόν τον τρόπο που ενεργούν ονομάστηκε η μέθοδος “κατακράτηση” δηλαδή αιχμαλωσία. Τέτοια πορώδη στερεά, με αυτή την ιδιότητα κατακράτησης εκτός από τα κάρβουνα είναι ο ζεόλιθος, η σίλικα, η αλουμίνα και η μίκα.

Στο σημείο αυτό πρέπει να κάνω μια απαραίτητη διευκρίνιση. Όλα αυτά τα πορώδη στερεά που ανέφερα παρουσιάζουν την ικανότητα κατακράτησης, όμως διαφέρουν σημαντικά τα είδη των ατμών που μπορεί να κατακρατήσει το καθένα απ’ αυτά αλλά και η ποσότητα των ατμών που μπορεί να κατακρατήσει στη μάζα του. Μια και αυτή η μέθοδος καταπολέμησης των οσμών χρησιμοποιείται σχεδόν αποκλειστικά στους ψυκτικούς θαλάμους και συνεπώς αφορά τους ψυκτικούς κατά κύριο λόγο, αξίζει τον κόπο να εξετάσουμε το ζήτημα με κάπως περισσότερο βάθος. Μιλήσαμε για τον τρόπο κατακράτησης. Πρέπει τώρα να μπούμε σε πιο βαθιά νερά σχετικά με τον βαθμό κατακράτησης, γιατί αυτός είναι ο ρυθμιστής πολλών παραγόντων.

Ο βαθμός κατακράτησης επηρεάζεται από τα μοριακά χαρακτηριστικά του ατμού, δηλαδή της οσμής, καθώς επίσης και από την κρίσιμη θερμοκρασία και το σημείο βρασμού. Αυτοί οι παράγοντες κατά κύριο λόγο, είναι το κριτήριο που προδιαγράφει τον αναμενόμενο βαθμό κατακράτησης. Τα αέρια και οι ατμοί για παράδειγμα που έχουν κρίσιμη θερμοκρασία από τους -50°C και κάτω και σημείο βρασμού κάτω από -150°C πρακτικά δεν κατακρατούνται σε κανονικές θερμοκρασίες, επειδή η υψηλή κινητικότητα των αναλογικά ελαφρών μορίων τους, δημιουργεί μια τάση φυγής που ξεπερνά κατά πολύ τη δύναμη έλξης του άνθρακα. Τέτοια αέρια είναι το υδρογόνο, το άζωτο, το οξυγόνο, το μονοξείδιο του άνθρακα και το μεθάνιο. Αυτά λοιπόν, πρακτικά, δεν κατακρατούνται. Ατμοί και αέρια που έχουν κρίσιμη θερμοκρασία ανάμεσα στους Ο°C και 150°C και σημείο βρασμού ανάμεσα στους -100°C και Ο°C έχουν χαμηλότερη τάση διαφυγής, με αποτέλεσμα να κατακρατούνται σχετικά πιο εύκολα, αλλά πάντως όχι ικανοποιητικά. Αυτοί οι ατμοί περιλαμβάνουν την αμμωνία, το αιθυλένιο, τις φορμαλδεΰδες, το υδροχλώριο και το υδρόθειο. Η ικανότητα κατακράτησης αυτών των ατμών από τον άνθρακα σε θερμοκρασίες περιβάλλοντος, κρίνεται ανεπαρκής για να εξασφαλίσει τον καθαρισμό του αέρα απ’ αυτές τις μολύνσεις. Όταν οι μολύνσεις του αέρα είναι ατμοί με σημείο βρασμού πάνω από τους Ο°C, κατηγορία στην οποία κατατάσσονται οι περισσότερες οσμές, η μοριακή τους τάση διαφυγής είναι χαμηλή, οπότε η φυσική ικανότητα κατακράτησης, ιδιαίτερα του ενεργοποιημένου άνθρακα είναι μεγάλη, πράγμα που σημαίνει ότι ο καθαρισμός του αέρα και η κατακράτηση της οσμής είναι πολύ ικανοποιητικά.

Θα κάνω τώρα μια απλή αποτίμηση της κάπως βαθιάς παραπάνω ανάλυσης. Συνοπτικά λοιπόν θέλω να τονίσω ότι οι μολύνσεις του αέρα που κατακρατούνται από τον ενεργοποιημένο άνθρακα είναι πρακτικά όλες οι οσμές, οι οργανικές ενώσεις όπως οι υδρογονάνθρακες, οι αλκοόλες, οι αλδεΰδες, οι κετόνες, τα οργανικά οξέα, τα αζωτούχα παράγωγα, τα θειούχα παράγωγα, αλλά και μια πλειάδα ανόργανων ατμών. Καταλήγουμε στο συμπέρασμα ότι η κατακράτηση του ενεργοποιημένου άνθρακα είναι η μόνη συμφέρουσα μέθοδος για την καταπολέμηση των μολύνσεων του αέρα, αλλά με την προϋπόθεση ότι το ποσοστό της μόλυνσης είναι ανάμεσα στο χαμηλό και το μέτριο. Πάντως όχι υψηλό. Θα πρέπει να σας αναφέρω, ότι ένα δεύτερο κριτήριο για την πρόβλεψη της ικανότητας κατακράτησης του ενεργοποιημένου άνθρακα είναι η μοριακή δομή των ατμών.

Σημειώσετε ότι ο κανόνας αυτός περιορίζει πρακτικά τη χρήση του για την αφαίρεση ατμών όπως η αμμωνία (ΝΗ3), η φορμαλδεΰδη (HCHO), το εθυλένιο (C2H4) και το υδροχλωρικό οξύ (HCI). Ο ενεργοποιημένος άνθρακας χρησιμοποιείται με επιτυχία για την αφαίρεση των μολύνσεων του αέρα και των οσμών σε συστήματα κλιματισμού επίσης. Ο αέρας του κλιματιζόμενου χώρου ή του ψυκτικού θαλάμου ανακυκλώνεται και ανακυκλοφορεί μέσω ενός κιβωτίου που περιέχει τον ενεργοποιημένο άνθρακα, όταν η οσμή είναι μέσα στο χώρο. Αν η οσμή είναι έξω από το χώρο, δηλαδή είναι στον ατμοσφαιρικό αέρα της ανανέωσης στα συστήματα κεντρικού κλιματισμού, τότε η διοχέτευση μέσω του φίλτρου ενεργού άνθρακα γίνεται στην είσοδο. Γίνεται εύκολα κατανοητό, ότι κάποια στιγμή ο ενεργοποιημένος άνθρακας φτάνει σε κορεσμό. Η φυλακή έχει γεμίσει και δεν έχει πια διαθέσιμο χώρο. Τότε γίνεται αντικατάσταση με νέο ενεργοποιημένο άνθρακα.

Η ποσότητα ενεργοποιημένου άνθρακα που απαιτείται για την καταπολέμηση και την εξουδετέρωση της οσμής ενός χώρου εξαρτάται ακόμα και από την έντασή της, που σημαίνει πρακτικά, από την ποσότητα της μόλυνσης που πρέπει να αφαιρεθεί από κάθε κυβικό μέτρο αέρα του χώρου για την ικανοποιητική εξουδετέρωση. Ο παρακάτω πίνακας είναι συσχετισμός της έντασης της οσμής και του βάρους του ατμού ανά 100 κυβικά μέτρα αέρα του χώρου:

Ελαφρά οσμή	0,02 γρ.
Δυνατή οσμή	0,18 γρ.
Έντονη οσμή	0,79 γρ.
Υπερβολική οσμή	18 γρ.
Τοξική οσμή	190 γρ.

Υπολογίζεται ότι 1 κιλό ενεργοποιημένου άνθρακα μπορεί να εξουδετερώσει ανά έτος την οσμή ενός χώρου, ο όγκος του οποίου φαίνεται στον πίνακα που ακολουθεί:

Ελαφρά οσμή	30 m³
Δυνατή οσμή	3 m³
Έντονη οσμή	0,3 m³ (300 lt)
Υπερβολική οσμή	0,03 m³ (30 lt)
Τοξική οσμή	0,003 m³ (3 lt)

Για τους κλιματιζόμενους χώρους, τις βιομηχανικές εγκαταστάσεις και τους ψυκτικούς θαλάμους, τα φίλτρα ενεργοποιημένου άνθρακα κατασκευάζονται με τις παρακάτω προδιαγραφές, που βασίζονται στα στοιχεία που δόθηκαν στους δύο παρακάτω πίνακες και δίνουν τον όγκο που καθορίζεται ανά έτος από 1 κιλό ενεργοποιημένου άνθρακα. Ο παρακάτω πίνακας, είναι κάτι πιο έτοιμο για σας, είναι στοιχεία απλουστευμένα και ακολουθήστε τα, αν χρειαστεί να κατασκευάσετε εσείς ένα τέτοιο φίλτρο. Με 1 κιλό ενεργοποιημένου άνθρακα εξουδετερώνετε την οσμή ενός χώρου, ο όγκος του οποίου φαίνεται στον παρακάτω πίνακα:

Κατοικίες	200-300 m³
Τουαλέτες	30-60 m³
Γραφεία	100-200 m³
Xημικά εργαστήρια	3-6 m³
Xημικές βιομηχανίες	10-30 m³
Ψυκτικοί θάλαμοι	30-60 m³

Περιγράφοντας στις σελίδες που προηγήθηκαν με λεπτομέρεια την καταπολέμηση των οσμών σε ψυκτικούς θαλάμους με τη μέθοδο της κατακράτησης σε φίλτρα ενεργοποιημένου άνθρακα, σχεδόν αποκλειστικά, αναφέραμε και κάποιες περιπτώσεις, όπου τα φίλτρα αυτά κρίνονται ανεπαρκή, υπενθυμίζοντας τους ατμούς αμμωνίας, το αιθυλένιο, τις φορμαλδεΰδες, το υδροχλώριο και το υδρόθειο. Πρέπει να αναφέρω ότι είναι σχεδόν απίθανο να συναντήσετε τα πιο πολλά από αυτά σε ψυκτικούς θαλάμους, εκτός από το αιθυλένιο. Αν αυτό συμβεί παρ’ ελπίδα, τότε ασφαλώς πρέπει να εντοπιστεί η πηγή της μόλυνσης και ανάλογα με την πηγή θα ακολουθήσετε την πρέπουσα αντιμετώπιση για την εξουδετέρωσή της, εφαρμόζοντας μια από τις δύο παρακάτω μεθόδους:

Η καταπολέμηση με απορρόφηση (absorption) γίνεται με υγρά φίλτρα. Στη διαδικασία αυτή ο μολυσμένος αέρας διοχετεύεται μέσα σε υγρά φίλτρα που περιέχουν κάποιο κατάλληλο υγρό, το οποίο απορροφά την οσμή σε κάποιες περιπτώσεις με φυσική διάλυση και σε κάποιες άλλες με χημική αντίδραση. Τα φίλτρα αυτά κατασκευάζονται από εξειδικευμένους κατασκευαστές, είναι υψηλού κόστους και σαφώς ασύμφορα για χρήση σε ψυκτικούς θαλάμους και στα συνήθη συστήματα κλιματισμού.

Η καταπολέμηση των οσμών με καταλυτικούς καυστήρες είναι μια διαδικασία κατά την οποία ο μολυσμένος αέρας περνά μέσα από καταλύτες, οι οποίοι είναι τοποθετημένοι έξω από τον ψυκτικό θάλαμο και με καταλυτική καύση εξουδετερώνουν την οσμή του αέρα του θαλάμου, ο οποίος ανακυκλώνεται συνέχεια μέσα από τον καταλυτικό καυστήρα. Οι καυστήρες αυτοί είναι ιδιαίτερα αποδοτικοί στην καταπολέμηση οσμών, που προέρχονται από κρέατα, λίπη, λάδια, ψάρια και λιπαρά οξέα. Είναι ακόμη ιδιαίτερα αποδοτικοί στην εξουδετέρωση του αιθυλενίου, γι’ αυτό και αποτελούν ένα βασικό και απόλυτα απαραίτητο εξάρτημα στους θαλάμους ελεγχόμενης ατμόσφαιρας. Στους θαλάμους αυτούς είναι βασική ανάγκη η εξουδετέρωση του αιθυλενίου, όχι μόνο για την οσμή του, αλλά κυρίως για την ύπαρξή του μέσα στο θάλαμο σαν ορμόνη γρήγορης ωρίμανσης των φρούτων και των λαχανικών.

Στο σημείο αυτό πρέπει να σημειώσουμε ότι το αιθυλένιο παράγεται μέσα στον ψυκτικό θάλαμο ελεγχόμενης ατμόσφαιρας από τα ίδια τα αποθηκευμένα φρούτα σαν ορμόνη ωρίμανσης. Μερικά μάλιστα παράγουν μεγάλη ποσότητα, όπως για παράδειγμα τα μήλα και κάποια άλλα είναι υπερευαίσθητα, όπως τα ακτινίδια. Αυτός είναι ο λόγος για τον οποίο τα δύο αυτά φρούτα δεν πρέπει να συνυπάρχουν στον ίδιο ψυκτικό θάλαμο.

Οι μηχανικοί μάλιστα που ασχολούνται με την επίβλεψη θαλάμων ελεγχόμενης ατμόσφαιρας φροντίζουν ώστε οι θάλαμοι των μήλων να απέχουν από τους θαλάμους των ακτινιδίων. Πρέπει ακόμα να αναφέρουμε την ύπαρξη κάποιων ειδικών φίλτρων, που χρησιμοποιούνται σε εξειδικευμένα συστήματα κλιματισμού, όπως των εργαστηρίων επιστημονικών εργαστηρίων, χειρουργείων κ.α. Τα ειδικά αυτά φίλτρα περιλαμβάνουν ηλεκτρικούς, ακόμα και ηχητικούς απορροφητές οσμών που κατασκευάζονται από εξειδικευμένους κατασκευαστές και είναι πανύψηλου κόστους.