Aktivitetsplan nr.: Infrastruktur - Hovedaktiviteterne og deres underaktiviteter er:

Transkript

1 Skema til beskrivelser af infrastruktur aktiviteter Aktivitetsplan (navn): Beskrivelse af den nye tjenesteydelse eller de nye kompetencer som forventes udviklet Metrologi Aktivitetsplan nr.: Infrastruktur - 10 Emission FORCE Technology vil gennem nærværende metrologiske infrastrukturaktivitet adressere to områder med store udfordringer og tilsvarende erhvervsmæssigt potentiale inden for det miljøteknologiske område. De to områder er dels spredning af sundhedsskadelige partikler i miljøet fra f.eks. transport og energiproduktion samt spredning af sundheds- og miljøskadelige gasformige emissioner fra industri og forbrændingsprocesser. Indsatsen omkring partikler er fokuseret omkring måling, dokumentation og karakterisering af nanoog mikropartikler, mens indsatsen omkring gasformige emissioner er fokuseret omkring måling af sporgasser. De to områder og den planlagte metrologiske indsats fra FORCE Technology er på én gang central i forhold til at understøtte den politiske ambition om grøn omstilling og bedre miljø gennem bl.a. regulering og samtidig med til at understøtte danske virksomheders førerposition på miljøområdet og det store potentiale for skabelsen af nye arbejdspladser. Hovedaktiviteterne og deres underaktiviteter er: A. Udvikling af nye testfaciliteter og metoder til måling og karakterisering af nanoog mikropartikler. 1. Validering og videreudvikling af kosteffektivt system til kontrol af industrielle filtres effektivitet over for nanopartikler. De private udbydere af emissionsmålinger tilbyder i dag kun målinger af støvkoncentrationer baseret på masse, men der vil i fremtiden blive fokuseret i højere grad på de sundhedsskadelige nanopartikler, som ikke kan måles med masse-baserede målesystemer. Her efterspørger myndigheder og virksomheder i stigende grad en karakterisering af partiklerne efter deres antal og størrelse. Tidshorisont for markedsmodning: 1-2 år. 2. Videreudvikling af karakteriseringsteknikker til luftbårne nanopartikler. Her tænkes dels på en forbedret karakterisering af de allermindste nanopartikler ved hjælp af SMPS-teknikken, dels på at kombinere nye teknikker for opsamling af luftbårne partikler med FORCE Technology s avancerede elektronmikroskop teknikker til beskrivelse af morfologi og kemisk sammensætning af nanopartikler. FORCE Technology er i dag den eneste udbyder af denne kombinerede ydelse (ELPI kombineret med SEM/EDX), som bl.a. efterspørges af virksomheder, der fremstiller skibsmotorer og udstyr til røggasrensning. Tidshorisont for markedsmodning: 3 år. B. Nye og mere nøjagtige metoder til måling og dokumentation af luftbårne gasformige emissioner 1. Mere nøjagtige metoder til analyse af sporstoffer i røggasser. Det er i dag ikke muligt at måle sporstoffer som f.eks. ammoniak, aminer, lattergas og svovltrioxid i røggas ved kontinuert registrering. Disse stoffer, som er skadelige og/eller korrosive, forekommer i lave koncentrationer og ønskes derfor ofte målt før/efter rensning af f.eks.

2 producenter af luftrensningsudstyr. En FTIR multikomponent analysator forventes ved kalibrering over for disse stoffer at kunne benyttes til måling af disse stoffer. Der ønskes udviklet procedurer herfor. Tidshorisont for markedsmodning: 3 år. 2. Nye metoder og procedurer for lugtanalyser. De danske lugtlaboratorier har i årevis været kritiseret for, at olfaktometriske målinger er forbundet med en for stor måleusikkerhed. Olfaktometriske analyser er den eneste accepterede metode til at afgøre, om lugtemissioner fra industri og landbrug er over eller under et acceptabelt niveau. De nuværende to metoder, som er accepteret til brug ved kontrol af lugtemissioner, ønskes sammenlignet ved parallelmålinger og valideret, således at den mest egnede metode kan udpeges. Tidshorisont for markedsmodning: 1-2 år. Aktivitetsplanens indhold Aktivitetsplanens faglige aktiviteter er som følger: A) Udvikling af nye testfaciliteter og metoder til måling og karakterisering af nanoog mikropartikler A1) Et kosteffektivt sensorsystem valideres til brug for måling af nanopartikler før/efter røggasrensning eller lignende processer i industrien. Dette system modificeres, så det kan måle efter partikelstørrelsesfraktioner, og ikke (som nu) kun med udlæsning i det totale partikelantal. Systemet vil blive testet i laboratoriet i den nyopbyggede kalibreringsfacilitet, og efterfølgende ved fuldskala måling i felten. A2) Der er behov for at kunne forbedre de karakteriseringsmetoder, som foreligger til beskrivelse af nanopartiklers kemiske sammensætning, således at detektionsgrænsen for f.eks. grundstoffer i små koncentrationer kan reduceres, og således at f.eks. organiske stoffer kan analyseres. B) Nye og mere nøjagtige metoder til måling og dokumentation af luftbårne gasformige emissioner B1) Der gennemføres kalibreringer i lave koncentrationer af FORCE Technology s nuværende FTIR multikomponent analysator over for sporstoffer. Kalibreringsprocedurer udvikles og dokumenteres. B2) En ny såkaldt yes-no olfaktometrisk instrument til lugtanalyse vil blive valideret i forhold til den traditionelle forced choice metode. Adgang til SMPS udstyret i forbindelse med aktivitetsplanen vil blive håndteret gennem en lejekontrakt med leverandøren. På længere sigt er investeringsomkostningen i et SMSP udstyr (samlet omkostning ca. 1 mio. DKK) en mindre potentiel barriere. De tilgængelige analyseteknikkers detektionsgrænse (EDX) til kemisk partikelkarakterisering er desuden en potentiel teknisk barriere, som imidlertid forventes overkommet ved at øge den opsamlede mængde artikler pr. prøve. Herudover vurderes der ikke at være betydende barrierer i forhold til gennemførelse af aktiviteten. De udviklede ydelser forankres gennem oplæring af medarbejdere på de pågældende områder, når ydelsen er markedsmodnet.

3 Formål og målgruppe Det erhvervsmæssige rationale for gennemførelsen af aktiviteten er at støtte danske miljøteknologiske virksomheder ved at tilbyde nødvendige metrologiske kompetencer og faciliteter inden for partikel og gasformige emissioner. Som bekendt er det miljøteknologiske område udpeget som et af de områder hvor Danmark har mulighed for at skabe vækst og nye arbejdspladser. Dette understreges af, at to af regeringens vækstteams har luftemissioner som et centralt omdrejningspunkt i mulighederne for at skabe erhvervsmæssige udvikling som resultat af den globale grønne omstilling, og stigende international regulering af miljøområdet. Der er tale om vækstteamet for Vand, Bio og Miljøløsninger samt vækstteamet for Det Blå Danmark. Tal fra Vækstministeriet (se nedenstående) viser at virksomheder, der arbejder med begrænsning af luftforurening, er dominerende inden for den miljøteknologsike sektor i Danmark. Der er gode muligheder for at fastholde og fortsætte denne udvikling. Kravene til reduktion af partikelemissioner forventes i de kommende år skærpet, og der imødeses behov for yderligere emissioner fra såvel mobile som stationære kilder. Danske virksomheder, der udvikler og producerer teknologier til partikelreduktion, forventer en stærkt stigende efterspørgsel, specielt inden for området nanoog mikropartikler. Disse partikler er særligt sundhedsskadelige, og der forventes en øget regulering på dette område i de kommende år f.eks. inden for transportområdet hvor der fra 2015 grænseværdier for nanopartikler fra dieselmotorer for køretøjer i EU, som omhandler antallet af partikler. For at kunne imødekomme de stigende krav, er det nødvendigt for virksomhederne at dokumentere de udviklede rensningsteknikker med avancerede målemetoder, der er sporbare i forhold til internationale standarder. Dette vil FORCE Technology tilbyde via nærværende aktivitet. Et eksempel på, hvorledes international regulering kan fremme miljøeksport og udvikling af arbejdspladser er det maritime område. Den internationale skibsfart står i disse år over for en række skærpede krav til skibenes emissioner. Dette gælder især krav til NO x, SO 2 og partikler. Den maritime branche står i Danmark stærkt, og samtidigt er Danmark førende inden for udviklingen af teknologier til reduktion af NOx, SO 2 og partikler. Dette betyder, at Danmark står i en stærk

4 position til at kunne udnytte det erhvervspotentiale, der ligger i at udvikle miljøteknologier til den maritime branche. FORCE Technology er som GTS institut førende inden for såvel det maritime område som luftemissionsområdet, og ønsker med en samlet indsats at udvikle de nødvendige metrologiske serviceydelser. Eksempler på virksomheder, der har behov for nye, sporbare måleteknikker til brug for dokumentering af nanopartikler, er producenter af keramiske filtre til at fjerne partikler fra dieselmotorer samt større producenter af scrubbersystemer til skibsmotorer og faste anlæg, instrumentleverandør, støvsugerproducenter og leverandører af renrumsdokumentation. At der er en klar efterspørgsel efter de nævnte ydelser fremgår af de høringssvar, der er kommet på BedreInnovation.dk til henholdsvis forslaget Udvikling af metoder til dokumentation og reduktion af luftbårne nanoog mikropartikler (17 kommentarer) samt Fundamental metrologi (8 kommentarer). Citat: Adm. Direktør Henrik Sven Sørensen, Notox Ceramic Filters A/S: For at sikre udvikling af nye systemer, produkter og målemetoder er FORCE s oplæg og forslag et rigtigt skridt på vejen. Vi vil helt sikkert kunne få udbytte af et sådant initiativ, idet det vil udvikle vort igangværende samarbejde både fsva. teknologi, karakterisering af partikler, udvikling af nye løsninger og ikke mindst det netværk, der vil være forbundet med etableringen af det omtalte testcenter Citat: Adm. Direktør Bent L. Hansen, Danalytic Aps: finder vi det særdeles fornuftigt, at der hos Force Technology arbejdes på at oprette et videncenter, hvor man kan tilbyde kvalificeret hjælp til partikelanalyser og være med til at udarbejde nogle gode analyserutiner. Citat: Områdechef Miljø Torben Brun Hansen, COWI: Vi ser et behov for valide metoder til måling af nonopartikler i miljøet, såvel som i arbejdsmiljøet, som supplement til den viden der er og kommer mht mulige sundhedsskadelige effekter. Det vil bidrage til en bedre vurdering af eksponeringen for partiklerne, hvis anvendelse udbredes meget. Det understøtter den rådgivning COWI og andre leverer indenfor miljø og arbejdsmiljø. I alt forventes SMV er at efterspørge de nævnte ydelser inden for perioden Nationale og internationale samarbejdspartnere En vigtig platform for samarbejde og udvikling af de metrologiske serviceydelser inden for nærværende aktivitetsplan er etableringen af Centre of Excellence for Partikelmetrologi. FORCE Technology har indgået aftale med GTS-institutterne Dansk Fundamental Metrologi og Teknologisk Institut om etablering af dette center. Centeret vil være omdrejningspunkt for samarbejde om bl.a. kursusaktiviteter og koordinering af faglige aktiviteter. En anden vigtig platform for vidensdeling og formidling er Innovationsnetværket for Miljøteknologi, hvor FORCE Technology deltager sammen med centrale aktører inden for luftrensning omfattende virksomheder, universiteter og GTS. De direkte industrielle samarbejdspartnere tæller en række danske virksomheder både fra SMV-segmentet og større virksomheder.

5 Videninstutioner, som vil deltage i vidensopbygningen, forventes primært at være Københavns Universitet, Aarhus Universitet og DTU, samt internationale universiteter som Lunds Universitet, ECN Holland og Paul Scherrer Instituttet i Scwheiz. Den internationale videnhjemtagning vil blive foretaget gennem kontakt til disse institutioner via konferencer og møder, hvor igangværende arbejder vil blive fremlagt og drøftet. Der vil blive søgt om projekter (bl.a. under EU's rammeprogrammer) og i den forbindelse udarbejdet artikler i fællesskab med de udenlandske og danske institutioner. Master forløb I forbindelse med aktiviteten vil FORCE Technology hvert år gennemføre et Masterprojekter. Masterprojekterne vil have fokus på relevante elementer, modeludvikling og vidensopbygning inden for udvalgte områder af aktivitetsplanen. Gennemførsel af Masterprojekterne vil ske i dialog og samarbejde med DTU, Aalborg Universitet og FORCE Technology. Gennemførelse og uddannelse af studerende under et masterprojekt vil være med til at sikre og udvikle danske kandidater med viden om den korrosive belastning fra biomasse og affald samt være med til at sætte fokus på dette i danske virksomheder efterfølgende. Koordinering og samspil med andre FoU-aktiviteter Medfinansiering af andre FoU -projekter: PSO-projektet Partikler fra Gasmotorer, som delvist er finansieret af Energinet.dk. Dette projekt løber over tre år i perioden og har til formål at finde årsagen til, at der opstår store mængder ultrafine partikler i røggas fra gasmotorer. Projektet er direkte relateret til det faglige indhold i dette projekt. Relaterede FoU-projekter: Projektet forventes at bidrage med afgørende ny viden til minimum ét innovationskonsortium med fokus på kortlægning og karakterisering af nanoog mikropartikler fra forbrændingsprocesser, samt på rensningsteknologier til fjernelse af sådanne partikler. FORCE Technology vil i samarbejde med DFM samt en række små og mellemstore danske virksomheder udarbejde en ansøgning om et sådant innovationskonsortium. Projektet vil have en forventet start i perioden Formidlings- og spredningseffekt: Der vil blive arrangeret en workshop for de danske virksomheder, der har udtrykt behov at kunne udføre sporbare målinger af forbrændingspartikler < 100 nm partikler. Danske interessenter på området vil blive tilbudt at få deres instrumenter kalibreret på den opbyggede kalibreringsstand. I alt forventes 10 danske SMV er ved udgangen af 2015 at have benyttet kalibreringsstanden til forbrændingspartikler. Der vil blive afholdt en workshop til information og diskussion af resultatet af den udførte validering af metoder til lugtmåling. Deltagere er danske lugtlaboratorier (Eurofins Danmark og Slagteriernes Forskningsinstitut), danske industrivirksomheder med tilbagevendende behov for lugtkortlægning samt tilsynsførende kommuner og Miljøstyrelsen SMV er forventes at deltage.

6 Information om de udviklede services vil blive formidlet gennem indlæg i fagblade (Ingeniøren, Dansk Kemi) samt i FORCE s nyhedsbrev. De kvantitative mål for videnspredningen kan kort opsummeres som: Omsætningsmål: virksomheder vil have anvendt et eller flere af de udviklede services inden udgangen af 2015 (SMV-andel ca. 50 %) årlig omsætning i perioden fra : (smv-andel ca. 50 %) Mål for videnformidling ( ): 50 virksomheder kontaktes fire informationsarrangementer/workshops Mål for publicering: 3 populærvidenskabelige artikler i fagpresse mm. (heraf to internationalt) 3 konferencepapers 1 peer-reviewed videnskabelig artikel Milepæle år 1 Faglige/tekniske milepæle: A1-1. SMPS indkøbt og testet ifht. ELPI instrument under kontrolleret partikeldannelse. En del af denne aktivitet forventes at ske indenfor det nævnte PSO projekt vedrørende ultrafine partikler fra forbrændingsmotorer. A1.2. Kosteffektivt system til måling af partikler før/efter industriel partikelrensning, valideret i laboratoriet og i felten. A2-1. Emissionen af de mindste nanopartikler (< 20 nm) fra nye svejsetryper vurderet ved anvendelse af SMPS og ELPI instrumenter. B1-1. FTIR instrument valideret mht. nedre detektionsgrænse for NH 3 og N 2 O. Procedurer for måling af disse stoffer på forbrændingsanlæg opstillet. B2-1. Validering af ny olfaktometrisk metode. Videnspredningsmilepæle: A2-1. Resultater vedr. emissionen af de mindste nanopartikler (< 20 nm) fra nye svejsetryper vurderet ved anvendelse af SMPS og ELPI instrumenter er publiceret i fagligt tidsskrift. B Artikle om ny olfaktometrisk metode er publiceret i fagligt tidsskrift. Milepæle år 2 Faglige/tekniske milepæle: A1-3. Test på skibsmotor gennemført med forbedret sensorteknologi til partikelmåling før/efter røggasrensning. SMPS målinger udført i kombination med ELPI målinger, speciel med fokus på partikler < 10 nm.

7 A2-2. Optimerede opsamlingsteknikker udviklet med henblik på karakterisering af morfologi og kemisk sammensætning af mikro- og nanopartikler fra forbrænding. B1-2. Måleteknisk ydelse udviklet og beskrevet (aminer vha on line FTIR). B2-2. Case orienteret validering af ny olfaktometrisk metode udført. B2-3. Ringtest for danske lugtlaboratorier gennemført og rapporteret. Der er gennem en valideringstest, hvor samtlige danske lugtlaboratorier deltager, tilvejebragt det nødvendige grundlag for at vurdere, hvilken målemetode der er den mest nøjagtige metode til lugtanalyse, og hvilken metode der dermed skal anbefales for danske lugtlaboratorier. Videnspredningsmilepæle: B Artikel om ny on-line FTIR måleteknik til aminer er publiceret ved international konference el. i tidsskrift. Milepæle år 3 Faglige/tekniske milepæle: B1-3. Måleteknisk ydelse udviklet og beskrevet (SO 3 vha on-line FTIR). Videnspredningsmilepæle: A peer reviewed artikel omkring partikelmålinger på skibe udarbejdet A2-3. FORCE Technology afholder, inden for rammerne af Centre of Excellence for Partikelmetrologi, en temadag om karakteriserings- og måleteknikker til partikler. B2-4. Temadag om nye lugtanalyser afholdt. B artikel publiceret. Med opfyldelsen af milepælene for år 3 er der gennemført en vurdering af, hvilken målemetode der er den mest nøjagtige metode til lugtanalyse, og hvilken metode der dermed skal anbefales for danske lugtlaboratorier. Der er desuden udviklet en metode til at udføre kontinuert måling af sporgasser ved hjælp af FTIR teknikken. Titel ved præsentation på BedreInnovation.dk Udvikling af metoder til dokumentation og reduktion af luftbårne nanoog mikropartikler Fundamental metrologi