Metoder for fjerning av miljøgifter i fiskemel og fiskeolje

Transkript

1 Metoder for fjerning av miljøgifter i fiskemel og fiskeolje Åge Oterhals Fiskeriforskning avd. Bergen aage.oterhals@fiskeriforskning.no Foredrag MARING Fag Dag 31. mai 2005, Gardermoen

2 Prosjekt: Reduksjon av dioksin i fiskeolje Periode: Støttet av: FHF, Innovasjon Norge, FHL fiskemel og Norges Sildesalgslag Hovedmål: Utvikle kostnadseffektiv metode for å rense fiskeolje for miljøgifter (dioksin, PCB, bromerte flammehemmere etc.) tilpasset bruk i fôr. Evaluere alternative metoder for fjerning av miljøgifter i fiskemel ( feasibility study ). Samarbeid med: FHL NIFES

3 Nye grenseverdier EU Foreslått maksimum nivå dioksiner og dioksin-like PCB (ng WHO-TEQ/kg; 12% vann) Dioksiner Dioksinlike PCB Sum Fiskeolje 6,0 (5) (14) Fiskemel 1,25 (1) + 3,25 4,5 (2,5) Fiskefôr 2,25 (1,75) + 4,75 7,0 (3,5) Foreslåtte action levels i parentes

4 Fiskearter og områder med betydning for fiskemel og -olje produksjon Østersjøen - Sild - Brisling Nordsjøen - Sild - Brisling -Tobis -Kolmule Joas et al., STOA 101 EN. Middelhavet - ingen data

5 Loddeolje variasjon Barentshavet Uke 13 Dioxin (ng PCDD/F - TEQ /kg) Uke 10 1 Uke Fat content (%)

6 Kolmule - variasjon 2001 Mundell et al., Dioxin and PCB in four commercial important pelagic fish stocks in the North East Atlantic.

7 Fiskemel Økt fettfraskilling fiskemelprosessen Løsemiddel ekstraksjon fiskemel Olje ekstraksjon presskake

8 Økt fettfraskilling fiskemelprosessen Mest kostnadseffektive tiltak for reduksjon av miljøgifter i fiskemel Prosesstrinn Koker - Skånsom oppvarming Presse - Enzymbehandling Pk Væskeseparasjon - Enzymbehandling Kt Effekt Maksimum effekt < %. Sterkt avhengig av råstoff type og kvalitet.

9 Organisk løsemiddel ekstraksjon fiskemel Hexan eller IPA Fiskemel Ekstraksjonsanlegg Ekstrahert kake Fjerning av løsemiddel + tørking og kjøling Ekstrahert fiskemel Oljerik micella Filterkake Inndamper Olje tank Hexan IPA Fiskeolje til rensing Tidligere anvendt i Norge for produksjon av Norsamin. 4 anlegg i drift på 60/70- tallet.

10 Oljeekstraksjon presskake - nytt og ikke tidligere kjent prosessalternativ Fiskeolje til rensing Fiskeolje m/lavt dioxin-nivå Olje tank Fiskeråstoff Koker Presse Presskake Holdetank Fiskeolje Decanter Grakse Decanter 1 Separator Vann Fiskeolje Separator Limvann Decanter 2 Olje tank Fiskeolje til rensing Inndamper Grakse Konsentrat Tørke Fiskemel

11 Fettnivå før/etter ekstraksjon Fett (%) Mel Hexan ex. IPA ex. Olje ex Soxhlet 3.0 Bl&D Dioksin/PCB-nivå før/etter ekstraksjon WHO TEQ (pg/g - 12% vann basis) Mel Hexan ex. IPA ex. Olje ex. 0.0 Dioxin PCB

12 Fiskeolje Aktivt kull adsorpsjon Deodorisering - batch/semikontinuerlig - fallfilm Molekylærdestillasjon

13 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.

14 Aktivt kull adsorpsjon Vakuum-linje Luft og vann I - silica II - aktivt kull Fiskeolje Urenheter Vann Renset fiskeolje Silica + urenheter + fiskeolje Aktivt kull + PCDD/F, PCB, PAH + fiskeolje

15 Aktivt kull adsorpsjon Response Surface Avsyret og bleket fiskeolje Aktivt kull: Norit SA4 0,5% 88 C, 35 minutter, vacuum T i 45 m 40 e 35 ( 30 m 25 i 20 n ) 15 T 40 e m 50 p. 60 ( 70 C 80 ) RESULT_sum PCDD, Y-var: Sum% pg TEQ/g Dioksin Dioksin-lignende PCB PCDD PCDF Non-ortho Mono-ortho PCB PCB Sum Ubehandlet AK-behandlet Reduksjon 99 % 99 % 87 % 23 % 84 % Ingen effekt på bromerte flammehemmere (PBDE)

16 Effekt av økende nivå aktivt kull Reduction TEQ (%) Activated carbon level (%) PCDDs PCDFs non-ortho PCBs mono-ortho PCBs Total sum

17 Deodorisering (vacuum damp destillasjon) Fiskeolje Urenheter Vann Vakuum-linje 180 C < 5 mbar Damp Renset fiskeolje Luft og vann PCDD/F, PCB, PAH etc. FFA, tokoferol, kolesterol Div. flyktige forbindelser Ved bruk av kontinuerlig fallfilm teknologi kan det anvendes høyere temperatur.

18 Effekt deodorisering fiskeolje (batchprosess) 100 % 80 % 78 % 71 % Reduksjon (%) 60 % 40 % 25 % 51 % 20 % 11 % 0 % PCDD/F Non-orto PCB PCB DDT Toksafen

19 Molekylærdestillasjon (short path distillation) Feed Product Degasser TI Degasser Condensate Degasser PI Pressure Degasser Temperatur >200 C Trykk <0,005 mbar Heat TI Exchang er Feed Product Evaporator KD 6 TI Evaporator Heating unit Evaporat or Feed Tank Cold Trap PI Distillate Residue

20 Response Surface Molekylærdestillasjon Avsyret og bleket fiskeolje UIC KD6 pilotanlegg 3 kg/h, 220 C, 0,005 mbar T 220 e m 210 p ( 180 C ) F 3 e e 4 d 5 ( k 6 g / 7 h ) RESULT1, Y-var: PCDD% pg TEQ/g Dioxin Dioxin-lignende PCB PCDD PCDF N-ortho M-ortho PCB PCB Sum Ubehandlet SPD-behandlet Reduksjon 89 % 90 % 92 % 91 % 91 % + 4% WF SPD-behandlet Reduksjon 97 % 98 % 99 % 99 % 98 % Tilsvarende resultater oppnådd for bromerte flammehemmere (PBDE).

21 Endring i kjemisk sammensetning og stabilitet etter molekylærdestillasjon Fettsyre sammensetning Uforsåpbare forbindelser Frie fettsyrer Vitaminer Totox verdi (2xPV + AV) Oksidasjonsstabilitet Endring - ( ) (?)

22 Oppsummering - 1 Reduksjon 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.

23 Oppsummering - 2 Reduksjon av miljøgifter i fiskeolje kan oppnåes ved: 1. Aktivt kull adsorpsjon Effekt: PCDD/Fs > 90% PCBs < 70% - Kan forbedres ved økt tilsetting aktivt kull BFR ingen effekt 2. Deodorisering i kombinasjon med aktivt kull 3. Molekylærdestillasjon Effekt: PCDD/Fs > 90% PCBs > 90% BFR > 90%

24 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.