Com o aumento do número de unidades de saúde e com a pandemia de COVID-19, os resíduos médicos (MW) tornaram-se uma questão crítica em matéria de riscos para a saúde, poluição ambiental e sustentabilidade. Os resíduos de cuidados de saúde incluem todos os resíduos gerados em unidades de saúde, centros de investigação e laboratórios no âmbito de procedimentos médicos. Em geral, o termo resíduos médicos é utilizado indistintamente com o termo resíduos de cuidados de saúde. Entretanto, usam-se em todo o mundo definições variáveis do termo. Os resíduos médicos são quaisquer resíduos perigosos de cuidados de saúde potencialmente infecciosos, patológicos, farmacêuticos, citotóxicos, químicos e radioativos, bem como quaisquer resíduos não perigosos de cuidados de saúde.
A pirólise por plasma de resíduos médicos é uma tecnologia de ponta para a eliminação segura destes resíduos. É uma tecnologia amiga do ambiente, que converte os resíduos orgânicos em subprodutos comercialmente úteis. O calor intenso gerado pelo plasma permite eliminar de forma segura e fiável todos os tipos de resíduos, incluindo resíduos sólidos urbanos, resíduos biomédicos e resíduos perigosos. Ao entrarem em contacto com o plasma, os resíduos médicos são pirolisados, dando origem a CO e H₂ (CO, H₂, CO₂, H₂O e CH₄) e a hidrocarbonetos. Estes gases são queimados e produzem uma temperatura elevada. No processo de pirólise por plasma, os gases quentes são arrefecidos bruscamente de 500 °C para 70 °C, para evitar reações de recombinação das moléculas gasosas e impedir assim a formação de dioxinas e furanos. Os resultados das análises ao gás revelam que os gases tóxicos encontrados após a combustão se situam bem dentro dos limites das normas de emissão do Central Pollution Control Board. O ambiente de plasma destrói também as bactérias termicamente estáveis.
A gaseificação por plasma é uma das técnicas mais promissoras de tratamento de resíduos, graças às suas características de alta temperatura e às menores emissões perigosas. O plasma é definido como o quarto estado da matéria, constituído por radicais, eletrões livres, partículas carregadas e iões. Durante a transformação de uma substância na fase de plasma ocorrem várias reações químicas, compostas por cadeias de ionização, dissociação e reassociação no meio fluido, que provocam a dissociação térmica da substância. Por estas características, os geradores de plasma térmico são muito utilizados na indústria da energia em processos térmicos que exigem temperaturas elevadas, como a queima e a pirólise.
Além disso, verificou-se que a geração total de PCDD/PCDF na gaseificação por plasma de resíduos sólidos hospitalares é inferior a 0,01 ng de equivalente tóxico (TEQ), valor que não deve exceder 0,1 ng TEQ/m³ segundo os limites da Diretiva 2000/76/CE da Comissão Europeia. A gaseificação por plasma pode ser uma alternativa sustentável e ecológica para o tratamento dos resíduos médicos (MW), sendo ainda possível obter durante o processo gás de síntese rico em H₂.
Como parâmetro inicial e critério de conceção do processo para resíduos médicos na Plasma Power, considera-se que qualquer elemento de origem médica representa um grande perigo potencial tanto para o ambiente como para a população; por isso, os resíduos médicos têm de ser desinfetados antes da eliminação, sem que qualquer elemento, por mais pequeno que seja, escape para o meio exterior. O processo térmico no interior do reator de plasma, sem abertura do contentor, permite destruir os resíduos com o mais elevado grau de segurança.
Os geradores de plasma habitualmente utilizados nos gaseificadores de plasma são as tochas de plasma de micro-ondas (magnetrões, klistrões, etc.) e as tochas de plasma de arco transferido ou não transferido. Com a alimentação contínua de eletricidade e de fluido de trabalho a estas tochas, é possível obter no gaseificador jatos de plasma a alta temperatura, até 10.000 K, que provocam a pirólise dos materiais alimentados, como combustíveis e resíduos. Em muitos casos, o meio de plasma é ar, água, vapor de água, azoto, dióxido de carbono ou misturas destes. Durante a pirólise da carga é produzido gás de síntese com quantidades consideráveis de hidrogénio (H₂) e de monóxido de carbono (CO), que pode ser depois utilizado na produção de eletricidade com recurso a motores alternativos ou a células de combustível.
Acresce que, com a nossa tecnologia única, materiais valiosos como substâncias metálicas (contendo ferro (Fe), cádmio (Cd), crómio (Cr), cobre (Cu), mercúrio (Hg), etc.) ou materiais de elevado teor de carbono, como a grafite, ficam retidos na escória residual, que pode ser recolhida como escória fundida durante o processo de gaseificação. As emissões libertadas durante a gaseificação por plasma de RSU são indicadas como 18 ppm de NOₓ, 6 ppm de SOx, 5 ppm de CO, 0,38 ppm de HCl e 0,43 mg/m³ de poeiras, valores consideravelmente inferiores aos limites das normas europeias (159 ppm de NOₓ, 19 ppm de SOx, 10 mg/m³ de CO, 7 ppm de HCl, 10 mg/m³ de poeiras).
Processo de gaseificação por plasma
A gaseificação por plasma é a oxidação incompleta das matérias orgânicas, convertendo-as num gás combustível ou de síntese (uma mistura de H₂, CO, CO₂, CH₄ e outros hidrocarbonetos). Nos resíduos que contêm matéria inorgânica, a fração inorgânica é simultaneamente vitrificada, dando origem a uma escória não lixiviável. Em comparação com a gaseificação convencional, exige uma instalação mais pequena e tem emissões atmosféricas mais limpas, mas consome mais energia. Os resíduos médicos com elevado teor orgânico são adequados à gaseificação por plasma, que é uma tecnologia eficaz de valorização energética de resíduos. O processo de gaseificação por plasma tem a vantagem de poder produzir gás de síntese e outros produtos valiosos.
Processo de pirólise por plasma
A pirólise designa um processo em que a matéria orgânica é decomposta termicamente na ausência de oxigénio, para dar origem a moléculas mais pequenas. No caso concreto da pirólise por plasma, os produtos são apenas CO, H₂ e uma pequena quantidade de hidrocarbonetos superiores. Nos resíduos médicos, estas frações orgânicas são sobretudo plásticos, papel e artigos têxteis. Após a pirólise obtêm-se três produtos principais: gás combustível, char e óleo. De um modo geral, não só o tipo de resíduo, mas também o tipo de processo de pirólise desempenham um papel importante na variação destes produtos de pirólise. Em função da velocidade de aquecimento, os tipos de processo de pirólise podem classificar-se em pirólise lenta, pirólise rápida e pirólise instantânea. Estes processos são desenvolvidos com diversos objetivos, sobretudo para ajustar os produtos finais.
Processo de combustão por plasma
A combustão por plasma (oxidação por plasma) é um processo de incineração evoluído em que a tocha de plasma é utilizada como fonte de calor com excesso de oxigénio. Tem-se afirmado que o plasma fornece várias espécies ativas que intensificam a combustão e ativam as vias de oxidação do combustível, sobretudo a temperaturas baixas e intermédias. Este efeito de catálise por plasma não só intensifica a combustão a temperaturas mais baixas, como reduz a necessidade de ar. Ao contrário do que sucede na pirólise e na gaseificação por plasma, os componentes combustíveis não constituem a parte principal do gás de saída do forno de combustão por plasma. Por isso, a adição de uma câmara de pós-combustão depende da qualidade do gás de saída e dos requisitos de entrada das unidades seguintes.