BR102012030108B1 - Dispositivo e processo para reciclagem de produtos absorventes de higiene sanitária - Google Patents

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Abstract

dispositivo e processo para reciclagem de produtos absorventes de higiene sanitária. um dispositivo para tratamento de produtos absorventes de higiene sanitária usados, compreendendo: uma autoclave cilíndrica rotativa (14) tendo uma parede lateral (42) e duas extremidades, ao menos uma das quais termina em uma porta (18,20) que pode ser aberta para permitir o acesso à dita autoclave (14) e fechado por vedação para permitir a pressurização da dita autoclave (14); um circuito para o aquecimento e pressurização da autoclave (14) para o aquecimento dos produtos absorventes de higiene sanitária a uma temperatura de esterilização, e uma pluralidade de bocais de corte (38) fornecidos com fluido pressurizado, os quais são dispostos para dirigir os respectivos jatos de fluido pressurizado no interior da dita autoclave (14).

Description

“DISPOSITIVO E PROCESSO PARA RECICLAGEM DE PRODUTOS ABSORVENTES DE HIGIENE SANITÁRIA”
CAMPO DA INVENÇÃO [001] A presente invenção refere-se a um dispositivo e um processo para reciclar produtos absorventes de higiene sanitária usados.
[002] Pelo termo produtos absorventes de higiene sanitária entendem-se produtos absorventes descartáveis em geral, tais como: as fraldas infantis, absorventes para incontinência, absorventes sanitários femininos, mantas para cama, etc.
DESCRIÇÃO DAS ANTERIORIDADES RELEVANTES [003] Os produtos absorventes de higiene sanitária são geralmente constituídos por uma grande variedade de materiais diferentes, dentre os quais as folhas de material plástico, fibra de celulose, polímeros superabsorventes, folhas de tecido não-tecido, etc.
[004] Os produtos absorventes de higiene sanitária contêm materiais de alta qualidade tais como plástico e celulose, e seria desejável recuperar os ditos materiais para utilizá-los em um novo ciclo de produção ou então para a produção de energia. [005] Atualmente, produtos absorventes de higiene sanitária são descartados como resíduo comum para serem enviados para aterros sanitários. Os materiais componentes dos produtos absorventes de higiene sanitária usados não são recuperados em primeiro lugar porque os vários materiais (fibras de celulose, polímeros superabsorventes, folhas de material plástico, etc) estão intimamente interconectados, e para obter a separação dos materiais seria necessário executar uma completa desestruturação dos produtos. Além disso, os produtos absorventes de higiene sanitária usados contêm excreções orgânicas e bactérias, e seria necessário efetuar uma esterilização dos produtos antes da reciclagem dos materiais.
[006] Pelas razões acima expostas, produtos absorventes de higiene sanitária usados não estão incluídos dentre os produtos recicláveis para os quais é realizada coleta seletiva.
[007] Estima-se que os produtos absorventes de higiene sanitária constituem cerca de 2% a 3% do total de resíduos sólidos urbanos. No entanto, quando uma coleta
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2/8 seletiva é realizada com uma elevada percentagem de seleção dos resíduos (com uma porcentagem de seleção superior a 60% do total), a porcentagem de produtos absorventes de higiene sanitária em relação à parte restante constituída pela fração residual não separada sobe para aproximadamente 20%.
[008] A elevada porcentagem de produtos absorventes de higiene sanitária com respeito à fração residual dos resíduos não recicláveis torna altamente desejável a disponibilização de equipamento e processos que permitam um tratamento de produtos absorventes de higiene sanitária a ser executado objetivando a reciclagem de materiais de seus componentes de uma forma eficiente e economicamente conveniente.
[009] As técnicas atualmente conhecidas utilizadas para o tratamento de produtos absorventes de higiene sanitária não são satisfatórias. Uma primeira técnica conhecida prevê a execução de lavagem dos produtos absorventes usados com água, álcalis e sabão e a separação da celulose do plástico durante a operação de lavagem. Exemplos desta técnica estão divulgados nos documentos WO94/20668 e WO96/27045.
[010] O documento n.° US5292075 descreve um processo em que os produtos absorventes de higiene sanitária sujos são preliminarmente fragmentados. O material fragmentado é então lavado em uma máquina de lavar que compreende um tambor cilíndrico perfurado que retém o material de plástico no seu interior. O material que contém a polpa de celulose é então desidratado.
[011] Essas técnicas de tratamento de produtos absorventes de higiene sanitária são na prática problemáticas para implementar uma vez que a água de lavagem deverá conter uma quantidade elevada de substâncias poluentes, tais como polímeros superabsorventes gelificados e resíduos orgânicos, o que torna problemática a eliminação dos mesmos. A secagem da celulose depois da lavagem adicionalmente implica um gasto elevado de energia.
[012] Uma dificuldade adicional deriva do fato de que produtos absorventes de higiene sanitária usados são normalmente descartados dobrados e fechados de modo a formar uma embalagem, com a camada de plástico exterior do produto que forma uma barreira impermeável. Se os produtos são tratados na forma em que foram descartados, a camada externa impermeável impede uma esterilização eficaz dos
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3/8 produtos. Por outro lado, um tratamento preliminar tal como descrito na US5292075 implica a necessidade de fragmentar artigos com um elevado teor de excreções orgânicas, bactérias e contaminantes.
[013] O documento n° JP2004113915 descreve um processo para o tratamento de fraldas que contêm polímeros absorventes, em que qual as fraldas usadas são dispostas em um recipiente pressurizado fechado, juntamente com serragem. Dentro do recipiente as fraldas são tratadas com vapor a alta temperatura e de alta pressão durante um tempo predeterminado. O tratamento com vapor é realizado a uma pressão de 15 atm a 25 atm e a uma temperatura de 150°C a 250°C. Este documento prevê a utilização dos produtos absorventes de higiene sanitária, após o dito tratamento, como fertilizantes após sua fermentação.
[014] O documento WO2010/065088 descreve uma autoclave para o tratamento de resíduos sólidos urbanos que prevê a secagem do resíduo usando vapor. O dispositivo descrito no documento WO2010/065088 compreende uma autoclave rotativa cilíndrica provida de ao menos uma porta que pode ser aberta para permitir o acesso à autoclave e fechada de modo vedado para permitir a pressurização da autoclave, uma entrada para o vapor de contato que entra em contato direto com o resíduo contido no interior da autoclave, uma pluralidade de lâminas ocas retas, que são destinadas a conduzir vapor sem contato, projetadas da superfície interior da autoclave, e são fornecidas com vapor sem contato. Esse dispositivo permite esterilização de resíduos sólidos urbanos e secagem do resíduo durante o tratamento na autoclave. O dispositivo descrito no documento WO2010/065088 foi desenvolvido para o tratamento de resíduo sólido urbano comum e não contém ensinamentos específicos para obter a esterilização, secagem e separação dos materiais componentes de produtos absorventes de higiene sanitária.
OBJETO E RESUMO DA INVENÇÃO [015] O objeto da presente invenção consiste em prover um dispositivo e um processo para o tratamento de produtos absorventes de higiene sanitária usados que permitirá a esterilização, secagem e desestruturação de produtos absorventes de higiene sanitária usados a fim de realizar a recuperação dos materiais constituintes. [016] De acordo com a presente invenção, o objetivo acima referido é alcançado por um dispositivo e um processo que tem as características que constituem o objeto
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4/8 das reivindicações 1 e 6, respectivamente.
[017] As reivindicações fazem parte integrante dos ensinamentos aqui proporcionados em relação à invenção.
BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS [018] A presente invenção será agora descrita em detalhe com referência aos desenhos anexos, que são fornecidos apenas a título de exemplo não limitante e em que:
[019] A Figura 1 é uma vista em perspectiva de um dispositivo rotativo autoclave para o tratamento de resíduo;
[020] A Figura 2 é uma vista esquemática que ilustra a disposição de bocais no interior da autoclave da Figura 1;
[021] A Figura 3 é uma vista esquemática em corte transversal da autoclave da Figura 1;
[022] A Figura 4 é um detalhe ampliado da parte indicada pela seta IV na Figura 3;
[023] A Figura 5 é uma secção transversal de acordo com a linha VV da Figura 4; e [024] A Figura 6 é uma vista no plano superior de acordo com a seta VI da figura 4.
DESCRIÇÃO DOS MODOS DE EXECUÇÃO PREFERENCIAIS [025] Com referência à Figura 1, designado por (10) é um dispositivo rotativo autoclave para o tratamento de produtos absorventes de higiene sanitária usados. O dispositivo (10) compreende uma estrutura estacionária (12), que suporta uma autoclave cilíndrica (14) que gira em torno do seu eixo longitudinal A. O dispositivo (10) compreende um dispositivo de acionamento (não ilustrado), que aciona a autoclave (14) em rotação em torno do eixo A. A estrutura de suporte (12) pode ser fornecida com os atuadores (16) para fazer variar a inclinação da autoclave (14) com respeito a um eixo horizontal, o que permite a inclinação da autoclave (14) entre a posição de carregamento/descarregamento e uma posição de trabalho. A autoclave (14)
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5/8 tem duas extremidades, ao menos uma das quais termina em uma porta que pode ser aberta para permitir o acesso ao espaço interior da autoclave e fechada de modo vedado, para permitir a pressurização do espaço interno. No exemplo ilustrado duas portas de abertura (18), (20) são dispostas, que podem ser utilizadas, por exemplo, para carregar a autoclave com os produtos a serem tratados e para a descarga dos produtos tratados. Alternativamente, uma única porta de abertura poderia ser disposta, que pode ser utilizada tanto para o carregamento como para o descarregamento.
[026] O dispositivo (10) compreende um circuito de aquecimento e pressurização da autoclave (14) com o fim de aquecer os produtos absorventes de higiene sanitária a uma temperatura de esterilização.
[027] As portas (18), (20) estão equipadas com respectivos conectores rotativos (34), (36) para a entrada e para a saída do vapor de contato e do vapor sem contato. O fluxo de vapor de aquecimento pode ser dividido em uma corrente de vapor sem contato (41) que atravessa os dutos (24) localizados na parede interior da autoclave (14) e um fluxo de vapor de contato (43) 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 (41) e o fluxo de vapor de contato (43) são divididos e tratados separadamente, por exemplo como descrito no documento WO 2010/065088. [028] Tipicamente, os produtos absorventes de higiene sanitária compreendem um núcleo absorvente de fibras de celulose e de polímeros superabsorventes. O núcleo absorvente é usualmente colocado entre duas folhas de material de plástico unidas entre si. Tipicamente, a camada posterior é impermeável, ao passo que a camada superior é porosa. Produtos absorventes de higiene sanitária usados são normalmente dobrados de modo a colocar o produto na forma de uma embalagem no interior da camada posterior impermeável. Usualmente abas adesivas são dispostas para fechar o produto dobrado. As excreções orgânicas são, assim, fechadas dentro de uma folha selada de material plástico impermeável.
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6/8 [029] A presente invenção prevê efetuar o tratamento de produtos absorventes de higiene sanitária tal como são recolhidos, ou seja, na forma em que são fechados de modo a formar uma embalagem, e sem qualquer tratamento prévio para a abertura dos produtos.
[030] Para obter uma esterilização efetiva e secagem durante o tratamento na autoclave (14), é necessário obter a desestruturação dos produtos, de modo a expor a totalidade das substâncias orgânicas para a temperatura de esterilização em todos os pontos no interior da autoclave (14). A desestruturação dos produtos absorventes de higiene sanitária é absolutamente essencial para obter uma esterilização completa e para separar o plástico das fibras de celulose.
[031] De acordo com a presente invenção, a desestruturação dos produtos absorventes de higiene sanitária inicialmente fechados é facilitada por jatos de fluido a alta pressão que facilitam a quebra das camadas exteriores dos produtos absorventes de higiene sanitária.
[032] Com referência à Figura 2, o dispositivo (10) compreende uma pluralidade de bocais (38) disposta dentro da autoclave (14). Os bocais (38) estão ligados a um circuito de pressurização (40) externo à autoclave (14), que fornece um fluido pressurizado para os bocais (38). O fluido pressurizado pode ser água, vapor, ar, fluido antiaderente, etc.
[033] Com referência às Figuras 2 e 3, os bocais (38) são fixos em relação à parede lateral (42) da autoclave (14) e estão de preferência orientados em uma direção radial. Preferencialmente, os bocais (38) estão agrupados em sequências (44), com os bocais de cada sequência (44) dispostos a uma distância um dos outros em uma direção longitudinal e com as várias sequências (44) dispostas a uma distância angular umas das outras. As Figuras 2 e 3 ilustram uma configuração com quatro sequências (44) dispostas a uma distância angular umas das outras de 90° e com seis bocais (38) em cada sequência (44). O número de bocais (38) pode variar de acordo às aplicações. Por exemplo, de acordo com as dimensões da autoclave (14), podem ser
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7/8 proporcionados 10 a 100 bocais (38).
[034] Com referência às Figuras 2 a 6, no interior da autoclave (14) podem ser proporcionadas lâminas radiais (46) que se projetam em uma direção radial para o interior da autoclave a partir da parede lateral (42). Em operação, as lâminas radiais (46) arrastam a massa de produtos absorventes de higiene sanitária contidos na autoclave (14) para cima. Preferencialmente, cada sequência (44) de bocais (38) está situada adjacente a uma respectiva lâmina radial (46). Com referência ao sentido de rotação da autoclave (14) indicado pela seta B na Figura 3, os bocais (38) são preferencialmente adjacentes à face posterior da respectiva lâmina radial (46), de modo a proteger os bocais (38) do impacto com a massa dos resíduos.
[035] Com referência à Figura 2, os bocais (38) de cada sequência (44) estão preferencialmente ligados a um tubo de suprimento comum (48). Os tubos de suprimento (48) das várias sequências (44) são ligados a um cabeçote rotativo (50). O circuito de pressurização (40) compreende uma bomba (50), a qual fornece o fluido pressurizado para o cabeçote rotativo (50).
[036] O circuito de pressurização (40) é preferencialmente provido de um controlador (52), que alimenta seletivamente as sequências (44) como uma função dos sinais fornecidos por um sensor de posição angular (54) que detecta a posição de rotação da autoclave (14). O controlador (52), como uma função dos sinais fornecidos pelo sensor (54), seletivamente abre e fecha as válvulas (56) associadas aos dutos (58) ligados através do cabeçote rotativo (50) e respectivos tubos de suprimento (48).
[037] Durante a rotação da autoclave, o resíduo é periodicamente levantado e então cai em direção ao centro. O controlador (52) ativa somente a sequência (44) de bocais que em cada vez está na parte inferior e, portanto, em contato com a massa de resíduos. O controlador (52) ativa os bocais por um período limitado no tempo. Quando os bocais (38) rodam para cima, se distanciam da massa de resíduos que cai em direção ao centro, e o controlador interrompe o suprimento de fluido pressurizado para reduzir a quantidade de umidade
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8/8 excessiva no interior da autoclave (14).
[038] Os bocais (38) fragmentam e amolecem as folhas posteriores de plástico dos produtos absorventes de higiene sanitária e formam buracos que facilitam a desestruturação dos produtos aumentando assim a eficiência da autoclave.
[039] Preferencialmente, o fluido pressurizado é água. O tamanho das aberturas dos bocais é preferencialmente compreendido entre 0,02mm e 0,15mm. A pressão de operação dos bocais (38) é preferencialmente 100 atm a 300 atm.
[040] Os jatos em alta pressão provenientes dos bocais (38) em combinação com a temperatura e a pressão no interior da autoclave (14) permitem uma desestruturação completa dos produtos absorventes de higiene sanitária no interior da autoclave (14). Deste modo, é evitada a necessidade de um tratamento preliminar de fragmentação dos produtos, o que exporia os operadores e o ambiente ao redor a odores desagradáveis e a elementos contaminantes contidos nos produtos absorventes de higiene sanitária.
[041] A completa desestruturação dos produtos durante o tratamento na autoclave permite a secagem e esterilização dos produtos em tempos mais curtos. Após o tratamento na autoclave, uma massa desestruturada seca e estéril é obtida basicamente formada por plástico e fibras de celulose. Em seguida, a massa desestruturada seca e estéril é passada através de uma peneira em que o plástico e as fibras de celulose são separados.
[042] É claro que, sem prejuízo do princípio da invenção os detalhes de construção e os modos de execução podem variar amplamente, sem por isso se afastar do escopo da presente invenção tal como definida nas reivindicações que se seguem.
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Claims (3)

  1. REIVINDICAÇÕES
    01. Um dispositivo para tratamento de produtos absorventes de higiene sanitária usados, caracterizado por compreender:
    uma autoclave cilíndrica rotativa (14) tendo uma parede lateral (42) e duas extremidades, ao menos uma das quais termina em uma porta (18, 20) que pode ser aberta para permitir o acesso à dita autoclave (14) e fechada por vedação para permitir a pressurização de dita autoclave (14);
    um circuito para o aquecimento e pressurização da autoclave (14) para o aquecimento dos produtos absorventes de higiene sanitária a uma temperatura de esterilização, e uma pluralidade de bocais (38) fornecidos pelo fluido pressurizado, os quais estão dispostos para dirigir respectivos jatos de fluido pressurizado no interior de dita autoclave (14);
    caracterizado em que, em operação, ditos bocais (38) são fornecidos por fluido pressurizado a uma pressão compreendida entre 100 atm e 300 atm.
    02. O dispositivo de acordo com a reivindicação 01, caracterizado pelos ditos bocais (38) serem agrupados em uma pluralidade de sequências (44), os bocais (38) de cada sequência (44) serem ajustados a uma distância um do outro na direção longitudinal, e as várias sequências (44) serem ajustadas a uma distância uma da outra em uma direção circunferencial.
    03. O dispositivo de acordo com a reivindicação 02, caracterizado pelos bocais (38) de cada sequência (44) serem fixados ao lado de uma lâmina radial (38) correspondente que se projeta para o interior a partir da dita parede lateral (42) da autoclave (14).
    04. O dispositivo de acordo com a reivindicação 02, caracterizado pelas ditas sequências (44) de bocais (38) estarem ligadas a um circuito de pressurização (40) externo à autoclave (14) por meio de um cabeçote rotativo (50).
    05. O dispositivo de acordo com a reivindicação 04, caracterizado pelo dito circuito de pressurização (40) compreender um controlador (52)
    Petição 870190024838, de 15/03/2019, pág. 36/39
  2. 2/3 configurado para alimentar ditas sequências (44) de bocais (38) seletivamente em função dos sinais fornecidos por um sensor de posição angular (54) que detecta a posição de rotação de dita autoclave (14).
    06. Um processo para o tratamento de produtos absorventes de higiene sanitária usados, caracterizado por compreender as etapas de: dispor de uma autoclave rotativa cilíndrica tendo uma parede lateral (42) e duas extremidades, ao menos uma das quais termina em uma porta (18, 20) que pode ser aberta para permitir o 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 e pressurizar a autoclave (14) a uma temperatura de esterilização e ao mesmo tempo, acionar a autoclave (14) em rotação em torno de um eixo longitudinal (A) da mesma, e fornecer fluido pressurizado para uma pluralidade de bocais (38) dispostos para dirigir os respectivos jatos de fluido pressurizado no interior de dita autoclave (14).
    07. O processo de acordo com a reivindicação 06, caracterizado pelos ditos bocais (38) serem agrupados em uma pluralidade de sequências (44), os bocais (38) de cada sequência (44) serem ajustados a uma distância um do outro na direção longitudinal, e as várias sequências (44) serem ajustadas a uma distância uma da outra em uma direção circunferencial.
    08. O processo de acordo com a reivindicação 07, caracterizado pelos bocais (38) de cada sequência (44) serem fixados ao lado de uma lâmina radial respectiva (38) que se projeta para o interior a partir da dita parede lateral (42) da autoclave (14).
    09. O processo de acordo com a reivindicação 07, caracterizado pelas ditas sequências (44) de bocais (38) estão ligadas a um circuito de pressurização (40) externo à autoclave (14) por meio de um cabeçote rotativo (50).
    Petição 870190024838, de 15/03/2019, pág. 37/39
  3. 3/3
    10. O processo de acordo com a reivindicação 09, caracterizado pelo dito circuito de pressurização (40) compreender um controlador (52) configurado para alimentar ditas sequências (44) de bocais (38) seletivamente em função dos sinais fornecidos por um sensor de posição angular (54) que detecta a posição de rotação de dita autoclave (14).
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