Con el aumento del número de centros sanitarios y la aparición de la pandemia de COVID-19, los residuos sanitarios (RS) se han convertido en una cuestión crítica por los riesgos para la salud, la contaminación ambiental y la sostenibilidad. Los residuos de la atención sanitaria comprenden todos los residuos generados en centros sanitarios, centros de investigación y laboratorios en relación con procedimientos médicos. En general, el término «residuos sanitarios» se emplea indistintamente con el de «residuos de la atención sanitaria». Al mismo tiempo, en todo el mundo se manejan definiciones variables. Los residuos sanitarios son todos aquellos residuos peligrosos de la atención sanitaria que resultan potencialmente infecciosos, anatomopatológicos, farmacéuticos, citotóxicos, químicos y radiactivos, así como cualquier residuo no peligroso de la atención sanitaria.
La pirólisis por plasma de residuos sanitarios es una tecnología de vanguardia para eliminar con seguridad este tipo de residuos. Es una tecnología respetuosa con el medio ambiente que convierte los residuos orgánicos en subproductos de interés comercial. El intenso calor generado por el plasma permite eliminar de forma segura y fiable todo tipo de residuos, incluidos los residuos sólidos urbanos, los residuos biosanitarios y los residuos peligrosos. Al entrar en contacto con el plasma, los residuos sanitarios se pirolizan y dan CO, H₂ (CO, H₂, CO₂, H₂O y CH₄) e hidrocarburos. Estos gases se queman y producen una temperatura elevada. En el proceso de pirólisis por plasma, los gases calientes se enfrían bruscamente de 500° a 70 °C para evitar las reacciones de recombinación de las moléculas gaseosas que inhiben la formación de dioxinas y furanos. Los resultados del análisis de gases revelan que los gases tóxicos hallados tras la combustión se sitúan holgadamente dentro de los límites de las normas de emisión del Central Pollution Control Board. El medio de plasma destruye además las bacterias termoestables.
La gasificación por plasma es una de las técnicas más prometedoras para el tratamiento de residuos, por sus características de alta temperatura y sus menores emisiones peligrosas. El plasma se define como el cuarto estado de la materia, formado por radicales, electrones libres, partículas cargadas e iones. Durante la transformación de una sustancia a la fase de plasma se producen diversas reacciones químicas, integradas por cadenas de ionización, disociación y reasociación que tienen lugar en el medio fluido y que provocan la disociación térmica de la sustancia. Por estas características, los generadores de plasma térmico se emplean ampliamente en la industria energética para procesos térmicos que requieren altas temperaturas, como la combustión y la pirólisis.
Además, se ha comprobado que la generación total de PCDD/PCDF en la gasificación por plasma de residuos sólidos hospitalarios es inferior a 0,01 ng de equivalente tóxico (TEQ), valor que no debe superar los 0,1 ng TEQ/m³ según los límites de la Directiva 2000/76/CE de la Comisión Europea. La gasificación por plasma puede ser una alternativa sostenible y respetuosa con el medio ambiente para el tratamiento de los RS, y durante el proceso puede obtenerse además un gas de síntesis rico en H₂.
Como parámetro de partida y criterio de diseño del proceso para los residuos sanitarios en Plasma Power, se considera que cualquier elemento de origen médico entraña un gran peligro potencial tanto para el medio ambiente como para la población; por ello, los residuos sanitarios deben desinfectarse antes de su eliminación sin que escape al medio exterior ningún elemento, por pequeño que sea. El proceso térmico en el interior del reactor de plasma, sin abrir el contenedor, permite destruir los residuos con el máximo grado de seguridad.
Los generadores de plasma habituales en los gasificadores de plasma son las antorchas de plasma de microondas (magnetrones, klistrones, etc.) y las antorchas de plasma de arco transferido y no transferido. Con la alimentación continua de electricidad y de fluido de trabajo a estas antorchas se consiguen en el gasificador chorros de plasma a alta temperatura de hasta 10.000 K, que provocan la pirólisis de los materiales alimentados, como combustibles y residuos. En muchos casos, el medio plasmógeno es aire, agua, vapor de agua, nitrógeno, dióxido de carbono o mezclas de estos. Durante la pirólisis de la carga se produce un gas de síntesis que contiene cantidades considerables de hidrógeno (H₂) y monóxido de carbono (CO), que puede emplearse después para producir electricidad mediante motores alternativos o pilas de combustible.
Además, con nuestra tecnología única, materiales valiosos como las sustancias metálicas (que contienen hierro (Fe), cadmio (Cd), cromo (Cr), cobre (Cu), mercurio (Hg), etc.) o los materiales con alto contenido en carbono, como el grafito, quedan retenidos en la escoria residual, que puede recogerse como escoria fundida durante el proceso de gasificación. Las emisiones producidas durante la gasificación por plasma de RSU se cifran en 18 ppm de NOₓ, 6 ppm de SOx, 5 ppm de CO, 0,38 ppm de HCl y 0,43 mg/m³ de polvo, valores considerablemente inferiores a los límites de las normas europeas (159 ppm de NOₓ, 19 ppm de SOx, 10 mg/m³ de CO, 7 ppm de HCl, 10 mg/m³ de polvo).
Proceso de gasificación por plasma
La gasificación por plasma es la oxidación incompleta de las materias orgánicas, que las convierte en un gas combustible o de síntesis (una mezcla de H₂, CO, CO₂, CH₄ y otros hidrocarburos). En los residuos que contienen materia inorgánica, la fracción inorgánica se vitrifica simultáneamente y forma una escoria no lixiviable. Frente a la gasificación convencional, requiere una instalación más pequeña y sus emisiones a la atmósfera son más limpias, pero consume más energía. Los residuos sanitarios con alto contenido orgánico son idóneos para la gasificación por plasma, una tecnología eficaz de valorización energética de residuos. El proceso de gasificación por plasma tiene la ventaja de poder producir gas de síntesis y otros productos valiosos.
Proceso de pirólisis por plasma
La pirólisis es el proceso por el que la materia orgánica se descompone térmicamente en ausencia de oxígeno para dar moléculas más pequeñas. En el caso concreto de la pirólisis por plasma, los productos se componen únicamente de CO, H₂ y una pequeña cantidad de hidrocarburos superiores. En los residuos sanitarios, estas fracciones orgánicas son sobre todo plásticos, papel y artículos textiles. Tras la pirólisis se obtienen tres productos principales: gas combustible, char y aceite. En general, no solo el tipo de residuo, sino también el tipo de proceso de pirólisis influyen de forma decisiva en la variación de estos productos de pirólisis. Según la velocidad de calentamiento, los tipos de proceso de pirólisis se clasifican en pirólisis lenta, pirólisis rápida y pirólisis flash. Estos procesos se han desarrollado con distintos objetivos, principalmente para ajustar los productos finales.
Proceso de combustión por plasma
La combustión por plasma (oxidación por plasma) es un proceso de incineración evolucionado en el que se emplea una antorcha de plasma como fuente de calor con exceso de oxígeno. Se ha sostenido que el plasma aporta diversas especies activas que intensifican la combustión y activan las vías de oxidación del combustible, sobre todo a temperaturas bajas e intermedias. Este efecto de catálisis por plasma no solo intensifica la combustión a menor temperatura, sino que además reduce la necesidad de aire. A diferencia de la pirólisis y la gasificación por plasma, los componentes combustibles no son el componente principal del gas de salida tras el horno de combustión por plasma. Por ello, la incorporación de un postcombustor depende de la calidad del gas de salida y de los requisitos de entrada de las unidades posteriores.