ES2224863B1 - PROCEDURE FOR THE USE OF DISPOSAL PLASTICS AS A CARBON NUTRITIVE SOURCE OF INDUSTRIAL BIOTECHNOLOGICAL INTEREST MICROORGANISMS. - Google Patents
PROCEDURE FOR THE USE OF DISPOSAL PLASTICS AS A CARBON NUTRITIVE SOURCE OF INDUSTRIAL BIOTECHNOLOGICAL INTEREST MICROORGANISMS.Info
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Abstract
Procedimiento para la utilización de plásticos de desecho como fuente nutritiva carbonada de microorganismos de interés biotecnológico industrial. La presente invención se refiere a un procedimiento que incluye el tratamiento pirolítico de polímeros plásticos de desecho y la utilización de los productos resultantes como fuente de carbono barata en el cultivo de microorganismos de interés industrial. En particular, la presente invención es de gran utilidad para convertir film de polietileno procedente de invernaderos agrícolas, degradado por el sol, en hidrocarburos líquidos lineales saturados e insaturados y su transformación en metabolitos microbianos, primarios y secundarios, de aplicación comercial.Procedure for the use of waste plastics as a carbonated nutrient source of microorganisms of industrial biotechnological interest. The present invention relates to a process that includes the pyrolytic treatment of plastic waste polymers and the use of the resulting products as a source of cheap carbon in the cultivation of microorganisms of industrial interest. In particular, the present invention is very useful for converting polyethylene film from agricultural greenhouses, degraded by the sun, into saturated and unsaturated linear liquid hydrocarbons and their transformation into commercial, primary and secondary microbial metabolites.
Description
Procedimiento para la utilización de plásticos de desecho como fuente nutritiva carbonada de microorganismos de interés biotecnológico industrial.Procedure for the use of plastics of waste as a carbonated nutritional source of microorganisms from industrial biotechnological interest.
La presente invención se refiere a un procedimiento que incluye el tratamiento pirolítico de polímeros plásticos de desecho y la utilización de los productos resultantes como fuente de carbono barata en el cultivo de microorganismos de interés industrial. En particular, la presente invención es de gran utilidad para convertir film de polietileno procedente de invernaderos agrícolas, degradado por el sol, en hidrocarburos líquidos lineales saturados e insaturados y su transformación en metabolitos microbianos, primarios y secundarios, de aplicación comercial.The present invention relates to a procedure that includes pyrolytic polymer treatment waste plastics and the use of the resulting products as a source of cheap carbon in the cultivation of microorganisms of industrial interest In particular, the present invention is of great utility to convert polyethylene film from agricultural greenhouses, degraded by the sun, in hydrocarbons saturated and unsaturated linear liquids and their transformation into microbial, primary and secondary metabolites, for application commercial.
Los plásticos obtenidos en la industria petroquímica contribuyen de una forma importante a la contaminación ambiental, no sólo de las zonas terrestres sino también de las aguas y de la atmósfera. A título de ejemplo, se puede citar el gravísimo problema que supone la eliminación de residuos industriales de mezclas de materiales termoplásticos con un alto contenido en policloruro de vinilo. Actualmente se están incinerando miles de toneladas y, como consecuencia, contaminando la atmósfera con hidrocarburos cancerígenos, ácido clorhídrico (aproximadamente el 60% de esas cantidades), derivados halogenados y, muy posiblemente, con dioxinas, sustancias altamente peligrosas cuyas dosis letales en animales de laboratorio son 500 veces la de la estricnina y más de 100000 la del cianuro sódico. Es embriotóxica, teratógena y se sospecha que provoca cáncer en los humanos. Muy recientemente, Octubre de 2002, el Tribunal de Justicia de las Comunidades Europeas, el máximo órgano jurídico de la Unión Europea, emitió un dictamen censurando la incineración de los plásticos. Actualmente no existen soluciones a estos hechos, ya que los procesos de reciclado no parecen suponer una alternativa global a este problema.Plastics obtained in the industry petrochemicals contribute significantly to pollution environmental, not only from land areas but also from Waters and atmosphere. As an example, you can cite the very serious problem of waste disposal industrial mixtures of thermoplastic materials with a high Polyvinyl chloride content. They are currently incinerating thousands of tons and, as a consequence, polluting the atmosphere with carcinogenic hydrocarbons, hydrochloric acid (approximately 60% of those amounts), halogenated derivatives and, quite possibly, with dioxins, highly dangerous substances whose lethal doses in laboratory animals are 500 times that of strychnine and more than 100,000 that of sodium cyanide. Is embryotoxic, teratogenic and suspected to cause cancer in the humans. Very recently, October 2002, the Court of Justice of the European Communities, the highest legal body of the Union European, issued an opinion censoring the incineration of plastics There are currently no solutions to these facts, since recycling processes do not seem to be a global alternative to this problem
Una pequeña proporción de los plásticos petroquímicos se están reciclando, mediante procesos de regeneración que permiten su posterior utilización como polímeros de menor calidad. Sin embargo, no parece que este reciclado sea capaz de absorber, en un futuro, todos los desechos plásticos urbanos, industriales y los provenientes del "plasticultivo", fundamentalmente por tres razones:A small proportion of plastics petrochemicals are being recycled, through processes of regeneration that allow its subsequent use as polymers of lower quality. However, it does not appear that this recycling is capable of absorbing, in the future, all plastic waste urban, industrial and those from the "plasticultivo", fundamentally for three reasons:
a) No sólo los residuos urbanos, sino también muchos de los industriales suelen ser mezclas de diferentes polímeros, con la consiguiente dificultad de separación y clasificación.a) Not only urban waste, but also many of the industrialists are usually mixtures of different polymers, with the consequent difficulty of separation and classification.
b) El film agrícola, sometido durante una o dos campañas a la acción intensa de la radiación UV, termina cristalizando y perdiendo, por tanto, sus propiedades plásticas.b) The agricultural film, submitted for one or two campaigns to the intense action of UV radiation, ends crystallizing and losing, therefore, its properties plastic.
c) El proceso de reciclado resulta ser laborioso y complejo, máxime bajo la premisa de producir materiales de baja calidad.c) The recycling process turns out to be laborious and complex, especially under the premise of producing low materials quality.
Una aplicación, ciertamente distinta a las antes mencionadas consiste en transformar a los plásticos en productos químicos que puedan ser aprovechados a otros niveles industriales. Así, existen actualmente procesos industriales en los que se usan plásticos de desecho para generar aceites combustibles que se utilizan "in situ" para producir energía.An application, certainly different from those mentioned above, consists of transforming plastics into chemical products that can be used at other industrial levels. Thus, there are currently industrial processes in which waste plastics are used to generate combustible oils that are used " in situ " to produce energy.
Son conocidos en la técnica unos aparatos para la pirolisis de polímeros, en los cuales se introduce el plástico en hornos rotatorios calentados externamente. Un problema de estos hornos es el sellado del cilindro rotatorio caliente y el depósito de carbón en las paredes, que lo hacen cada vez menos conductor del calor, con los problemas que ello conlleva.Devices are known in the art for the pyrolysis of polymers, in which the plastic is introduced in externally heated rotary kilns. A problem with these furnaces is the sealing of the hot rotary cylinder and the tank of carbon in the walls, which make it less and less conductive heat, with the problems that entails.
Se han empleado asimismo reactores verticales calentados externamente con vapor a alta presión o con eutécticos de sales fundidas (nitrato potásico/nitrato sódico/nitrito sódico) utilizando bombas mecánicas para su manipulación. El primer método presenta entre otros el inconveniente de las altas presiones y el segundo, además de los problemas de corrosión de la bomba, el desajuste de la misma en los cambios de fase (líquido y sólido) en los arranques y paradas del proceso, el gravísimo riesgo de explosiones si, accidentalmente, se pusieran en contacto el eutéctico y la masa hidrocarbonada de reacción, ambos a altas temperaturas.Vertical reactors have also been used externally heated with high pressure steam or eutectic of molten salts (potassium nitrate / sodium nitrate / sodium nitrite) using mechanical pumps for handling. The first method it presents among others the inconvenience of high pressures and the second, in addition to the corrosion problems of the pump, the mismatch in phase changes (liquid and solid) in the starts and stops of the process, the very serious risk of explosions if they accidentally contacted the eutectic and hydrocarbon reaction mass, both at high temperatures
Igualmente conocidos son los lechos fluidos para la pirólisis de termoplásticos a altas temperaturas. Estos tienen el inconveniente del alto requerimiento de calor, dificultad en la separación de las impurezas que acompañan al termoplástico, así como la eliminación del carbón producido en el proceso.Equally known are fluid beds for thermoplastic pyrolysis at high temperatures. These have the inconvenience of the high heat requirement, difficulty in separation of impurities that accompany the thermoplastic as well such as the removal of coal produced in the process.
También son conocidos reactores tubulares y extrusoras que presentan aún mayores inconvenientes que los anteriores en cuanto a la separación de las impurezas, depósitos de carbón, partes móviles a altas temperaturas, etc.Tubular reactors and extruders that present even greater inconveniences than above regarding the separation of impurities, deposits of coal, moving parts at high temperatures, etc.
Últimamente, se han descrito procedimientos en los que se suministra el calor necesario para la pirólisis haciendo uso de agua supercrítica (EP-0814143) o arena caliente (EP-0823469). Ambos procesos presentan serias dificultades, tales como altas presiones de trabajo o el empleo de arena caliente en movimiento, con problemas de abrasión, transporte, calentamiento, mantenimiento de la atmósfera inerte, etc.Lately, procedures have been described in those that supply the heat needed for pyrolysis by doing use of supercritical water (EP-0814143) or sand hot (EP-0823469). Both processes present serious difficulties, such as high work pressures or use of hot sand in motion, with abrasion problems, transport, heating, maintenance of the inert atmosphere, etc.
Es conocida la idea de utilizar plomo fundido para la conversión térmica de polímeros, introduciendo trozos del polímero sólido en un baño de plomo fundido. Las patentes US 4925532, US 5085738 y WO 96/00268 describen aparatos para procesos de pirólisis sobre un baño de metal fundido. Sin embargo todos estos procesos tienen demasiados problemas operacionales para ser comercialmente viables. Tales problemas incluyen dificultad en la separación y aislamiento del policloruro de vinilo, el cual produciría HCl durante el proceso en el baño de plomo fundido, en el mantenimiento de la atmósfera inerte durante la introducción del polímero en dicho baño, que ocasionaría consumo de plomo originando los correspondientes óxidos que a su vez habría que eliminar y, en lo que se refiere a la patente WO 96/00268, además, poca efectividad en el proceso de intercambio de calor entre el metal fundido y el termoplástico, debido a la pequeña superficie de calentamiento como consecuencia del mezclado poco eficaz entre ambos materiales. Hasta la fecha ninguno de los procesos descritos en bibliografía ha alcanzado importancia comercial. Solamente se han construido plantas piloto, debido a que los métodos conocidos, teniendo en cuenta los precios actuales del petróleo, no son económicamente rentables.The idea of using molten lead is known for the thermal conversion of polymers, introducing pieces of the solid polymer in a bath of molten lead. US patents 4925532, US 5085738 and WO 96/00268 describe apparatus for processes of pyrolysis on a molten metal bath. However all these processes have too many operational problems to be commercially viable. Such problems include difficulty in separation and isolation of polyvinylchloride, which would produce HCl during the process in the molten lead bath, in the maintenance of the inert atmosphere during the introduction of polymer in said bath, which would cause lead to lead to the corresponding oxides that in turn would have to be removed and, in as regards WO 96/00268, in addition, little effectiveness in the heat exchange process between the metal molten and thermoplastic, due to the small surface of heating as a result of inefficient mixing between both materials To date none of the processes described In bibliography it has reached commercial importance. I only know they have built pilot plants, because the known methods, taking into account current oil prices, they are not economically profitable
Por otra parte, desde antiguo y en la actualidad se emplean microorganismos para producir industrialmente productos comerciales, a partir de nutrientes minerales y carbohidratos como materia prima carbonada en el caldo de cultivo. Pero los carbohidratos son relativamente caros y en muchos casos de más alto precio que los productos producidos mediante el proceso de fermentación. Es por eso por lo que se pensó en otra fuente carbonada más barata.Moreover, since ancient times and today microorganisms are used to produce products industrially commercial, from mineral nutrients and carbohydrates such as carbonated raw material in the culture broth. But the Carbohydrates are relatively expensive and in many cases higher price than products produced through the process of fermentation. That's why we thought of another source cheaper carbon.
Existe una considerable documentación acerca del empleo del petróleo o alguna de sus fracciones de hidrocarburos como sustrato en la fermentación de microorganismos y, de hecho, han funcionado varias plantas comerciales en el mundo que producían miles de toneladas por año de proteínas unicelulares utilizadas en alimentación. Pero hace unos años esas instalaciones cayeron en desuso por varias razones: unas a consecuencia del alto precio alcanzado por el petróleo y otras debidas a que no todos los hidrocarburos contenidos en el mismo son metabolizados por los microorganismos con igual facilidad. Así, los de cadena lineal son más fácilmente atacados que los ramificados o los cíclicos. Una tercera razón, asimismo de gran importancia, fue el peligro de toxicidad en el uso de estas proteínas unicelulares como productos alimentarios debido a que podrían arrastrar sustancias tóxicas procedentes de los restos de hidrocarburos aromáticos procedentes del sustrato, por lo que era necesario un proceso laborioso de purificación.There is considerable documentation about use of oil or any of its hydrocarbon fractions as a substrate in the fermentation of microorganisms and, in fact, several commercial plants in the world that produced thousand tons per year of unicellular proteins used in feeding. But a few years ago those facilities fell into disuse for several reasons: some as a result of the high price reached by oil and others because not all hydrocarbons contained therein are metabolized by microorganisms with equal ease. Thus, the linear ones are more easily attacked than branched or cyclic. A third reason, also of great importance, was the danger of toxicity in the use of these unicellular proteins as products food because they could carry toxic substances from the remains of aromatic hydrocarbons from of the substrate, so a laborious process of purification.
No existen antecedentes sobre la utilización de sustratos procedentes de la degradación de plásticos no biodegradables para cultivo de microorganismos.There is no background on the use of substrates from the degradation of plastics not Biodegradable for microorganism culture.
Los hidrocarburos casi exclusivamente lineales, saturados e insaturados, procedentes de la degradación de la mayoría de los plásticos (excluyendo los que contienen anillos aromáticos como el poliestireno, por ejemplo) pueden suponer una fuente importante para su aprovechamiento como materia prima carbonada barata para el cultivo industrial de microorganismos de alto interés biotecnológico (en la producción de fitohormonas, vitaminas, antibióticos, grasas insaturadas, proteínas, aminoácidos, etc.).Almost exclusively linear hydrocarbons, saturated and unsaturated, coming from the degradation of the most plastics (excluding those containing rings aromatics such as polystyrene, for example) can be a important source for its use as a raw material cheap carbonate for the industrial cultivation of microorganisms of high biotechnological interest (in the production of phytohormones, vitamins, antibiotics, unsaturated fats, proteins, amino acids, etc.)
De esta manera se resuelven dos graves problemas: uno de naturaleza económica y otro de tipo ecológico.This way two serious ones are solved problems: one of an economic nature and the other of a kind ecological.
A la vista del problema técnico planteado, la presente invención tiene por objeto:In view of the technical problem raised, the The present invention aims at:
1) Retirar los desperdicios plásticos del medio ambiente, dándole una utilidad más noble que su combustión.1) Remove plastic waste from the environment environment, giving it a nobler utility than its combustion.
2) Establecer un procedimiento para convertir el material plástico de desecho sólido en un líquido reduciendo los problemas derivados de las altas presiones, carbonización parcial que ocurre al suministrar calor al polímero, evitar productos abrasivos, corrosivos u oxidantes como las sales indicadas anteriormente, así como el empleo de partes móviles a altas temperaturas.2) Establish a procedure to convert the solid waste plastic material in a liquid reducing the problems arising from high pressures, partial carbonization what happens when supplying heat to the polymer, avoid products abrasive, corrosive or oxidizing as the indicated salts previously, as well as the use of moving parts at high temperatures
3) Seleccionar los microorganismos adecuados capaces de metabolizar los hidrocarburos resultantes del proceso y establecer las condiciones idóneas para que esto tenga lugar. De esta forma se obtendría biomasa a partir de hidrocarburos líquidos procedentes de fuentes diferentes al petróleo, que se diferencian de ellos en que son lineales en su totalidad, ausentes de productos aromáticos y por un alto contenido en olefinas y, por supuesto, de más bajo precio.3) Select the appropriate microorganisms capable of metabolizing the hydrocarbons resulting from the process and establish the ideal conditions for this to take place. From this way biomass would be obtained from liquid hydrocarbons from sources other than oil, which differ of them in that they are linear in their totality, absent of products aromatic and high olefin content and, of course, of lowest price.
Constituye por tanto el objeto de la presente invención un procedimiento para la utilización de plásticos de desecho como fuente nutritiva carbonada de microorganismos de interés biotecnológico industrial que incluye las siguientes etapas:It is therefore the object of this invention a procedure for the use of plastics of waste as a carbonated nutritional source of microorganisms from industrial biotechnological interest that includes the following stages:
- eliminación manual de impurezas del plástico de desecho.- manual removal of impurities from plastic of waste.
- trituración del plástico de desecho- crushing of waste plastic
- eliminación de humedad y de minerales finos del plástico de desecho- removal of moisture and fine minerals of waste plastic
- fusión del plástico de desecho a una temperatura comprendida entre 250ºC y 350ºC- fusion of waste plastic to a temperature between 250ºC and 350ºC
- pirólisis del plástico fundido a una temperatura comprendida entre 400 y 550ºC, utilizando metal fundido, en particular plomo líquido, a una temperatura comprendida entre 500 y 600ºC como fluido de transferencia de calor- pyrolysis of molten plastic to a temperature between 400 and 550 ° C, using metal molten, in particular liquid lead, at a temperature comprised between 500 and 600 ° C as heat transfer fluid
- condensación en dos etapas de los vapores procedentes de la etapa anterior utilizándose el aceite condensado para el cultivo de microorganismos, en particular bacterias, hongos y levaduras capaces de metabolizar hidrocarburos.- two-stage condensation of the vapors from the previous stage using the condensed oil for the cultivation of microorganisms, in particular bacteria, fungi and yeasts capable of metabolizing hydrocarbons.
La fusión del plástico se lleva acabo aprovechando el calor de los gases exhaustos procedentes del calentamiento del metal fundido utilizado en la etapa de pirólisis y los gases procedentes de dicha etapa de fusión se enfrían, lavándose los incondensables en contracorriente para retener el ácido clorhídrico y los hidrocarburos gaseosos que se emplean como combustible.The fusion of the plastic takes place taking advantage of the heat of the exhaust gases from the heating of molten metal used in the pyrolysis stage and the gases from said melting stage are cooled, washing the incondensables in countercurrent to retain the hydrochloric acid and gaseous hydrocarbons that are used as fuel.
La condensación se realiza en dos etapas:Condensation is carried out in two stages:
- condensación de todos los compuestos con punto de ebullición superior a 350ºC y reciclado del condensado al reactor de pirólisis.- condensation of all knitted compounds boiling above 350ºC and condensate recycling at pyrolysis reactor.
- condensación hasta temperatura ambiente de los gases procedentes de la etapa inicial utilizándose los gases incondensables después de lavados como combustible del proceso de pirólisis.- condensation to room temperature gases from the initial stage using the gases untreatable after washing as a fuel of the process pyrolysis
En general, los compuestos resultantes de aplicar cualquier proceso de craqueo a los plásticos de desecho se pueden utilizar para el cultivo de microorganismos, en particular bacterias, hongos y levaduras capaces de metabolizar hidrocarburos.In general, the compounds resulting from apply any cracking process to waste plastics it they can use for the cultivation of microorganisms, in particular bacteria, fungi and yeasts capable of metabolizing hydrocarbons
Para ello, los microorganismos capaces de metabolizar hidrocarburos se cultivan en un medio con los compuestos resultantes de la pirólisis o craqueo de los plásticos de desecho hasta que alcanzan un desarrollo adecuado, según se detallará más adelante en la presente memoria.To do this, microorganisms capable of metabolize hydrocarbons are grown in a medium with the compounds resulting from pyrolysis or cracking of plastics of waste until they reach an adequate development, according to will detail later in this report.
La figura 1 es una representación esquemática de una instalación para obtener hidrocarburos líquidos a partir de materiales termoplásticos.Figure 1 is a schematic representation of an installation to obtain liquid hydrocarbons from thermoplastic materials
La figura 2 representa el reactor 8 en donde tiene lugar la pirólisis.Figure 2 represents the reactor 8 where Pyrolysis takes place.
Es preceptivo que se concrete detalladamente en este apartado la presente invención, sin embargo debe entenderse que ésta puede realizarse de diferentes maneras en cuanto a materiales, dimensiones, formas o posiciones relativas de los componentes aquí descritos, por lo que el alcance de la invención no debe limitarse a lo que se va a concretar, ya que esta explicación debe tomarse como ejemplo. Se describirá la invención haciendo referencia a las figuras.It is mandatory that it be concretized in detail in this section the present invention, however it should be understood that this can be done in different ways in terms of materials, dimensions, shapes or relative positions of the components described herein, so the scope of the invention does not should be limited to what is going to be specified, since this explanation It should be taken as an example. The invention will be described by making Reference to the figures.
La figura 1 muestra una representación esquemática de una instalación para obtener hidrocarburos a partir de plásticos de desecho. El plástico de desecho procedente fundamentalmente de invernaderos agrícolas, 1, está constituido en un 85% de film de polietileno siendo el 15% restante de composición variada (alambre, arena, polvo, etc.). Durante la etapa de alimentación del triturador, 2, se eliminan manualmente las impurezas de mayor tamaño y por transporte neumático con aire caliente se lleva al tanque de almacenamiento 4, a través del ciclón 3, quitando la humedad y parte de los minerales más finos en este proceso. Este material se introduce a través de la válvula dosificadora 5 en el sistema de alimentación 6 que puede ser un tomillo sin fin, prensa de pistón o cualquier otro artificio análogo. A través de este sistema entra el material en el recipiente 7 y se funde a 250-350ºC, calentando externamente con los gases exhaustos procedentes del horno de calentamiento del plomo líquido utilizado como agente de transferencia de calor en el reactor de pirólisis 8. De esta manera se descompone también el PVC que ocasionalmente pueda acompañar al polietileno. Los gases procedentes de esta operación se enfrían con el condensador 9 llevando el líquido al tanque 16 y los incondensables se lavan en contracorriente con agua o disolución de hidróxido sódico en las torres 12, para retener el ácido clorhídrico en el tanque 14 y los hidrocarburos gaseosos en el depósito 15, los cuales se emplearán como combustible en el hogar 17.Figure 1 shows a representation schematic of an installation to obtain hydrocarbons from of waste plastics. The waste plastic coming fundamentally of agricultural greenhouses, 1, is constituted in 85% of polyethylene film being the remaining 15% of composition varied (wire, sand, dust, etc.). During the stage of Breaker feed, 2, manually remove the larger impurities and pneumatic air transport hot is taken to storage tank 4, through the Cyclone 3, removing moisture and some of the finest minerals in This process. This material is introduced through the valve doser 5 in the feeding system 6 which can be a endless thyme, piston press or any other device analogous. Through this system the material enters the vessel 7 and melts at 250-350 ° C, heating externally with the exhaust gases from the furnace heating of liquid lead used as an agent of heat transfer in the pyrolysis reactor 8. In this way PVC is also broken down that may occasionally accompany the polyethylene. The gases from this operation are cooled with the condenser 9 bringing the liquid to the tank 16 and the incondensables are washed in countercurrent with water or solution of sodium hydroxide in towers 12, to retain the acid hydrochloric in tank 14 and gaseous hydrocarbons in the tank 15, which will be used as fuel in the home 17.
Por gravedad, o bien con ayuda de una bomba mecánica, se lleva el plástico fundido junto a finos no pirolizables remanentes al reactor de pirólisis 8. Este consiste en un depósito que en el ejemplo hemos considerado cilíndrico (figura 2), lleno hasta el nivel V del líquido a pirolizar. Por la parte superior se introduce plástico fundido calentado a 250-350ºC procedente del recipiente 7. En este reactor se piroliza el plástico a 400-550ºC, calentando con metal fundido, en particular plomo líquido, que circula a través de un serpentin interior o exterior o por una camisa que envuelve al reactor. El metal se hace recircular hacia la caldera 18 para su calentamiento. Este trasvase podría llevarse a cabo con ayuda de una bomba mecánica aunque es mucho mejor aún hacerlo mediante una bomba de inducción electromagnética, de mucha mayor durabilidad y menor costo de mantenimiento, debido a la ausencia de partes móviles, juntas, etc., sometidas a tan altas temperaturas. El uso de este sistema de bombeo es aquí posible con ayuda de un campo magnético variable debido a la conductividad eléctrica del líquido a bombear.By gravity, or with the help of a pump mechanically, molten plastic is carried along with fines not pyrolyzables remaining to the pyrolysis reactor 8. This consists of a tank that in the example we have considered cylindrical (figure 2), filled to the level V of the liquid to be pyrolyzed. On the part upper molten plastic heated to 250-350 ° C from container 7. In this reactor the plastic is pyrolyzed at 400-550 ° C, heating with molten metal, particularly liquid lead, which circulates through an inner or outer coil or through a shirt that wraps around the reactor. The metal is recirculated towards the boiler 18 for heating. This transfer could take carried out with the help of a mechanical pump although it is much better still do it by means of an electromagnetic induction pump, a lot greater durability and lower maintenance cost, due to the absence of moving parts, joints, etc., subjected to such high temperatures The use of this pumping system is possible here with help of a variable magnetic field due to conductivity electric of the liquid to be pumped.
El reactor 8 (ver figura 2) está provisto de un agitador y solidario a su eje vertical se dispone un sistema de rascado para separar las partículas que puedan depositarse en las paredes. En el ejemplo que ilustra este invento se ha considerado un agitador de áncora y unas cadenas 22 que rascan dichas paredes durante el giro.The reactor 8 (see figure 2) is provided with a agitator and solidarity to its vertical axis a system of scraping to separate particles that can be deposited in walls. In the example that illustrates this invention it has been considered an anchor stirrer and chains 22 that scratch said walls during the turn.
La condensación de los vapores procedentes de la pirólisis se lleva a cabo en dos etapas. En la primera se condensa en el intercambiador de calor 10 todo lo que hierve por encima de 350ºC y se recicla al reactor 8. El segundo condensador 11 enfría a temperatura ambiente los gases que salen por el condensador 10. El líquido condensado se lleva al tanque 16 y los gases incondensables, después de lavados, se llevan al depósito 15 para ser utilizados como combustible del proceso de pirólisis.The condensation of the vapors from the Pyrolysis is carried out in two stages. In the first one it condenses in heat exchanger 10 everything that boils above 350 ° C and recycled to reactor 8. The second condenser 11 cools to ambient temperature the gases that leave the condenser 10. The condensed liquid is carried to tank 16 and the non-condensable gases, after washing, they are taken to the tank 15 to be used as a fuel for the pyrolysis process.
Accionando la válvula 19 se eliminan periódicamente las impurezas no pirolizables que se depositan en el fondo del reactor y se recuperan para recircular al reactor los hidrocarburos de alto peso molecular que puedan acompañar a los sólidos, por ejemplo mediante un hidrociclón o por cualquiera de los procedimientos conocidos de separación líquido-sólido, 20. Así, no es necesario lavar previamente los plásticos para eliminar el polvo adherido.Actuating valve 19 eliminates periodically the non-pyrolyzable impurities that are deposited in the bottom of the reactor and recover to recirculate to the reactor the high molecular weight hydrocarbons that can accompany the solids, for example by a hydrocyclone or by any of known separation procedures liquid-solid, 20. Thus, it is not necessary to wash previously plastics to remove adhering dust.
Finalmente, todas las tuberías, bombas, válvulas, etc. Por donde deben circular productos que solidifiquen a temperatura ambiente están provistos de un sistema de calentamiento eléctrico o mediante fluido, al objeto de fluidificarlo en los arranques. Asimismo el reactor 8 puede ser calentado a estos efectos mediante los gases procedentes del horno 17, a través de la entrada 21.Finally, all the pipes, pumps, valves, etc. Where products that solidify should circulate at room temperature they are provided with a system of electric or fluid heating, in order to fluidize it at startups. Also the reactor 8 can be heated to this effect by the gases coming from the oven 17, through entry 21.
En el proceso de fermentación se pueden utilizar los aceites obtenidos por cualquiera de los métodos de pirólisis de plásticos descritos en bibliografía o, mejor aún, por el descrito en este invento, ya que en muchos de los otros procesos las sustancias resultantes presentan impurezas tóxicas que las podrían hacer inviables como materias primas en la obtención de metabolitos para consumo humano o animal.In the fermentation process they can be used the oils obtained by any of the pyrolysis methods of plastics described in bibliography or, better yet, by the one described in this invention, since in many of the other processes the resulting substances have toxic impurities that could make viable as raw materials in obtaining metabolites for human or animal consumption.
En la presente invención se pueden utilizarse especies de bacterias, hongos y levaduras capaces de metabolizar hidrocarburos.In the present invention can be used species of bacteria, fungi and yeasts capable of metabolizing hydrocarbons
De entre las bacterias se ha comprobado que crecen varias especies pertenecientes a los géneros: Pseudomonas, Alcaligenes, Cellulomonas, Brevibacterium, Corynebacterium, Mycobacterium, Streptomyces, Bacillus, Flavobacterium, Sarcina, Achromobacter, Nocardia y Aerobacter.Among the bacteria it has been shown that several species belonging to the genera grow: Pseudomonas, Alcaligenes, Cellulomonas, Brevibacterium, Corynebacterium, Mycobacterium, Streptomyces, Bacillus, Flavobacterium, Sarcina, Achromobacter, Nocardia and Aerobacter .
Con respecto a las levaduras se han crecido especies de: Candida, Torulopsis, Saccharomyces, Pichia, Hansenula, Oidium, Neurospora y Rhodotorula.With regard to yeasts, species of: Candida, Torulopsis, Saccharomyces, Pichia, Hansenula, Oidium, Neurospora and Rhodotorula have been grown.
También se ha comprobado el crecimiento de hongos pertenecientes a los géneros: Fusarium, Penicillium, Aspergillus, Talaromyces, Chaetonium, Wardomyces, Gliocladium, Paecilomyces, Trychoderma, Pleurotus, Cladosporium y Mortierella.The growth of fungi belonging to the genera has also been verified: Fusarium, Penicillium, Aspergillus, Talaromyces, Chaetonium, Wardomyces, Gliocladium, Paecilomyces, Trychoderma, Pleurotus, Cladosporium and Mortierella .
Las especies se han identificado de acuerdo con las claves pertinentes y se encuentran depositadas en la Universidad de Buenos Aires (Argentina) y en la Estación Experimental del Zaidin del CSIC(Granada).The species have been identified according to the relevant keys and are deposited in the University of Buenos Aires (Argentina) and at the Station Experimental Zaidin of the CSIC (Granada).
La presente invención, en cuanto a la capacidad de emplear el aceite procedente de la pirolisis de los plásticos, se describe con más detalle con referencia a los ejemplos que se dan a continuación, los cuales, sin embargo, no tratan de limitar el alcance de la misma. En estos ejemplos se ha empleado una fracción de aceite obtenida por el procedimiento aquí reivindicado, con la siguiente destilación ASTM 1160:The present invention, in terms of capacity of using the oil from the pyrolysis of plastics, It is described in more detail with reference to the examples they give below, which, however, do not try to limit The scope of it. In these examples a fraction of oil obtained by the process claimed herein, with the following distillation ASTM 1160:
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y con la siguiente composición:and with the following composition:
Se parte de una cepa de Rhodotorula mucilaginosa que es necesario adaptar previamente para que pueda asimilar carbono procedente de hidrocarburos como única fuente carbonada. En este sentido, se cultiva la levadura en un matraz erlenmeyer que contiene 75 mL del medio mineral estéril al que se añaden 0.150 mL de la mezcla de hidrocarburos procedente de la pirólisis del plástico y cuya composición se indica anteriormente. El medio de cultivo tiene la siguiente composición: fosfato monopotásico, 7 g/L; sulfato magnésico, 0.2 g/L; cloruro sódico, 0.1 g/L; cloruro amónico, 2.5 g/L; agua del grifo (que contiene cantidades traza de elementos minerales), 100 mL/L; extracto de levadura, 1 mg/L y agua destilada hasta completar 1L. Se cultiva durante tres días con agitación mecánica a 30ºC. Se toman 5 mL de este cultivo y se añaden a otro erlenmeyer que contiene las mismas cantidades que el anterior de medio mineral y de hidrocarburos. Se mantiene otros tres días con agitación. Se repite la operación varias veces, por ejemplo 4 ó 5. A un matraz erlenmeyer que contiene 1L de medio mineral esterilizado se añaden 2 mL de mezcla de hidrocarburos y se siembra con 20 mL de inóculo procedente del cultivo anterior. Se incuba durante 36 horas a 30ºC con agitación mecánica. Se centrífuga a 30ºC y las levaduras colectadas constituyen el inóculo que vamos a utilizar.It is based on a strain of Rhodotorula mucilaginosa that is necessary to adapt beforehand so that it can assimilate carbon from hydrocarbons as the only carbon source. In this sense, the yeast is grown in an erlenmeyer flask containing 75 mL of the sterile mineral medium to which 0.150 mL of the hydrocarbon mixture from the pyrolysis of the plastic is added and whose composition is indicated above. The culture medium has the following composition: monopotassium phosphate, 7 g / L; magnesium sulfate, 0.2 g / L; sodium chloride, 0.1 g / L; ammonium chloride, 2.5 g / L; tap water (containing trace amounts of mineral elements), 100 mL / L; yeast extract, 1 mg / L and distilled water to complete 1L. It is grown for three days with mechanical stirring at 30 ° C. 5 mL of this culture are taken and added to another erlenmeyer that contains the same amounts as the previous one of mineral medium and hydrocarbons. It remains another three days with agitation. The operation is repeated several times, for example 4 or 5. To an erlenmeyer flask containing 1L of sterilized mineral medium, 2 mL of hydrocarbon mixture is added and seeded with 20 mL of inoculum from the previous culture. Incubate for 36 hours at 30 ° C with mechanical agitation. It is centrifuged at 30 ° C and the collected yeasts constitute the inoculum that we are going to use.
Se toman 150 mL de medio de cultivo anteriormente citado y se introducen 1.2 g de la mezcla de hidrocarburos procedente de la pirólisis y cuya composición hemos descrito antes y se esteriliza a 121ºC durante 15 minutos. Se añade el inóculo de levadura, el cual equivale a 125 mg de peso seco, y se mantiene la suspensión con una corriente de aire con un caudal capaz de mantener una agitación vigorosa a 30ºC, compensando la evaporación con adiciones periódicas de agua destilada. Al cabo de 9 horas se añaden 40 mg de agente tensioactivo, por ejemplo Tween 80. Se ajusta el pH a 8, se centrífuga y la fase sólido-pastosa se lava con agua que contiene 0.25% del mismo agente tensioactivo, se centrífuga y la parte sólida se vuelve a lavar y centrifugar, con lo que se obtienen levaduras libres de hidrocarburos. Finalmente se lava con agua pura a 60ºC para eliminar los restos del agente tensioactivo. El producto así obtenido pesó 186 mg, después de secarlo a 70ºC hasta pesada constante.150 mL of culture medium are taken previously mentioned and 1.2 g of the mixture of hydrocarbons from pyrolysis and whose composition we have described above and sterilized at 121 ° C for 15 minutes. It adds yeast inoculum, which is equivalent to 125 mg dry weight, and the suspension is maintained with an air flow with a flow rate capable of maintaining vigorous stirring at 30 ° C, compensating the evaporation with periodic additions of distilled water. After 9 hours 40 mg of surfactant are added, for example Tween 80. The pH is adjusted to 8, centrifuged and the phase solid-paste is washed with water containing 0.25% of the same surfactant, it is centrifuged and the solid part is wash again and centrifuge, with which yeasts are obtained hydrocarbon free. Finally it is washed with pure water at 60 ° C to remove the remains of the surfactant. The product like this obtained weighed 186 mg, after drying at 70 ° C until heavy constant.
En un erlenmeyer de 0.5 L se prepararon 100 mL de un medio de cultivo con la siguiente composición: fosfato dipotásico, 5 g; fosfato diamónico, 1 g; sulfato sódico, 0.05 g; sulfato magnésico hidratado, 0.04 g; sulfato ferroso hidratado, 0.002 g; sulfato manganoso hidratado, 0.002 g; cloruro sódico, 0.002 g y agua hasta 100 mL. Se regula el pH entre 7.2 y 7.7; se introducen 0.5 g de aceite procedente de la pirólisis y se esterilizó a 121ºC durante 15 minutos. Se inocula con aproximadamente 0.0001 g de Pseudomonas putida. Se cultivó bajo agitación a 30ºC durante 48 horas, manteniendo el pH entre 6 y 7.5. Después de este tiempo se toman 5 mL de cultivo y se llevan a otro erlenmeyer que contiene las mismas cantidades que el anterior de medio mineral y de hidrocarburos, se mantiene otras 48 horas con agitación y se repite la operación varias veces (4-5).In a 0.5 L erlenmeyer, 100 mL of a culture medium with the following composition were prepared: dipotassium phosphate, 5 g; diammonium phosphate, 1 g; sodium sulfate, 0.05 g; hydrated magnesium sulfate, 0.04 g; hydrated ferrous sulfate, 0.002 g; hydrated manganous sulfate, 0.002 g; sodium chloride, 0.002 g and water up to 100 mL. The pH is regulated between 7.2 and 7.7; 0.5 g of oil from the pyrolysis are introduced and sterilized at 121 ° C for 15 minutes. It is inoculated with approximately 0.0001 g of Pseudomonas putida . It was grown under stirring at 30 ° C for 48 hours, keeping the pH between 6 and 7.5. After this time, 5 mL of culture is taken and taken to another erlenmeyer that contains the same amounts as the previous one of mineral medium and hydrocarbons, another 48 hours is kept under stirring and the operation is repeated several times (4-5) .
En un erlenmeyer de 0.5 L se vierten 100 mL del medio mineral anterior y se introducen 2 g de aceite de pirólisis, se regula el pH entre 7.2 y 7.7 y se esteriliza. Se inocula con 5 mL de cultivo de Pseudomonas putida anteriormente preparado y se cultiva con agitación a 30ºC durante 48 horas. Después de este tiempo y tras sucesivas centrifugaciones, lavados y secado de manera análoga a lo indicado en el ejemplo 1, se obtienen 630 mg de biomasa seca.In a 0.5 L erlenmeyer, 100 mL of the previous mineral medium is poured and 2 g of pyrolysis oil is introduced, the pH is regulated between 7.2 and 7.7 and sterilized. It is inoculated with 5 mL of Pseudomonas putida culture prepared above and grown with shaking at 30 ° C for 48 hours. After this time and after successive centrifugation, washing and drying in a manner analogous to that indicated in Example 1, 630 mg of dry biomass are obtained.
Se utilizó el mismo medio de cultivo que en el ejemplo 1 y el inóculo de Penicillium chrysogenum se adaptó también de manera similar. En un erlenmeyer de 0.5 L se colocan 10 mL del medio, 2 g de aceite de pirólisis, se esteriliza y a continuación se introducen 5 mL de inóculo. Se agitó a 30ºC durante 7 días. Después de elaborar de manera similar a los ejemplos 1 y 2, se obtienen 581 mg de biomasa seca.The same culture medium as in example 1 was used and the inoculum of Penicillium chrysogenum was also adapted in a similar manner. In a 0.5 L erlenmeyer, 10 mL of the medium, 2 g of pyrolysis oil are placed, sterilized and then 5 mL of inoculum is introduced. It was stirred at 30 ° C for 7 days. After working similarly to examples 1 and 2, 581 mg of dry biomass are obtained.
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