BR102012030109A2 - 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 higiente sanitária usados, compreendendo: uma autoclave cilíndrica rotativa (14) tendo uma superfície interna (22) 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); e um circuito para o aquecimento e pressurização da autoclave (14) para o aquecimento dos produtos absorventes de higiene sanitária a uma temperatura de esterilização, em que a dita autoclave (14) compreende uma camada de vedação (48) sobre a dita superfície interior (22), destinada a evitar a aderência sobre a dita superfície interior (22) do material proveniente de desestruturação dos produtos absorventes de higiene sanitária correspondentes.
Description
“DISPOSITIVO E PROCESSO PARA RECICLAGEM DE PRODUTOS ABSORVENTES DE HIGIENE SANITÁRIA”
CAMPO DA INVENÇÃO
A presente invenção refere-se a um dispositivo e um processo para reciclar produtos absorventes de higiene sanitária usados.
Pelo termo "produtos absorventes de higiene sanitária" entendem-se produtos absorventes descartáveis em geral, tais como: fraldas infantis, absorventes para incontinência, absorventes femininos, mantas para cama, etc.
DESCRIÇÃO DAS ANTERIORIDADES RELEVANTES Os produtos absorventes de higiene sanitária são geralmente constituídos
por uma grande variedade de materiais diferentes, dentre os quais folhas de material plástico, fibras de celulose, polímeros superabsorventes, folhas de tecido não-tecido, etc.
Os produtos absorventes de higiene sanitária contêm materiais de alta qualidade tais como plástico e celulose, e seria desejável recuperar ditos materiais para utilizá-los em um novo ciclo de produção ou então para a produção de energia.
Atualmente, produtos absorventes de higiene sanitária são descartados como resíduo comum para serem enviados para aterros sanitários. Os materiais 20 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 25 de higiene sanitária usados contêm excreções orgânicas e bactérias, e seria necessário efetuar uma esterilização dos produtos antes da reciclagem dos materiais.
Pelas razões acima expostas, produtos absorventes de higiene sanitária usados não estão incluídos dentre os produtos recicláveis para os quais é realizada coleta seletiva.
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 seletiva é realizada còm uma elevada porcentagem 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%.
A elevada porcentagem de produtos absorventes de higiene sanitária com respeito á fração residual dos resíduos não recicláveis torna altamente desejável a 5 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.
As técnicas atualmente conhecidas utilizadas para o tratamento de produtos 10 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 W094/20668 e W096/27045.
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.
Essas técnicas de tratamento de produtos absorventes de higiène sanitária
são, na prática, problemáticas para implementar uma vez que a água da lavagem poderia conter uma quantidade elevada de substâncias poluentes, tais como polímeros superabsorventes gelificadós e resíduo orgânico, o que torna problemática a eliminação da mesma. A secagem dá celulose depois da lavagem adicionalmente implica um gasto elevado dè energia.
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 plástica externa do produto formando uma barreira impermeável. Se os produtos são tratados na forma em que 30 foram descartados, a camada externa impermeável impede uma esterilização eficaz dos produtos. Por outro lado, um tratamento preliminar tál como descrito em US5292075 implica a necessidade de fragmentar artigos com um elevado teor de excreções orgânicas, bactérias e contaminantés.
O documento n° JP2004113915 descreve um processo para tratar fraldas que contêm os polímeros absorventes, em que 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 5 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.
O documento W02010/065088 descreve uma autoclave para o tratamento de resíduos sólidos urbanos que prevê a secagem do resíduo usando vapor. O dispositivo descrito no documento W02010/065088 compreende uma autoclave rotativa cilíndrica provida ao menos de uma porta que pode ser aberta para permitir o acesso à autoclave e fechada de modo vedado para permitir a pressurização da autoclave, uma entradâ para o vapor que entra em contato direto com o resíduo contido no interior da autoclave, uma pluralidade de lâminas ocas retas, que são destinadas a conduzir o vapor sem contato, projetadas da superfície interior da autoclave, e são fornecidos com vapor sem contato. Esse dispositivo permite uma esterilização de resíduos sólidos urbanos e secagem do resíduo durante o tratamento em autoclave. O dispositivo déscrito ho documento W02010/065088 foi desenvolvido para o tratamento de resíduo sólido urbano comum e não contém ensinamentos específicos para obter a esterilização, secagem e separação dos materiais òomponentes de produtos absorventes sanitários.
OBJETO E RESUMO DA INVENÇÃO
O objeto da presente invenção consiste em prover um dispositivo e um processo para o tratamento de produtos absorventes sanitários usados que permitirá â esterilização, secagem e desestruturação de produtos absorventes sanitários usados a fim de realizar a recuperação dos materiais constituintes.
De acordo com a presente invenção, o objeto acima referido é alcançado por um dispositivo e um processo que tem as características que constituem o objeto das reivindicações 01 e 02, respectivamente.
As reivindicações fazem parte integrante dos ènsinámentos aqui providos
em relação à invenção.
BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS
A presente invenção será agora descrita em detalhe com referência aos desenhos anexos, que são fornecidos apenas a título de exemplo não Iimitante e em que:
- A Figura 1 é uma vista em perspectiva de um dispositivo rotativo autoclave para o tratamento de resíduo;
- A Figura 2 é uma vista em perspectiva em corte transversal da autoclave da Figura 1;e
- As figuras 3 e 4 são vistas esquemáticas que ilustram um detalhe da superfície interna da autoclave da Figura 2.
DESCRIÇÃO DOS MODOS DE EXECUÇÃO PREFERENCIAIS
Com referência à Figura 1, designado por 10 é um dispositivo rotativo 10 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 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 uma posição de carregamento/descarregamento e uma posição de trabalho. A autoclave 14 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 20 fechada de modo vedado, para permitir a pressurização do espaço interno. No exemplo ilustrado duas portas dê 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 25 carregamento como para o descarregamento.
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.
A Figura 2 é urria vista esquemática em corte transversal da autoclave 14. 30 Na Figura 2 pode-se observar que a autoclave 14 tem uma superfície interior 22 que delimita um volume de tratamento. Disposta no interior da autoclave 14 está uma pluralidade de dutos 24 que forma Uma parte da superfície interior 22. Os dutos 24 estendem-se paralelamente ao eixo longitudinal A e estão ligados nas suas extremidades opostas aos respectivos cabeçotes dé entrada e de saída de vapor de aquecimento. O vapor que atravessa os dutos 24 não entra em contato com os produtos a serem tratados contidos no volume interno da autoclave 14 e é, conseqüentemente, referido como "vapor sem contato'.
As portas de abertura 18, 20 são dispostas com uma entrada 30 e uma saída 32 para vapor dé contato que entra em contato direto com os produtos colocados dentro da autoclave 14. O vapor de contato tem a função de pressurização da autoclave 14 e aquecimento dos produtos por contato direto. As portas de abertura 18, 20 são fornecidas com respectivos conectores rotativos 34, 36, respectivamente, para a entrada e para a saída do vapor de contato e de vapor sem contato. Como representado esquematicamente na Figura 1, o dispositivo 10 compreende um gerador de vapor 38, o qual produz um fluxo de vapor 40 que é dividido em um fluxo de vapor sem contato 42 que atravessa os dutos 24 e um fluxo de vapor de contato 44 qüe pressuriza o volume interno dá autoclave 14. No conector de saída 36 o fluxo dé vapor sem contato 42 e o fluxo de vapor de contato 44 são divididos e tratados separadamente, por exemplo como descrito no documento W02010/065088.
Em operação, a autoclave 14 é carregada com produtos absorventes de higiene sanitária. A autoclave 14 é então fechada de modo vedado e pressurizado pelo vapor de contato. Ao mesmo tempo, a autoclave é aquecida pelo vapor sem contato presente os dutos 24. A autoclave, uma vez aquecida e pressurizada, é movida em rotação em torno do eixo Á. Depois dè ürn período pré-determinado suficiente para se obter a secagem, desestrutúração e esterilização dos produtos, a autoclave é aberta e os produtos tratados são descarregados e enviados para uma peneira, em que a separação do plástico da celulose é efetuada. Tipicamente, os produtos absorventes de higiene sanitária compreendem
um núcleo absorvente de fibras de celulose e dé polímeros superabsorventes. O núcleo absorventé é usualmente colocado entre duas folhas de material de plástico unidas entre si. Tipicamente, a camada posterior é impermeável, aò passo que a camada superior é porosa. Produtos absorventes de higiêné 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.
O dispositivo 10 de acordo com a presente invenção prevê efetuar o tratamento de produtos absorventes de higiene sanitária tal como são coletados, ou seja, na forma em que são fechados de modo a formar uma embalagem e sem qualquer tratamento prévio para a abertura dos produtos.
O tratamento de temperatura e pressão combinado com agitação no interior da autoclave 14 realiza a secagem, desestruturação e esterilização dos produtos absorventes de higiene sanitária. Para se obter uma ação efetiva de secagem e esterilização, é necessário obter a abertura dos produtos de forma a expor todas as substâncias orgânicas à alta temperatura e ao vapor de contato em cada ponto dentro da autoclave 14. A abertura dos produtos absorventes de higiene sanitária é absolutamente
essencial para obter uma esterilização completa. Verificou-se que baixas temperaturas dê operação dá autoclave 14 são insuficientes para produzir a abertura dos produtos, ao passo que temperaturas excessivamente elevadas causam enrugamento das folhas superiores do material plástico tornando a separação problemática, o quê por um lado prejudica a eficiência do processo de esterilização e por outro lado torna o material na saída da autoclavè 14 inutilizável. É somente a utilização de temperaturas intermediárias que permite a abertura dos produtos, mas não a desestruturação dos mesmos e que permite a exposição das fibras de celulose e dos líquidos orgânicos absorvidos pelas mesmas para o tratamento. Mais precisamente, verificou-se que as folhas posteriores de plástico de produtos absorventes de higiene sanitária sofrem enrugamento a temperaturas superiores a 150°C, enquanto que uma temperatura de aproximadamente 138°C é suficiente para derreter a cola que mantém os produtos absorventes de higiene sanitária unidos entre si, permitindo a abertura dos produtos e a exposição ótima para a ação de esterilização do vapor de contato. Além disso, temperaturas acima de 140°C permitem a destruição de sacos de plástico que podem conter os produtos absorventes de higiene sanitária.
Com uma autoclave pressurizada rotativa com fonte dupla de vapor, o vapor sem contato dentro dos dutos 24 pode ser utilizado para a criação de pontos quentes no interior da autoclave, o que causa danos e falhas das coberturas de plástico dos produtos absorventes de higiene sanitária sem causar enrugamento das mesmas. Os ditos pontos quentes criam pontos de fusão localizados que abrem furos nas coberturas de plástico e enfraquecem os envelopes exteriores de tal maneira que a ação de agitação no interior da autoclave rotativa provoca quebra dos envelopes exteriores, desestruturação dos produtos, e exposição completa dos núcleos absorventes ao vapor de contato. Os núcleos absorventes formados por fibras de celulose e polímeros superabsorventes são, portanto, liberados do material plástico envolvente.
Verificou-se experimentalmente que, quando o conteúdo dos produtos
absorventes de higiene sanitária entra em contato com a superfície aquecida da autoclave 14, uma parte dos materiais seca e tende a aderir à parede. Com o tempo, a espessura do material seco que se acumula na parede interior da autoclave 14 atinge níveis inaceitáveis, e é necessário executar trabalhosas operações de limpeza da superfície interior da autoclave 14.
A adesão do material às paredes interiores da autoclave 14, durante o tratamento de produtos absorventes de higiene sanitária é, devido à presença na superfície interior 22 de microporos designados no seu conjunto por 46 na Figura 3. A fim de reduzir a adesão, é necessário reduzir ou eliminar á microporos 46. Existe uma grande variedade de maneiras de reduzir a microporosidade de
uma superfície. Uma delas consiste na formação de uma camada de vedação 48 sobre a superfície interior 22 da autocíave 14. A camada de vedação 48 enche os microporos 46 e impede a adesão de material decorrente da abertura e ruptura dos produtos absorventes dé higiene sanitária. A camada de vedação 48 pode ser obtida com a aplicação de graxa ou óleo
sobre a superfície 22.
Em um modo de execução, a autoclave vazia 14 é aquecida a uma temperatura superior a 150°C com uma adição de aproximadamente 100 g de graxa ou óleo por metro quadrado de superfície interna. Este processo é realizado com a autoclave vazia. Quando a autoclave é arrefecida, a graxa ôu o óleo em excesso é removido, e permanece a camada de vedação 48, que fecha os microporos 46.
Alternativamente, uma quantidade de graxa ou óleo de 10 g a 100 g por metro quadrado de superfície interna 22 é adicionada à carga de produtos absorventes de higiene sanitária a serem tratados.
Em operação, a temperatura da autoclave aumenta e ò lubrificante entra em contato com os microporos 46 para formar a camada de vedação 48.
O óleo ou graxa pode ser adicionado como um sólido, líquido, ou aerossol. Também outros tipos de vedantes podem ser utilizados. A característica essencial da invenção consiste em prover meios para a vedação das superfícies internas 22 da autoclave 14 de tal modo que a aderência de contato com o material a ser tratado não ocorrerá.
O problema da adesão do material à superfície interior da autoclave 14 não surge durante o tratamento de resíduos sólidos urbanos em uma autoclave uma vez que nos resíduos sólidos urbanos está usualmente contida uma quantidade de óleo/graxa suficiente para impedir a adesão do material às paredes da autoclave.
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 a seguir.
Claims (5)
1. Um dispositivo para tratamento de produtos de sanitários absorventes usados, compreendendo: - uma autoclave cilíndrica rotativa (14) tendo uma superfície interna (22) 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); e - um circuito para aquecimento e pressurização da autoclave (14) para aquecimento dos produtos absorventes sanitários a uma temperatura de esterilização, em que a dita autoclave (14) compreende uma camada de vedação (48) sobre a dita superfície interior (22), destinada a evitar a aderência sobre a dita superfície interior (22) do material proveniente de desestrutu ração dos ditos produtos absorventes de higiene sanitária, em que a dita camada de vedação (48) compreende graxa ou óleo.
2. Um processo para o tratamento de produtos absorventes de higiene sanitária usados, compreendendo os passos de: - fornecimento de uma autoclave rotativa cilíndrica com uma superfície interior (22) e duas extremidades, ào menos uma das quais termina em uma porta (18, 20) que pode ser aberta para permitir o acesso a dita autoclave (14) e fechada por vedação para permitir a pressurização de dita autoclave (14); - carregamento de dita autoclave (14) com produtos absorventes de higiene sanitária fechados; - aquecimento a uma temperatura de esterilização e pressurização de dita autoclave (14) e ao mesmo tempo ativação da rotação da autoclave (14) em torno de um eixo longitudinal (A) da mesma, e - formação de uma camada de vedação (48) sobre a dita superfície interior (22) da autoclave (14) por aquecimento da autoclave (14) e adição de uma quantidade de óleo ou de graxa, sendo a dita camada de vedação destinada a impedir a adesão à dita superfície interior (22) de material proveniente de desestrutu ração s produtos absorventes de higiene sanitária correspondentes.
3. O processo de acordo com a reivindicação 02, em que a formação da dita camada de vedação (48) sobre a dita superfície interior (22) é executada antes do carregamento dos ditos produtos absorventes de higiene sanitária.
4. O processo de acordo com a reivindicação 02, em que a formação da dita camada de vedação (48) é executada durante o tratamento dos ditos produtos absorventes de higiene sanitária adicionando à carga de produtos absorventes de higiene sanitária uma quantidade de óleo ou graxa.
5. O processo de acordo com a reivindicação 02, em que a dita quantidade de óleo ou graxa está compreendida entre 10g e 100g por metro quadrado da superfície interior (22) da autoclave (14).
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