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Tratamiento Pirolítico de Eliminación y Valorización de Residuos Domiciliarios, Industriales y Hospitalarios por Termolisis al Vacío

Por Enrique A. Cabrera

El tratamiento pirolítico de eliminación de residuos se basa en la descomposición de la materia orgánica por efecto térmico en AUSENCIA DE OXÍGENO.

Este tratamiento termolítico de eliminación es aplicable de manera uniforme al conjunto de residuos tales como :

* RESIDUOS DOMICIARIOS
* RESIDUOS HOSPITALARIOS Y PATOLÓGICOS
* RESIDUOS INDUSTRIALES y otros….en estado sólido, líquido o gaseoso.

Las diferencias, a nivel de las instalaciones, concierne solamente a las disposiciones de almacenaje en la fase inicial, y que son propias a cada familia de residuo.

La temperatura de tratamiento utilizada es de 500†C, la cual favorece la formación de productos combustibles que se desprenden de la destilación de las materias orgánicas y permite la recuperación de materiales reciclables contenidos en los residuos, sin pérdida, y en condiciones sanitarias óptimas.

Según los resultados habituales de la química orgánica, las materias orgánicas contenidas en los residuos producen gases combustibles, hidrocarburos y carbones, cuyas proporciones relativas dependen de las características de los residuos y del conducto operacional de las instalaciones.

A título de ejemplo, el tratamiento termolítico de residuos domiciliarios no clasificados, cuyas características físico-químicas son las siguientes:

* Humedad 40%
* Materias combustibles 41%
* Inertes 19%
* PCI 1700 Kcal/kg

Se obtienen los siguientes resultados:

* Carbón 170 kg
* Hidrocarburos 40 kg
* Gas combustible 200 kg

Los inertes son recuperados en su casi totalidad y pueden ser separados con vistas a su comercialización, por ejemplo los metales, pedregullos, vidrios y otros.

La transformación termolítica de las materias orgánicas se basa en un concepto muy antiguo utilizado en la fabricación del carbón de leña.

Este tratamiento ha sido estudiado en el Canadá para el tratamiento de la madera; en España para el tratamiento de los residuos domiciliarios y en Japón para la eliminación o valorización de los neumáticos.

DESCRIPCIÓN DE UNA INSTALACIÓN DE TERMOLISIS

El esquema en anexo pone en evidencia la marcha de las secuencias del tratamiento.

RECOLECCIÓN Y TRANSPORTE

En principio, esta fase no se desarrolla pero haremos un breve comentario.

El procedimiento de TERMOLISIS, que permite una valorización óptima para la recuperación de energía y de materiales reciclables contenidos en los residuos, se adapta muy bien a todo tipo de residuo, clasificados o no; es decir que el sistema de TERMOLISIS puede tratar simultáneamente la eliminación de residuos domésticos, patológicos e industriales a un costo reducido, garantizando la protección del medio ambiente.

FASE I : ALMACENAJE Y PREPARACIÓN

ALMACENAJE:

Los residuos recolectados son almacenados según su naturaleza, ya sea depositados en fosas o, si se trata de residuos patológicos, en contenedores estancos en salas independientes.

La instalación comporta un sistema de clasificación para la recuperación de papeles, cartones y materias plásticas.

Los metales y los inertes son separados en la fase inicial de los termolizadores.

PREPARACIÓN:

Esta preparación preliminar es solamente para los residuos a granel que son triturados para luego ser convertidos en un producto más homogéneo, lo cual facilita su eliminación y su acondicionamiento en los carros que alimentan los termolizadores. Los residuos así procesados son almacenados en los silos.

Las condiciones de trabajo y de almacenamiento responden a las obligaciones y normas europeas (duración del almacenaje, olores,etc.)

Esta fase del proceso es convencional.

FASE II : DESHIDRATACIÓN Y CALCINACIÓN

Los residuos triturados y los no triturables, como es el caso de los residuos hospitalarios, son ubicados en los carros de transporte que forman parte de la unidad de tratamiento.

Los carros entran en un compartimiento donde se efectúa una primera operación de deshidratación a baja temperatura (alrededor de 150†C) en ausencia de oxígeno y al vacío parcial (alrededor de 500mb.). El compartimiento es calentado con quemadores adaptados que utilizan el gas recuperado por la TERMOLISIS en la operación anterior.

Después de la deshidratación, el carro es introducido en el segundo compartimiento donde la temperatura es mantenida a 500†C en ausencia de oxígeno y con el mismo vacío parcial.

En estas condiciones de temperatura y de presión, las materias orgánicas se transforman en gas y carbón.

Los gases son enviados a un lavador donde son enfriados y depurados, mientras que los vidrios, metales, escombros (inertes) y el carbón quedan en el carro de transporte.

Cuando la operación de calcinación ha terminado, el carro es enviado al compartimiento de enfriado.

FASE III : TRATAMIENTO DE LOS GASES

A la salida del compartimiento de calcinación, los gases depurados y enfriados son separados en gases condensables e hidrocarburos.

Los gases no condensables son aspirados por una bomba de vacío que mantiene el conjunto en depresión. Son sometidos nuevamente a presión y enviados al compartimiento de deshidratación donde se reutilizan para la calefacción del reactor de TERMOLISIS.

Los gases de combustión, a la salida de este compartimiento son sometidos a un tratamiento doble de lavado (NOX) y liberados de partículas (COV) para luego ser evacuados, completamente limpios, por la chimenea, de acuerdo a las normas internacionales vigentes.

Los hidrocarburos son decantados y almacenados para ser reutilizados como combustible.

Las tecnologías empleadas en estas diferentes operaciones también son de aplicación corriente.

FASE IV : TRATAMIENTO DE LOS SÓLIDOS

A la salida del compartimiento de enfriamiento, los sólidos, (inertes y carbones) que se encuentran en el carro, son separados y clasificados.

Los carbones en general son reducidos a polvo y mezclados con los hidrocarburos por un procedimiento de amasado, con el objeto de constituir un combustible sólido compacto, almacenable y fácilmente transportable.

Los metales son separados por medio de los procedimientos habituales: magnéticos, gravimétricos, etc. para su comercialización.

Los inertes del tipo vidrios, pedregullo u otros, pueden ser separados y reutilizados o comercializados.

La tecnología de estos tratamientos es de dominio corriente.

FASE V : UTILIZACIÓN DE LOS COMBUSTIBLES

La mezcla de carbón e hidrocarburos produce un combustible sólido con un poder calorífico comprendido entre 4.000 y 6.000 Kcal/kg. y puede ser utilizado como combustible en calderas convencionales con quemadores adaptados. La caldera puede ser instalada en la usina de TERMOLISIS, para producir vapor o electricidad.

En el caso de una utilización local, los gases de combustión, a la salida de la caldera, son lavados, enfriados y desempolvados antes de ser evacuados por la chimenea.

La tecnología del tratamiento de humos es la convencional de las centrales térmicas a carbón. Los quemadores adaptados a estos combustibles han sido perfeccinados por empresas francesas con la colaboración y control de GDF (Gaz de France).

FASE VI : TRATAMIENTO DE LAS AGUAS

El agua recuperada en el momento de la deshidratación es utilizada en la cámara de lavado de gases y a la salida de la calcinación.

A la salida de la calcinación el agua del lavado, cargada de hidrocarburos, es decantada, filtrada y tratada en lagunas de la misma manera que el agua que viene de otros lavados.

El excedente de agua es analizado, neutralizado y evacuado en el medio natural.

Las técnicas de tratamiento de estas aguas residuales son igualmente de uso corriente.

RECAPITULACIÓN SOBRE LA TERMOLISIS

Preparación de los residuos antes del tratamiento.

La TERMOLISIS permite la recuperación y/o valorización de los materiales en buenas condiciones sanitarias.

La TERMOLISIS puede ser aplicada indistintamente a los residuos domiciliarios, industriales y patológicos, clasificados o no clasificados. Cuando se efectúa una selección de papeles, cartones y plásticos, la recuperación de los materiales reciclables es total, pero la producción energética es mínima. Cuando no se efectúa esta recuperación, la valorización energética es máxima y la recuperación de los metales es total.

* ¿ POR QUÉ SEPARAR LOS GASES INCONDENSABLES DE LOS HIDROCARBUROS ?…

A nivel de la calcinación, la mezcla gaseosa sale del termolizador a una temperatura de 500†C y debe ser enfriada para pasar al sistema de bombeo. El enfriamiento de los gases provoca la condensación de los hidrocarburos pesados; el enfriamiento es obtenido por inyección de agua. Este regado tiene como función fundamental la de captar los CI H, y/o FI H, que se forman por reacción del cloro, y/o flúor, con el hidrógeno de TERMOLISIS y de reducir sensiblemente el tenor en cloro (y/o flúor) de los incondensables de los hidrocarburos y de los carbones.

* ¿ ESTE TRATAMIENTO DE LAVADO ES SUFICIENTE PARA ELIMINAR LOS HALOGENOS ?…

El lavado de los gases a la salida del termolizador constituye una primera etapa en la eliminación de los halógenos. En el esquema que presentamos, los gases incondensables son quemados en la instalación para calentar los compartimientos de deshidratación y calcinación en quemadores a bajo NOX. Los gases de esta combustión son tratados en un lavadero semejante al precedente, antes de ser evacuados en la atmósfera. Esta operación de lavado constituye un segundo tratamiento de eliminación de los halógenos.

* ¿ QUÉ SE HACE CON LOS CARBONES Y LOS HIDROCARBUROS?…

Los carbones recuperados después de la TERMOLISIS están esencialmente constituídos por polvo.

Los hidrocarburos después de la decantación son mezclados a este polvo de carbón por amasado, para constituir un combustible sólido cuyo almacenamiento, transporte y utilización resulta de fácil manipulación.

En el caso de que este combustible sea utilizado para hacer vapor in-situ, ya sea para producir calor o electricidad, será quemado en la caldera a alta temperatura utilizando quemadores a bajo NOX.

Los gases de combustión son tratados antes de ser evacuados en la atmósfera. Esta operación constituye un segundo tratamiento de eliminación de halógenos.

* ¿ TRATÁNDOSE DE DEPURACIÓN, CUÁLES SON LAS DIFERENCIAS CON LA INCINERACIÓN ?…

Se acaba de comprobar que sistemáticamente los gases y los sólidos experimentan dos tratamientos de depuración: por un lado en el lavadero, a la salida de la calcinación, y por otro lado cuando los gases de combustión de gases y del combustible sólido son lavados y limpiados. Luego, al notar que los gases y combustibles sólidos son mucho más homogéneos que los residuos incinerados y que el PCI es considerablemente más elevado, la combustión será hecha en condiciones casi ESTEQUIOMETRICAS. El riesgo de formación de óxido de azote está pues, limitado y sobre todo, el volumen del humo es considerablemente reducido.

Finalmente los gases, los hidrocarburos y los carbones son controlados antes de su utilización para eventualmente ser reciclados y evitar así anomalías en los restos de su combustión.

* ¿ CÓMO SE PUEDEN RECUPERAR LOS METALES Y LOS INERTES ?…

A la salida del compartimiento de enfriamiento, el carro contiene carbón, metales e inertes. El carbón es retirado por aspiración y enviado a un silo de almacenamiento donde se toman las precauciones usuales para evitar la autocombustión. Los productos sólidos restantes son tratados con los métodos comunes de clasificación tales como la separación magnética para seleccionar los metales magnéticos de los otros. La separación por vibración de densimetría, etc….Los inertes son esencialmente los vidrios, pedregullo, etc.; como estos inertes son sanitariamente inertes, pueden ser utilizados para trabajo de relleno de terraplenes.

* ¿ EN QUÉ SE CONVIERTEN LOS METALES PESADOS ?…

Como el mercurio bajo forma metálica se vaporiza a la temperatura de TERMOLISIS (500†C), será condensado en el lavadero de los gases y recuperado al pie de la columna.

El plomo funde a esta temperatura y será recuperado en el carro de transporte y separado fácilmente de los otros sólidos. Los otros metales pesados, bajo forma metálica, serán confinados de la misma manera en los carros y recuperados al final del ciclo.

Los metales pesados, bajo forma de compuestos químicos, serán evaporados en el termolizador y condensados en el lavadero, o bien separados como sólidos.

Los metales pesados que escapasen a esta depuración son eliminados en los combustibles, tratados en el lavadero y limpiados en forma clásica.

* ¿ QUÉ SE HACE CON EL AGUA RECUPERADA EN EL TRATAMIENTO ?

En el termolizador se recupera, por condensación en el lavadero, el agua que proviene de la deshidratación de los gases de calentamiento. El agua del lavado, a la salida del lavadero de calcinación, está cargada de hidrocarburos y de sales en suspensión y/o en solución.
El agua es enviada a un decantador donde los hidrocarburos son recuperados por flotación o por medios mecánicos . El agua residual es filtrada y transferida a la laguna. Después de pasar por la laguna, el agua es filtrada, controlado el PH Y reciclada en las instalaciones para alimentar los lavadores de gases.

Eventualmente, el excedente de agua será ajustado a las normas en vigor para su evacuación en el medio natural.

Las sales en solución que eventualmente contengan los metales pesados, se depositan en la laguna para formar un barro que será tratado, en su última fase, de la misma manera que el lodo de las estaciones de decantación de aguas contaminadas.

* ¿ CUÁL ES LA ORIGINALIDAD DEL TRATAMIENTO POR TERMOLISIS ?

La principal diferencia reside en la concepción de los termolizadores por donde los carros deben circular, según una programación que tiene en cuenta las características de los residuos y donde es necesario aportar la energía del calentamiento sin volver a poner aire en el compartimiento de calcinación.

Se ha concebido un horno fijo y se utilizan paneles radiantes a gas para calentar los compartimientos de deshidratación y de calcinación.
Las instalaciones conexas son convencionales. Los materiales para el tratamiento y la recuperación de los gases, de los hidrocarburos, de los carbones y de los inertes, son exclusivamente provistos por la industria especializada, así como las instalaciones de quemados de los gases y de los combustibles sólidos. Las adaptaciones necesarias a nivel de los quemadores han sido estudiadas por empresas francesas, en ciertos casos bajo el auspicio y control de GDF (Gaz de France).

* ¿ CUÁLES SON LAS POSIBILIDADES DEL PROCEDIMIENTO DE TERMOLISIS ?…

Recordemos que el procedimiento de TERMOLISIS permite tratar, sin distinción, los residuos orgánicos ya sean domiciliarios, industriales o patológicos, etc.

Esta facultad permite concebir, según las necesidades, una planta de tratamiento de todo tipo de residuos; sólidos, líquidos o gaseosos, a eliminar y/o valorizar.

La concepción del termolizador se basa en la modularidad; esto permite, a partir de una cierta capacidad de tratamiento, multiplicarla sin dificultad al menor costo, sin que el efecto de talla induzca un riesgo industrial particular.

* ¿ QUÉ SUCEDE CON LA RECUPERACIÓN ENERGÉTICA ?…

Sea cual fuere el procedimiento de tratamiento, la recuperación energética es proporcional a las características de los residuos.

En el caso de la TERMOLISIS, la energía es recuperada bajo forma de combustible sólido que se puede almacenar, utilizar en el lugar o transportar.

Esta particularidad permite producir energía en función de las necesidades en el tiempo y en el espacio. Esto quiere decir, ante todo, que la situación geográfica del centro de tratamiento puede ser diferente del lugar de consumo de la energía producida, y además que la energía a producir está en función de las necesidades de consumo.

La recuperación energética es superior a la energía obtenida en una producción contínua pero no almacenable.

* ¿ CUÁLES SON LOS RESIDUOS DE LA TERMOLISIS ?…

1†- Si los combustibles sólidos no son quemados in-situ, los últimos residuos generados en el lugar por la TERMOLISIS son los barros de las lagunas, que serán retirados periódicamente para ser deshidratados en la misma instalación y evacuados en descarga de clase I. Estos residuos representan menos del uno por ciento (1%) del tonelaje tratado.

2†- Si los combustibles sólidos son tratados en el lugar, debemos agregar las cenizas de la combustión. El tenor de cenizas, en el caso de los residuos domiciliarios, es relativamente elevado y representa el treinta por ciento (30%) del peso de los residuos de clase I.

Finalmente, el peso de los “residuos últimos” representa en término medio el diez por ciento (10%) del tonelaje tratado, del cual solamente el uno por ciento (1%) corresponde a la descarga de clase I.

En resumen, podemos decir que el tratamiento de TERMOLISIS produce, del total del tonelaje tratado, entre el 4 y el 6% de “residuo último”, contando en este porcentaje los barros de la laguna de decantación .

* ¿ CUÁL ES EL COSTO DE UN CENTRO DE TRATAMIENTO DE RESIDUOS POR TERMOLISIS?…

El costo de un centro de tratamiento de residuos por TERMOLISIS no debería ser diferente al costo de una usina de incineración de residuos que responda a las normas europeas .(ISO)

La diferencia reside en el hecho de que un centro de tratamiento de residuos por TERMOLISIS, TRATA TODOS LOS RESIDUOS, sea cual fuere su naturaleza: domiciliarios, industriales, patológicos; sea cual fuere su característica: en estado sólido, líquido o gaseoso, etc. a un precio medio de costo similar al de los residuos domiciliarios y sin discriminación previa.

* MEDIO AMBIENTE

El TRATAMIENTO DE ELIMINACION DE RESIDUOS POR TERMOLISIS es un sistema ecológico que aporta una solución eficaz al peligro que representa la contaminación ambiental.

ESQUEMA GENERAL DE INSTALACIÓN

Nomenclatura:

    A-Llegada de los residuos       G-Salida de los carbones

     1-Almacenaje a la llegada       H-Salida de los inertes

     2-Selección de los papeles      8-Tratamiento de los gases

     3-Trituración                   F-Salida de hidrocarburos

     4-Almacenaje                    J-Salida de aguas

     5-Deshidratación                K-Alimentación de agua

     B-Salida de las aguas           9-Preparación de combust.

     C-Llegada de los gases          10-Utilización de combust.

     6-Calcinación                   11-Chimenea

     D-Salida de los gases           12-Tratamiento de agua

     E-Llegada de los gases          13-Separación de los inertes

     7-Enfriamiento                  L-Salida de los inertes

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