BR102012030107B1 - Processo para reciclar produtos absorventes de higiene sanitária - Google Patents

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Abstract

processo para reciclar produtos absorventes de higiene sanitária. um processo para tratar produtos absorventes de higiene sanitária usados compreendendo as etapas de: prover uma autoclave cilíndrica rotatória contendo uma superfície interna (22) e duas extremidades, ao menos uma das quais termina em uma porta (18,20) que pode ser aberta para permitir acesso à dita autoclave (14) e fechada de modo vedado para permitir a pressurização de dita autoclave (14); carregar dita autoclave (14) com produtos absorventes de higiene sanitária fechados; aquecer a uma temperatura de esterilização e pressurizar dita autoclave (14) e ao mesmo tempo acionar a autoclave (14) em rotação sobre o eixo longitudinal (a) da mesma; e prover dentro de dita autoclave (14) uma carga de elementos cortantes de alta densidade designados a facilitar a desestruturação física e térmica de ditos produtos absorventes de higiene sanitária.

Description

“PROCESSO PARA RECICLAR PRODUTOS ABSORVENTES DE HIGIENE SANITÁRIA”
CAMPO DA INVENÇÃO [001] A presente invenção é relativa a um processo para reciclar produtos absorventes de higiene sanitária.
[002] Pelo termo “produtos absorventes de higiene sanitária” se quer dizer produtos absorventes descartáveis em geral, tais como: fraldas infantis, absorventes para incontinência, absorventes femininos, colchões absorventes, etc.
DESCRIÇÃO DAS ANTERIORIDADES RELEVANTES [003] Produtos absorventes de higiene sanitária geralmente são feitos de uma grande variedade de materiais, entre os quais folhas de material plástico, fibras de celulose, polímeros superabsorventes, folhas de tecido não-tecido, etc.
[004] Produtos absorventes de higiene sanitária contêm materiais de alta qualidade como plástico e celulose e é desejável recuperar ditos materiais para utilizá-los em um novo ciclo produtivo ou também para a produção de energia. [005] Atualmente, produtos absorventes de higiene sanitária são descartados como resíduo comum para serem enviados a aterros sanitários. Os materiais componentes de produtos absorventes sanitários não são recuperados em primeiro lugar porque os vários materiais (fibras de celulose, polímeros superabsorventes, folhas de material plástico, etc.) são intimamente interconectados e para se obter a separação dos materiais seria necessário executar uma completa destruição dos produtos. Adicionalmente, produtos absorventes de higiene sanitária usados contêm bactérias e excreções orgânicas e seria necessário executar esterilização dos produtos antes da reciclagem dos materiais.
[006] Pelas razões acima, produtos absorventes de higiene sanitária usados não estão incluídos entre os produtos residuais recicláveis para os quais coleta diferenciada é realizada.
Petição 870190024818, de 15/03/2019, pág. 22/31
2/8 [007] É estimado que produtos absorventes de higiene sanitária constituem aproximadamente 2 a 3% do total do lixo sólido urbano. Contudo, onde uma coleta diferenciada é executada com uma alta porcentagem de diferenciação do resíduo (com uma porcentagem de resíduo diferenciado maior que 60% do total) a porcentagem de produtos absorventes de higiene sanitária com relação à parte remanescente constituída pela fração residual indiferenciada aumenta para aproximadamente 20%.
[008] A alta porcentagem de produtos absorventes de higiene sanitária com relação à fração residual de resíduo não reciclável torna altamente desejável a disponibilidade de equipamento e processos que permitam que um tratamento de produtos absorventes de higiene sanitária seja executado com o objetivo de reciclar seus materiais componentes de um modo eficiente e convenientemente econômico.
[009] Técnicas atualmente conhecidas para o tratamento de produtos absorventes de higiene sanitária usados não são satisfatórias. Uma primeira técnica conhecida prevê a execução de lavagem dos produtos absorventes usados com água, álcalis, e sabão e separação da celulose do plástico durante a operação de lavagem. Exemplos dessa técnica são revelados nos documentos de números WO94/20668 e WO96/27045.
[010] O documento número US5292075 descreve um processo em que os produtos absorventes de higiene sanitária sujos são previamente picados. O material picado é então lavado em uma máquina de lavar compreendendo um tambor cilíndrico perfurado que retém o material plástico em seu interior. O material contendo a polpa de celulose é então desidratado.
[011] Essas técnicas de tratamento de produtos absorventes de higiene sanitária são problemáticas para implementar na prática atual pois a água da lavagem poderia conter uma grande quantidade de poluentes, como polímeros superabsorventes gelificados e resíduo orgânico, o que leva a consequente descarte problemático. A secagem da celulose após a lavagem, além disso, envolve um alto gasto de energia.
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3/8 [012] Uma dificuldade adicional deriva do fato de que os produtos absorventes de higiene sanitária normalmente são descartados dobrados e fechados em um pacote com a camada plástica externa dos produtos formando uma barreira impermeável. Se os produtos são tratados na forma em que foram descartados, a camada externa impermeável impede uma esterilização efetiva dos produtos. Por outro lado, um tratamento preliminar descrito em US5292075 envolve a necessidade de picar artigos com uma alta quantidade de excreções orgânicas, bactérias e contaminantes.
[013] O documento número JP2004113915 descreve um processo para tratamento de fraldas que contêm polímeros absorventes, em que as fraldas usadas são colocadas em um recipiente junto com serragem. Dentro do recipiente as fraldas são tratadas com vapor a uma alta temperatura e alta pressão por um tempo predeterminado. O tratamento com vapor é executado a uma pressão de 15-25atm e a uma temperatura de 150°C.a 250°C. Esse documento prevê a utilização dos produtos absorventes de higiene sanitária, após dito tratamento, como fertilizantes após sua fermentação.
[014] O documento número WO2010/065088 descreve uma autoclave para o tratamento de resíduo sólido urbano que prevê a secagem do resíduo utilizando vapor. O dispositivo descrito no documento WO2010/065088 compreende uma autoclave cilíndrica de rotação provida com ao menos uma porta que pode ser aberta para permitir acesso à autoclave e fechada de modo vedado para permitir pressurização da autoclave, uma entrada para vapor de contato que entra em contato direto com o resíduo contido dentro da autoclave, uma pluralidade de lâminas ocas retas, que são projetadas para conduzir vapor sem contato projetado a partir da superfície interna da autoclave e são fornecidas com vapor sem contato. Esse dispositivo permite a esterilização de resíduo sólido urbano e secagem do resíduo durante o tratamento na autoclave. O dispositivo descrito no documento número WO2010/065088 foi desenvolvido para tratamento de resíduo sólido urbano não diferenciado e não contém ensinamentos específicos para se obter esterilização, secagem e separação
Petição 870190024818, de 15/03/2019, pág. 24/31
4/8 dos materiais componentes de produtos absorventes de higiene sanitária.
[015] O documento GB1224344A divulga a polimerização de cloreto de vinila ou uma mistura de monômero contendo uma grande proporção de cloreto de vinila em uma autoclave estacionária horizontal, que é equipada com uma haste de mistura fornecidos com discos de mistura nela inclinados, e que contém elementos de trituração de livre movimentação adaptados para serem movidos pelos discos.
[016] O documento WO2006/015423A1 divulga um reator de autoclave para tratar resíduos sólidos municipais incluindo resíduos de agricultura e resíduos médicos em que podem ser encapsulados em sacolas de plásticos. O reator pode ser equipado com dispositivos de corte e perfuração para ruptura do material encapsulante, assim expelindo ar e soltando o conteúdo.
OBJETIVO E SUMÁRIO DA INVENÇÃO [017] O objetivo da presente invenção é prover um processo para tratamento de produtos sanitários absorventes usados que permitirá esterilização, secagem e desestruturação de produtos sanitários absorventes para executar a recuperação dos materiais constituintes.
[018] De acordo com a presente invenção, o objetivo acima é alcançado através de um processo contendo as características que formam a matéria da reivindicação 01.
[019] As reivindicações formam uma parte integral do ensinamento aqui provido com relação à invenção.
BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS [020] A presente invenção será agora descrita em detalhe com referência aos desenhos anexos, que são providos puramente como exemplo não limitante e em que:
[021] a Figura 1 é uma vista em perspectiva de um dispositivo de autoclave rotatória para tratamento de resíduo; e [022] a Figura 2 é uma vista esquemática em corte transversal da autoclave da Figura 1.
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5/8
DESCRIÇÃO DOS MODOS DE EXECUÇÃO PREFERENCIAIS [023] Com referência à Figura 1, designado por (10) é o dispositivo de autoclave rotatória para tratamento de produtos sanitários absorventes usados. O dispositivo (10) compreende uma estrutura estacionária (12), que suporta uma autoclave cilíndrica (14) que gira sobre seu eixo longitudinal A. O dispositivo (10) compreende um dispositivo de acionamento (não ilustrado), que aciona a autoclave (14) em rotação sobre o eixo A. A estrutura de suporte (12) pode ser provida com atuadores (16) para variar a inclinação da autoclave (14) com relação a um eixo horizontal, o que permite a inclinação da autoclave (14) entre uma posição de carregamento/descarregamento e uma posição de funcionamento. A autoclave (14) possui duas extremidades, ao menos uma das quais termina em uma porta que pode ser aberta para permitir acesso ao espaço interno da autoclave e fechada de modo vedado para permitir a pressurização do espaço interno. No exemplo ilustrado duas portas de abertura (18), (20) são providas, o que pode ser utilizado, por exemplo, para carregar a autoclave com os produtos a serem tratados e descarregar os produtos tratados. Alternativamente, uma única porta de abertura poderia ser provida, o que pode ser usado tanto para carregamento como para descarregamento. [024] O dispositivo (10) compreende um circuito para aquecer e pressurizar a autoclave (14) para aquecer os produtos sanitários absorventes a uma temperatura de esterilização.
[025] As portas (18), (20) são providas com respectivos conectores rotatórios (34), (36) para entrada e saída de vapor de aquecimento vindo de um gerador de vapor (38). O fluxo do vapor de aquecimento pode ser dividido em um fluxo de vapor sem contato (42) que atravessa dutos localizados na parede interna da autoclave (14) e um fluxo de vapor de contato (44) que entra em contato direto com os produtos a serem tratados e pressuriza o volume interno da autoclave (14). No conector de saída (36) o fluxo de vapor sem contato (42) e o fluxo de vapor de contato (44) são divididos e tratados separadamente, por exemplo como descrito no documento número WO201 0/065088.
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6/8 [026] Tipicamente, produtos absorventes de higiene sanitária compreendem um núcleo absorvente de fibras de celulose e de polímeros superabsorventes. O núcleo absorvente é normalmente fechado entre duas folhas de material plástico unidas. Tipicamente, a folha de baixo é impermeável enquanto a folha de cima é porosa. Produtos absorventes de higiene sanitária usados normalmente são dobrados para fechar o produto na forma de um pacote dentro da folha de baixo impermeável. Normalmente barras de adesivo são providas para fechar o produto dobrado. As excreções orgânicas são então fechadas dentro de uma folha selada de material plástico impermeável.
[027] A presente invenção prevê a execução de um tratamento de produtos absorventes de higiene sanitária na forma em que são coletados, ou seja, na forma em que são fechados para formar um pacote e sem nenhum tratamento prévio para abrir os produtos.
[028] Para obter uma ação efetiva de secagem e esterilização durante o tratamento na autoclave (14) é necessário obter a desestruturação dos produtos de modo a expor todas as substâncias orgânicas à temperatura de esterilização em todos os pontos dentro da autoclave (14). A desestruturação dos produtos absorventes de higiene sanitária é absolutamente essencial para alcançar uma completa esterilização e para separar o plástico das fibras de celulose.
[029] Com referência à Figura 2, em operação, a autoclave (14) é carregada com uma carga de produtos absorventes de higiene sanitária (46) e com uma carga de elementos cortantes de alta densidade (48). A autoclave (14) é então fechada de modo vedado e pressurizada pelo vapor de contato. Ao mesmo tempo, a autoclave é aquecida pelo vapor sem contato. A autoclave, uma vez aquecida e pressurizada, é acionada em rotação sobre o eixo A. Dentro da autoclave (14) podem ser providas lâminas radiais (50) projetadas da parede interna da autoclave.
[030] Os elementos cortantes de alta densidade (48) facilitam a transferência de calor e desestruturação dos produtos absorventes de higiene sanitária 46.
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7/8
Os elementos cortantes (48) são feitos de material condutor térmico, preferencialmente de material metálico. Os elementos cortantes (48) podem ser objetos pequenos e afiados como, por exemplo, pedras ou objetos vindos da metalurgia como parafusos, pregos, segmentos de aço linear, etc.
[031] Os elementos cortantes (48) absorvem calor pela condução das paredes aquecidas da autoclave (14). Durante a rotação da autoclave (14) a massa de produtos absorventes de higiene sanitária 46 é arrastada para cima pelas paredes da autoclave e então cai em direção ao centro. Então, os elementos cortantes caem sobre a massa de produtos absorventes de higiene sanitária (46).
[032] Dado que os elementos cortantes (48) são pesados, eles penetram na massa de produtos absorventes de higiene sanitária que se acumulou no fundo da autoclave (14) e alcançam a parede da autoclave (14).
[033] Quando os elementos cortantes (48) atravessam a massa de produtos absorventes de higiene sanitária (46), eles levam o calor por condução, convecção e radiação. Dessa forma, a energia disponível na parede da autoclave (14) é transferida efetivamente na massa de resíduo aumentando significativamente a superfície efetiva de troca térmica.
[034] Os elementos cortantes (48) estão na temperatura da parede da autoclave ou a uma temperatura próxima à temperatura da parede da autoclave, que é estabelecida a um valor mais alto que a temperatura para derreter o material plástico que envolve os produtos absorventes de higiene sanitária. Quando os elementos cortantes passam através da massa de produtos absorventes de higiene sanitária (46), eles enfraquecem, rasgam e formam furos nas embalagens plásticas assim desestruturando os produtos sanitários absorventes e liberando os conteúdos fibrosos do resíduo.
[035] A quantidade em peso de elementos cortantes (48) necessária para obter a desestruturação dos produtos absorventes de higiene sanitária (46) é entre 0,25 e 5 vezes o peso seco da carga de produtos a ser tratada. A quantidade preferencial é entre 0,5 e 1,5 vezes o peso seco dos produtos (46).
Petição 870190024818, de 15/03/2019, pág. 28/31
8/8 [036] Em testes que foram conduzidos uma bem sucedida desestruturação de produtos absorventes de higiene sanitária foi obtida com pregos de aço com peso unitário compreendido entre 0,21 e 1 kg, e com peças planas de aço do mesmo peso.
[037] A massa de elementos cortantes (48) combinada com a temperatura e a pressão dentro da autoclave (14) permitem uma completa desestruturação dos produtos absorventes de higiene sanitária dentro da autoclave (14). Dessa forma, é evitada a necessidade de um tratamento prévio e fragmentação dos produtos, o que exporia os operadores e o ambiente ao redor a odores desagradáveis e aos elementos contaminantes contidos nos produtos absorventes de higiene sanitária.
[038] A completa desestruturação dos produtos durante o tratamento na autoclave permite a secagem e esterilização dos produtos e tempos mais curtos. Depois do tratamento na autoclave uma massa desestruturada seca e estéril é obtida, formada basicamente por plástico e fibras de celulose. A seguir, a massa desestruturada seca e estéril é passada por uma peneira em que o plástico e as fibras de celulose são separados.
[039] É claro, sem prejuízo ao princípio da invenção, os detalhes da construção e dos modos de execução podem variar amplamente, sem assim se desviar do escopo da presente invenção como definido nas reivindicações a seguir.

Claims (5)

    REIVINDICAÇÕES
  1. 01. Um processo para tratar produtos absorventes de higiene sanitária usados, caracterizado por compreender as etapas de: prover uma autoclave cilíndrica rotatória contendo uma superfície interna (22) e duas extremidades, ao menos uma das quais termina em uma porta (18, 20) que pode ser aberta para permitir acesso à dita autoclave (14) e fechada de modo vedado para permitir a pressurização de dita autoclave (14); carregar dita autoclave (14) com produtos absorventes de higiene sanitária fechados;
    aquecer a uma temperatura de esterilização e pressurizar dita autoclave (14) e ao mesmo tempo acionar a autoclave (14) em rotação sobre um eixo longitudinal (A) da mesma; e prover dentro de dita autoclave (14) uma carga de elementos cortantes de alta densidade designados a facilitar a desestruturação física e térmica de ditos produtos absorventes de higiene sanitária.
  2. 02. O processo de acordo com a reivindicação 01, caracterizado por ditos elementos cortantes serem feitos de material condutor térmico.
  3. 03. O processo de acordo com a reivindicação 02, caracterizado por ditos elementos cortantes serem feitos de material metálico.
  4. 04. O processo de acordo com a reivindicação 01, caracterizado pela carga de elementos cortantes possuir um peso que é 0,2 a 5 vezes o peso seco da carga de produtos absorventes de higiene sanitária.
  5. 05. O processo de acordo com a reivindicação 01, caracterizado pela carga de elementos cortantes possuir um peso que é 0,5 a 1,5 vezes o peso seco da carga de produtos absorventes de higiene sanitária.
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