医療施設の増加と COVID-19 パンデミックの発生に伴い、医療廃棄物（MW）は健康リスク、環境汚染、持続可能性にかかわる重大な課題となっています。医療関連廃棄物には、医療行為に関連して医療施設、研究センター、検査室の内部で発生するすべての廃棄物が含まれます。一般に、医療廃棄物という用語は医療関連廃棄物という用語と互換的に用いられています。一方で、その定義は世界各地でさまざまに異なります。医療廃棄物とは、感染性、病理学的、医薬品性、細胞毒性、化学的、放射性を有しうる有害な医療関連廃棄物のすべて、および有害でない医療関連廃棄物のすべてを指します。
医療廃棄物のプラズマ熱分解は、医療廃棄物を安全に処分するための最先端技術です。有機性廃棄物を商業的に有用な副産物へと転換する、環境に優しい技術です。プラズマが生み出す強力な熱により、都市ごみ、バイオメディカル廃棄物、有害廃棄物を含むあらゆる種類の廃棄物を安全かつ確実に処分できます。医療廃棄物はプラズマに接触すると熱分解され、CO、H₂（CO、H₂、CO₂、H₂O、CH₄）と炭化水素になります。これらのガスは燃焼して高温を生み出します。プラズマ熱分解プロセスでは、気体分子の再結合反応を回避し、それによってダイオキシン類およびフラン類の生成を抑えるため、高温のガスを 500 °C から 70 °C へ急冷します。ガス分析の結果、燃焼後に検出される有毒ガスは Central Pollution Control Board（中央汚染管理委員会）の排出基準の限度値を十分に下回っていることが示されています。またプラズマ環境は、熱に強い細菌も死滅させます。
プラズマガス化は、高温であることと有害物質の排出が少ないことから、廃棄物処理の最も有望な手法の一つです。プラズマは、ラジカル、自由電子、荷電粒子、イオンから構成される物質の第四の状態と定義されます。物質がプラズマ相へ移行する過程では、流体媒体中で電離、解離、再結合の連鎖からなるさまざまな化学反応が起こり、これが物質の熱解離を引き起こします。こうした特性から、熱プラズマ発生装置は、燃焼や熱分解など高温を要する熱プロセス向けにエネルギー産業で広く利用されています。
さらに、病院固形廃棄物のプラズマガス化による PCDD/PCDF の総生成量は毒性等量（TEQ）で 0.01 ng を下回ることが確認されており、これは欧州委員会指令 2000/76/EC の限度値により 0.1 ng TEQ/m³ を超えてはならないとされている水準です。プラズマガス化は MW の処理における持続可能で環境に優しい代替手段となりえ、そのプロセスでは H₂ に富む合成ガスも得られます。
Plasma Power における医療廃棄物の初期パラメータおよびプロセス設計では、いかなる医療由来の要素も環境と住民の双方にとって大きな潜在的危険をはらむと考えており、したがって医療廃棄物は、ごくわずかな要素も外部環境へ漏出させることなく、処分前に消毒されなければなりません。容器を開けずにプラズマリアクター内で行う熱プロセスにより、最高水準の安全性で廃棄物を分解できます。
プラズマガス化炉で一般に用いられるプラズマ発生装置としては、マイクロ波プラズマトーチ（マグネトロン、クライストロンなど）と、移行形／非移行形のアークプラズマトーチが挙げられます。これらのトーチに電力と作動流体を連続的に供給することで、ガス化炉内では最高 10,000 K の高温プラズマジェットが得られ、燃料や廃棄物などの投入材料が熱分解されます。多くの場合、プラズマ媒体には空気、水、水蒸気、窒素、二酸化炭素、またはそれらの混合物が用いられます。原料の熱分解では、水素（H₂）と一酸化炭素（CO）を相当量含む合成ガスが生成し、これはのちにレシプロエンジンや燃料電池を用いた発電に利用できます。
さらに当社独自の技術では、金属物質（鉄（Fe）、カドミウム（Cd）、クロム（Cr）、銅（Cu）、水銀（Hg）などを含む）やグラファイトのような高炭素含有材料といった有価物が残渣スラグ中に捕捉され、ガス化プロセス中に溶融スラグとして回収できます。都市ごみ（MSW）のプラズマガス化で生じる排出量は、NOₓ 18 ppm、SOx 6 ppm、CO 5 ppm、HCl 0.38 ppm、ダスト 0.43 mg/m³ とされており、欧州基準の限度値（NOₓ 159 ppm、SOx 19 ppm、CO 10 mg/m³、HCl 7 ppm、ダスト 10 mg/m³）を大幅に下回っています。
プラズマガス化プロセス
プラズマガス化は有機物を不完全酸化させ、可燃性ガスすなわち合成ガス（H₂、CO、CO₂、CH₄ その他の炭化水素の混合物）へと転換するプロセスです。無機分を含む廃棄物では、同時に無機分が溶出性のないスラグへとガラス化されます。従来のガス化と比べて設備が小型で大気への排出もクリーンですが、消費エネルギーは大きくなります。有機分の多い医療廃棄物はプラズマガス化に適しており、これは効果的な廃棄物エネルギー回収技術です。プラズマガス化プロセスには、合成ガスをはじめとする有価な生成物を得られるという利点があります。
プラズマ熱分解プロセス
熱分解とは、酸素のない条件下で有機物を熱により分解し、より小さな分子を生成させるプロセスを指します。とりわけプラズマ熱分解では、生成物は CO、H₂、およびわずかな高級炭化水素のみで構成されます。医療廃棄物の場合、こうした有機分は主にプラスチック、紙、布製品です。熱分解後に得られる主な生成物は、燃料ガス、チャー、オイルの三つです。一般に、これらの熱分解生成物の内訳には、廃棄物の種類だけでなく熱分解プロセスの方式も大きく影響します。昇温速度に基づき、熱分解プロセスの方式は低速熱分解、高速熱分解、フラッシュ熱分解に分類できます。これらのプロセスは、主として最終生成物を調整する目的で、さまざまな狙いのもとに開発されています。
プラズマ燃焼プロセス
プラズマ燃焼（プラズマ酸化）は、過剰の酸素のもとでプラズマトーチを熱源として用いる、発展した焼却プロセスです。プラズマはさまざまな活性種を供給して燃焼を促進し、とりわけ低温域および中温域で燃料の酸化経路を活性化するとされています。このプラズマ触媒効果は、より低い温度での燃焼を促進するだけでなく、必要空気量も低減します。プラズマ熱分解やガス化とは異なり、プラズマ燃焼炉の後段のオフガスでは可燃性成分が主成分とはなりません。したがって二次燃焼室を追加するかどうかは、オフガスの性状と後続ユニットの入口要件によって決まります。