de.wedoany.com-Bericht: Wissenschaftler der Perm National Research Polytechnic University haben das erste automatisierte Wasser-Diagnosesystem für die Papierindustrie entwickelt. Im Gegensatz zu bestehenden Lösungen arbeitet dieses System in Echtzeit, verhindert Qualitätseinbußen bei Papier, hilft Unternehmen, Verluste zu reduzieren und dämpft so Preissteigerungen für Verbraucher.
Die Papierindustrie ist ein großer Wasserverbraucher; Unternehmen nutzen Wasser häufig in geschlossenen Kreisläufen, um Ressourcen zu schonen. Nach mehrmaliger Verwendung verbleiben jedoch selbst nach der Reinigung feine organische Verunreinigungen wie Holzfasern und Chemikalien im Abwasser, die allmählich die Vermehrung von Mikroorganismen wie Bakterien und Pilzen begünstigen. Die Anzahl der Mikroorganismen beeinflusst direkt die chemische Zusammensetzung des Wassers, führt zu dessen Versauerung und verringert die Papierfestigkeit. Derzeit bewerten Unternehmen die Wasserqualität durch regelmäßige Laboranalysen, doch die Ergebnisse sind zeitverzögert und ermöglichen keine Echtzeitverfolgung von Veränderungen. Dadurch können Reinigungsmodi nicht rechtzeitig angepasst werden, und Verluste durch Ausschuss und Ressourcenverschwendung können Millionen Rubel betragen. Diese Verluste werden in die Preise eingerechnet und letztlich von den Verbrauchern getragen. Russland produziert jährlich über 10 Millionen Tonnen Papierprodukte; selbst geringe Ausschussmengen haben erhebliche Auswirkungen.
Zu den Hauptfaktoren, die die Vermehrung von Mikroorganismen im Wasser beeinflussen, gehören Temperatur, Mediumsäure und Gehalt an organischen Verunreinigungen. Bisherige Methoden messen und bewerten diese jedoch einzeln. Die Forscher entwickelten ein mathematisches Modell, das die einzelnen Indikatoren (Temperatur, Säuregrad, Verschmutzungsgrad) zu einem Wert zusammenfasst, der den Grad der Abweichung der Wasserqualität vom Normalzustand anzeigt. Zur Validierung des Modells wurden experimentelle Daten eines realen Unternehmens verwendet; die Berechnungen wurden mit tatsächlichen Veränderungen verglichen, und die Ergebnisse stimmten mit den Produktionsaufzeichnungen überein. Darüber hinaus entwarfen die Wissenschaftler ein Steuerungssystem für die Papierproduktion: In der Werkstatt werden Sensoren installiert, die kontinuierlich Temperatur, Säuregrad und elektrische Leitfähigkeit messen. Alle Daten werden an einen kleinen Industriecomputer übertragen, der mithilfe des Modells in Echtzeit den Gesamtzustandsindikator des Wassers berechnet und bei Anzeichen einer Verschlechterung ein Signal ausgibt.
Olga Bilous, leitende Dozentin der Abteilung für Mikroprozessor-Automatisierung an der Perm National Research Polytechnic University, erklärte, dass die Arbeitsgeschwindigkeit dieses Systems um ein Vielfaches höher sei als die von Laboranalysen. Es könne Probleme bereits im Stadium der Entstehung von Bakterienvermehrungsbedingungen erkennen, bevor das Papier an Festigkeit verliere. Das System sei vollautomatisch und überwache die Parameter ohne menschliches Eingreifen. Durch die rechtzeitige Erkennung von Problemen helfe diese Lösung, das Volumen von verschlechtertem Wasser zu reduzieren, die Menge an Altpapier und -pappe zu verringern und den Verbrauch von Chemikalien zu senken. Je nach Unternehmensgröße könne das System jährlich Hunderttausende bis Millionen Rubel einsparen und so direkt die Produktkosten senken.
