ES2620425T3 - Procedimiento y sistema para procesar materiales de desecho - Google Patents

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ES2620425T3
ES2620425T3 ES05789375.2T ES05789375T ES2620425T3 ES 2620425 T3 ES2620425 T3 ES 2620425T3 ES 05789375 T ES05789375 T ES 05789375T ES 2620425 T3 ES2620425 T3 ES 2620425T3
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Amit Azulay
Yuval Tamir
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29B—PREPARATION OR PRETREATMENT OF THE MATERIAL TO BE SHAPED; MAKING GRANULES OR PREFORMS; RECOVERY OF PLASTICS OR OTHER CONSTITUENTS OF WASTE MATERIAL CONTAINING PLASTICS
    • B29B17/00—Recovery of plastics or other constituents of waste material containing plastics
    • B29B17/0026—Recovery of plastics or other constituents of waste material containing plastics by agglomeration or compacting
    • B29B17/0042—Recovery of plastics or other constituents of waste material containing plastics by agglomeration or compacting for shaping parts, e.g. multilayered parts with at least one layer containing regenerated plastic
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02W—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO WASTEWATER TREATMENT OR WASTE MANAGEMENT
    • Y02W30/00—Technologies for solid waste management
    • Y02W30/50—Reuse, recycling or recovery technologies
    • Y02W30/62—Plastics recycling; Rubber recycling

Abstract

Un procedimiento para el tratamiento de desechos que comprende: a. proporcionar un volumen inicial de desechos heterogéneos que comprende un componente plástico que comprende al menos un componente termoplástico, siendo la cantidad de componente plástico en dichos desechos heterogéneos como máximo del 50 % en peso de dichos desechos; comprendiendo al menos un componente no plástico un material orgánico; b. calentar dicho volumen inicial de desechos heterogéneos de una manera que permita que al menos una parte del componente termoplástico se funda, por lo cual al menos una parte de los trozos de dichos desechos heterogéneos se encapsula, formando así un material compuesto; c. procesar dicho material compuesto, comprendiendo dicho procesamiento la refrigeración del material compuesto.

Description

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DESCRIPCION
Procedimiento y sistema para procesar materiales de desecho Campo y antecedentes de la invencion
La presente invencion se refiere a sistemas y procedimientos de eliminacion para reciclar desechos procesando materiales de desechos, y especialmente reutilizar los materiales de desechos en materiales compuestos utilizables que utilizan materiales plasticos incorporados y agregados de desechos.
El reciclaje es la recoleccion y reutilizacion de materiales que podnan considerarse de otra manera desechos para producir nuevos productos. La motivacion para el reciclaje incluye preocupaciones medioambientales, ya que el reciclaje reduce el uso de energfa y materias primas y reduce adicionalmente la necesidad de disponer de desechos en situaciones en las que la produccion de material reciclado es menos cara que de material nuevo. Mientras que una variedad extensiva de desechos es reciclable, entre los materiales que comunmente se reciclan a escala industrial se incluyen vidrio, papel, aluminio, y acero. Los materiales reciclados pueden derivarse a partir de desechos de preconsumo (materiales usados en la fabricacion), o desechos de postconsumo (materiales desechados por el consumidor).
El documento EP 1 354 681 A describe un proceso para producir un producto moldeado a partir de componente plastico y un relleno particulado. Entre los materiales de relleno de acuerdo con el documento 1 354 681 se incluyen arena, sflice, vidrio, tierra silfcea, mica de la tierra, ceniza, metales polfmeros termoendurecibles, y mezclas de los mismos. Este tratamiento comprende: el calentamiento de dicho relleno particulado fundiendo asf al menos una parte de dicho componente plastico y la reduccion del volumen de dicho relleno particulado; la mezcla de dicho relleno particulado hasta al menos algunos dichos trozos se encapsula cada uno por dicho componente plastico fundido tal como en la refrigeracion, dicha mezcla se establece en un material compuesto.
El documento WO 95/34418 A describe un proceso y un sistema para reciclar una mezcla de materiales plasticos desechados que comprende una camara adecuada para recibir un volumen inicial de desechos heterogeneos, medios para mezclar, y medios para calentar y medios para la extrusion de materiales plasticos.
Entre otros ejemplos de procedimientos conocidos de reciclaje de desechos se desvelan en el documento EP-A-0 943 728 A, GB-A-2 393 682 A, US-A-5 534 207 A, US-A-4 626 189 A, y US-A-4 968 463 A.
Es en contra de los antecedentes, y las limitaciones y problemas asociados a los mismos, por lo que la presente invencion se ha desarrollado.
De acuerdo con la presente invencion, se proporciona un procedimiento para tratamiento de desechos que comprende las caractensticas de la reivindicacion 1.
Una forma de reciclaje es reutilizar los bienes, especialmente las botellas. La reutilizacion se distingue de la mayona de formas de reciclaje, donde los bienes se reducen a materia prima y se usa en la fabricacion de un nuevo bien (por ejemplo, machacando botellas para fabricar vidrio para nuevas botellas).
La eliminacion de desechos exige recursos de muchos tipos. Normalmente, estos recursos incluyen clasificar los productos de desechos brutos, transportar los desechos, y aumentar los desechos. A menudo los productores de desechos no pueden permitirse procesar los desechos que producen y el medio ambiente sufre de acumulacion de desechos, terminando en lecho de un no como lodo de no toxico.
Por lo tanto, hay una necesidad de, y sena altamente ventajoso tener, sistemas y procedimientos de eliminacion para el reciclaje de desechos procesando los materiales de desecho, y especialmente reutilizar los materiales de desechos en materiales compuestos utilizables que utilizan materiales plasticos incorporados y agregados de desechos.
Ciertos procedimientos de estabilizacion y/o reciclaje y/o reutilizacion de desechos se conocen en la tecnica. Una referencia representativa que incluye material de fondo potencialmente relevante en la Patente de Estados Unidos 6, 204, 312 que desvela un proceso de fabricacion de composiciones organicas e inorganicas, que utilizan formulaciones de resina no toxica. El documento US 6.204.312 utiliza material de desechos como agregado en un material compuesto y el material matriz del material compuesto se forma por resina a partir de fuentes no residuales. La presente invencion estabiliza, recicla y reutiliza material de desechos solidos como agregado y matriz de un material compuesto.
El termino "desechos" como se usa en el presente documento incluye materiales no deseados y/o rechazados como inutiles ya sean domesticos, medicos, comerciales o industriales y ademas incluye materiales no deseados ya en el medio ambiente.
El termino "material de desechos", como se usa en el presente documento, puede referirse a uno o mas subproductos que resultan de al menos un proceso que tiene relativamente poco o sustancialmente ningun uso o valor. El material de desechos puede ser una sustancia generada, por ejemplo, durante un proceso industrial. En
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algunos ejemplos, el material de desechos puede ser una sustancia que se desecha, destruye (por ejemplo, incinerada), y/o recicla generalmente en un proceso asociado con una entidad (por ejemplo, un generador de material de desechos u otra entidad que procesa el material de desechos) que paga una tarifa a otra entidad que maneja la eliminacion, destruccion, y/o reciclaje de la sustancia. El material de desechos puede incluir material de desechos peligroso y/o no peligroso y puede incluir materiales lfquidos, solidos, y semisolidos (por ejemplo, lodo).
El producto del proceso de las realizaciones de la presente invencion es un "material compuesto". Aunque "materiales compuestos" son normalmente materiales completamente disenados, con tipicamente componentes bien definidos que incluyen materiales de matriz y agregados, el termino "material compuesto" como se usa en lo sucesivo se define mas ampliamente para incluir como componentes materiales matriz y agregados que se controla mmimamente porque los componentes son originarios de materiales de desechos. Adicionalmente, "agregados" o "trozos" como se define en el presente documento incluyen una gran variedad de trozos de desechos solidos desde pequenas partfculas de tamano submilimetrico, hasta grandes productos de desechos fabricados de tamano de centimetros y metros tales como aparatos electricos, mobiliario metalico, e incluso automoviles. Los agregados son tipicamente materiales solidos que incluyen metales, ceramicas, y materiales de vidrio. Los materiales de matriz se derivan de materiales plasticos, especialmente de materiales termoplasticos tales como polietileno y polipropileno.
Sumario de la invencion
Las necesidades anteriormente mencionadas se satisfacen por varios aspectos de la presente invencion.
Ahora se desvela por primera vez un procedimiento de tratamiento de desechos, comprendiendo el procedimiento: a) recibir desechos heterogeneos, incluyendo dichos desechos heterogeneos un componente plastico y un componente no plastico, incluyendo dicho componente no plastico una pluralidad de trozos de desechos; b) calentar dichos desechos heterogeneos fundiendo al menos una parte de dicho componente plastico y reduciendo un volumen de dichos desechos heterogeneos, y c) mezclar dichos desechos heterogeneos hasta que al menos dichos trozos se encapsulan cada uno por dicho componente plastico fundido tal como en la refrigeracion, dicha mezcla se establece en un material compuesto.
De acuerdo con algunas realizaciones, al menos aproximadamente el 5 % en peso de los desechos heterogeneos es plastico. Por lo tanto, en un ejemplo, una mayona de desechos heterogeneos es lodo de no que contiene del 5 % al 10 % en peso de un componente plastico.
Alternativa o adicionalmente, al menos el 10% o al menos el 12% en peso de los desechos heterogeneos es el componente plastico. Por lo tanto, en otro ejemplo, una mayona de los desechos heterogeneos son desechos domesticos o basura domestica que contiene aproximadamente del 12 % hasta aproximadamente el 22 % en peso del componente plastico. En algunas realizaciones, los desechos heterogeneos contienen al menos aproximadamente el 50 % en peso, o como maximo aproximadamente el 60 % en peso del componente plastico.
De acuerdo con algunas realizaciones, dicha mezcla incluye efectuar al menos un proceso seleccionado de entre el grupo que consiste en rotar dicha mezcla de desechos dentro de una camara, revolver dicha mezcla y agitar dicha mezcla.
De acuerdo con algunas realizaciones, dichos desechos heterogeneos incluyen un contenido de humedad no cero, y dicho calentamiento seca al menos parcialmente dichos desechos heterogeneos para reducir el contenido de humedad no cero.
De acuerdo con algunas realizaciones, el procedimiento comprende ademas d) formar dicho material compuesto efectuando al menos un proceso seleccionado de entre el grupo que consiste en conformar y moldear.
De acuerdo con algunas realizaciones, el procedimiento ademas comprende d) formar dicho material compuesto en una hoja.
Por lo tanto, en un ejemplo no limitante, la "hoja" es util para material de suelo o como escudo balfstico.
De acuerdo con algunas realizaciones, el procedimiento comprende ademas d) suavizar y/o pintar una superficie de dicho material compuesto.
Por lo tanto, en un ejemplo, es necesario suavizar y/o pintar el material compuesto para su uso en viviendas y/o edificacion como un ladrillo o como suelo.
De acuerdo con algunas realizaciones, el procedimiento comprende ademas d) comprimir dichos desechos heterogeneos para formar dicho material compuesto.
No es necesario una presion minima explfcita, y el artesano experto aplicara a presion apropiada de acuerdo con el uso pretendido del material compuesto. En algunas realizaciones, los desechos heterogeneos se someten a al menos 2 atmosferas, al menos 5 atmosferas, al menos 10 atmosferas, al menos 20 atmosferas o al menos 50 atmosferas de presion.
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De acuerdo con algunas realizaciones, un contenido plastico de dichos desechos heterogeneos se identifica, y dichos desechos heterogeneos se someten a una presion determinada al menos en parte por dicho contenido plastico identificado y dichos desechos heterogeneos.
De acuerdo con algunas realizaciones, la etapa de presurizar incluye determinar una presion meta, y un mayor contenido de dicho plastico proporciona una menor presion meta.
De acuerdo con algunas realizaciones, despues de la formacion del material compuesto, al menos una propiedad ffsica seleccionada de entre el grupo que consiste en una elasticidad (por ejemplo, para determinar la adecuacion para su uso como escudo balfstico, una barrera de carretera, un material de absorcion de choques, un mueble o cualquier otro artfculo que requiera elasticidad del material), una conduccion del calor (por ejemplo, para determinar la adecuacion para su uso como una pared aislante), un coeficiente de rozamiento (por ejemplo, para determinar la adecuacion para su uso como pavimento de carretera), una fuerza de compresion (por ejemplo, para determinar la adecuacion para su uso como material de construccion), y estabilidad o lixiviacion qmmica (por ejemplo, para determinar propiedades ambientales) se miden.
De acuerdo con algunas realizaciones, dicho componente no plastico incluye materia particulada.
De acuerdo con algunas realizaciones, dichos desechos heterogeneos incluyen al menos uno de entre basura domestica, desechos industriales, desechos medicos, lodo marino de caucho, y material peligroso.
No hay limitaciones adicionales sobre el tipo de desechos, y no hay limitaciones en el origen de los desechos. Los tipos apropiados de desechos incluyen, pero no se limitan a basura domestica, desechos industriales, desechos medicos, lodo marino de caucho, y material peligroso.
Ademas, como se usa en el presente documento, se entiende que "desechos heterogeneos" se refiere a cualquier material de desecho con mas de un componente, y no implica que los desechos se requieran que sean una mezcla de mas de un tipo de desechos o una mezcla de desechos procedentes de mas de un origen.
De acuerdo con algunas realizaciones, al menos aproximadamente el 5 % en peso, o al menos aproximadamente el 10% en peso de dichos desechos heterogeneos es dicho caucho. Cabe senalar que el uso de desechos heterogeneos que incluyen caucho, puede imbuir el material compuesto con un grado de elasticidad deseado. En un ejemplo, los desechos incluyen entre aproximadamente el 5 % y aproximadamente el 80 % de peso en caucho.
De acuerdo con algunas realizaciones, una mayona de dichos trozos de desechos se encapsulan por dicho componente plastico fundido.
De acuerdo con algunas realizaciones, sustancialmente todos los trozos de desechos (por ejemplo, al menos el 80 % de los trozos o al menos el 90 % de los trozos) se encapsulan por dicho componente plastico fundido.
Aunque en algunas realizaciones, el procedimiento es apropiado para desechos sin clasificar o "tal cual", en algunas realizaciones, al menos dichos trozos de desechos se retiran opcional y selectivamente antes del calentamiento.
De acuerdo con algunas realizaciones, dichos desechos heterogeneos se calientan en una camara de mezcla, y dicho calentamiento incluye introducir cas calentado en dicha camara de mezcla y calentar una superficie externa de dicha camara de mezcla. Por lo tanto, en un ejemplo no limitante, la camara de mezcla es una camara de mezcla "grande" (por ejemplo, dimension caractenstica en la otra de magnitud de aproximadamente al menos 3-5 metros), y un gas calentado (por ejemplo, aire u otro gas apropiado) se introduce en la camara de mezcla. En otro ejemplo no limitante, la camara de mezcla es una camara de mezcla "pequena" (por ejemplo, dimension caractenstica en la otra de magnitud de aproximadamente un metro) adecuada para un edificio o en un hospital (por ejemplo, no se necesita transporte de desechos fuera del lugar) y la superficie externa de la camara de mezcla se calienta.
De acuerdo con algunas realizaciones, antes de dicho calentamiento, un material toxico se mezcla con los desechos heterogeneos.
De acuerdo con algunas realizaciones, dicho material heterogeneo se calienta hasta al menos aproximadamente 80 grados Celsius. De acuerdo con algunas realizaciones, dicho material heterogeneo S se calienta hasta al menos aproximadamente mas de 180 grados Celsius.
En algunas realizaciones, los desechos heterogeneos se calientan por debajo de un punto de evaporacion de los componentes plasticos. Se aprecia que el punto de evaporacion espedfico de los componentes plasticos puede variar dependiendo del tipo y calidad del plastico.
En algunas realizaciones, los desechos heterogeneos se calientan por debajo de un punto de carbonizacion de los componentes plasticos. Se aprecia que el punto de carbonizacion espedfico de los componentes plasticos puede variar dependiendo del tipo y de la calidad del plastico.
Esto esta en contraste con los procedimientos de combustion llevados a cabo a, por ejemplo, entre 600 y 750 grados Celsius, o procedimientos de carbonizacion.
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No hay una limitacion espedfica en la dimension caractenstica de los trozos de desechos del componente no plastico, y el artesano experto puede seleccionar el uso apropiado para el material compuesto y los parametros de operacion apropiados de acuerdo al menos en parte con la dimension caractenstica de los trozos de desechos. Por lo tanto, en un ejemplo, la longitud caractenstica de los trozos de desechos es del orden de magnitud de aproximadamente 5 mdmetros. En un ejemplo no limitante separado, los trozos de desechos pueden incluir trozos de desechos cuya longitud caractenstica es del orden de magnitud de aproximadamente 10 centimetres, o incluso del orden de magnitud de alrededor de un metro.
De acuerdo con algunas realizaciones, los desechos heterogeneos son sustancialmente desechos sin clasificar, por ejemplo, desechos (por ejemplo, basura domestica u otros desechos) proporcionados "tal cual" que no se someten a un a menudo caro proceso de clasificacion.
Por lo tanto, de acuerdo con algunas realizaciones, dichos desechos heterogeneos incluyen al menos uno entre material organico, metales, vidrios y productos de papel.
De acuerdo con algunas realizaciones, dichos desechos heterogeneos se someten a al menos uno de entre secado, machacamiento, molienda de clasificacion y trituracion antes de dicho calentamiento. De acuerdo con algunas realizaciones, el procedimiento se lleva a cabo como un procedimiento seleccionado de entre el grupo que consiste en un proceso continuo y un procedimiento por lotes en una camara.
De acuerdo con algunas realizaciones, el material compuesto se expulsa ininterrumpidamente de dicha camara.
De acuerdo con algunas realizaciones, el procedimiento comprende, ademas: d) anadir un agente seleccionado de entre el grupo que consiste en al menos uno entre un agente espesante y un agente aglutinante a dichos desechos heterogeneos, y dicha mezcla incluye mezclar dicho agente con dichos desechos heterogeneos.
De acuerdo con algunas realizaciones, una viscosidad de al menos una parte de dichos desechos heterogeneos se determina, y al menos un parametro seleccionado de entre el grupo que consiste en una cantidad de dicho agente para anadir un tipo de dicho agente para anadir se determina de acuerdo con dicha viscosidad determinada.
De acuerdo con algunas realizaciones, dicha determinacion de dicha viscosidad incluye: i) obtener una muestra de dichos desechos heterogeneos, y ii) determinar una viscosidad de dicha muestra.
Ahora se desvela por primera vez un material compuesto preparado por cualquier procedimiento de los procedimientos anteriormente mencionados o por cualquier procedimiento divulgado en el presente documento.
De acuerdo con algunas realizaciones, dicho material compuesto es sustancialmente estable contra la lixiviacion.
De acuerdo con algunas realizaciones, el material compuesto es sustancialmente solido". Se apreciara que, "sustancialmente solido" se define a menudo como siendo capaz de sustancialmente mantener su forma mientras se esta sometiendo a al menos 1 MPa de presion, aunque en algunas realizaciones, el material se impregna con un grado mayor de solidez (por ejemplo, capaz de soportar al menos 5 MPa, 10 MPa, 15 MPa o 21 MPa de presion).
De acuerdo con algunas realizaciones, cualquier artfculo seleccionado de entre el grupo que consiste en una hoja de suelo, un material de pavimentacion de carretera, un lecho de carretera, un suelo amortiguador, una pared acustica, un material de aislamiento termico, un escudo balfstico, un muelle marino, un arrecife artificial, una isla artificial y un rompeolas marino preparado mediante el uso de cualquiera de los procedimientos anteriormente mencionados o cualquiera de los procedimientos desvelados en el presente documento.
Ahora se desvela por primera vez un procedimiento de tratamiento de desechos toxicos que comprende: a) proporcionar unos desechos heterogeneos, dichos desechos heterogeneos incluyendo un componente toxico, un componente plastico y un componente no plastico, incluyendo dicho componente no plastico una pluralidad de trozos de desechos; b) calentar dicha mezcla de desechos fundiendo al menos una parte de dicho componente plastico y reducir un volumen de dichos desechos heterogeneos; c) encapsular al menos parcialmente dicho componente toxico fundiendo dichos desechos heterogeneos hasta que al menos algunos de dichos trozos se encapsulen cada uno mediante dicha fusion de componente plastico.
De acuerdo con algunas realizaciones, al menos aproximadamente el 5 % en peso de los desechos heterogeneos es plastico.
De acuerdo con algunas realizaciones, entre dicho componente toxico se incluye al menos uno de entre una toxina organica, una toxina inorganica, un metal pesado y un material radioactivo.
De acuerdo con algunas realizaciones, dicha etapa para proporcionar dichos desechos heterogeneos incluye la mezcla de dicho componente toxico con sustancialmente una mezcla de desechos no toxicos.
De acuerdo con algunas realizaciones, sustancialmente todos los dichos componentes toxicos (por ejemplo, al menos el 90 %, al menos el 95 % o al menos el 99 %) se encapsulan.
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No hay una limitacion espedfica sobre el peso espedfico del material compuesto que se puede generar o fabricar por el procedimiento anteriormente mencionado. En algunas realizaciones, el peso espedfico es al menos 1, al menos 1,5 o al menos 2, o al menos 2,2. El peso espedfico del material compuesto fabricado depende de la aplicacion del material, y el artesano experto puede seleccionar parametros apropiados (por ejemplo, comprimir a una presion mayor produce un mayor peso espedfico).
En algunas realizaciones, la reduccion de volumen de los desechos heterogeneos procesados (por ejemplo, los desechos heterogeneos calentados y mezclados) es como mucho aproximadamente el 80 %. En algunas realizaciones, la reduccion de peso de los desechos heterogeneos procesados (por ejemplo, los desechos heterogeneos calentados y mezclados) es como mucho aproximadamente el 40 %.
En algunas realizaciones, los desechos heterogeneos procesados sustancialmente no sufren transformacion qmmica (por ejemplo, rotura o formacion de enlaces covalentes).
Ahora se desvela por primera vez un procedimiento de tratamiento de desechos y un sistema para generar un material compuesto a partir de desechos, comprendiendo el sistema: a) un alimentador para la recepcion de desechos heterogeneos, incluyendo dichos desechos heterogeneos un componente plastico y un componente no plastico, incluyendo dicho componente no plastico una pluralidad de trozos de desechos, b) una camara para el procesamiento dichos desechos heterogeneos, c) un aparato de calentamiento para fundir al menos una parte de dicho componente plastico en dicha camara y para reducir un volumen de dichos desechos heterogeneos, y d) un mecanismo de mezcla para mezclar dichos desechos heterogeneos en dicha camara hasta que al menos algunos de dichos trozos se encapsulan cada uno por un componente plastico fundido tal como en la refrigeracion, dicha mezcla se establece en un material compuesto.
De acuerdo con algunas realizaciones, el sistema incluye un control (por ejemplo, un control informatico) operativo para efectuar cualquier procedimiento desvelado en el presente documento.
De acuerdo con algunas realizaciones, se comprende adicionalmente e) un dispositivo de procesamiento mecanico para someter dichos desechos heterogeneos a al menos un proceso seleccionado de entre el grupo que consiste en secado, machacamiento, molienda y trituracion, y f) un mecanismo para traer dichos desechos procesados mecanicamente a dicho alimentador.
De acuerdo con algunas realizaciones el sistema comprende ademas g) una celula de presion para presurizar dichos desechos heterogeneos despues de dicho calentamiento y dicha mezcla, dicha celula de presion dispuesta para recibir dichos desechos procesados desde dicha camara.
De acuerdo con algunas realizaciones, el sistema de la reivindicacion ademas comprende l) un dispositivo de medida de elasticidad para medir una elasticidad de dichos desechos heterogeneos procesados.
Estas y otras realizaciones se haran evidentes a partir de la descripcion detallada y de los ejemplos que siguen.
Breve descripcion de los dibujos
La invencion se describe en el presente documento, a modo solo de ejemplo, con referencia a los dibujos adjuntos, en los que: la figura 1 es un diagrama de flujo esquematico que ilustra un procedimiento para tratar desechos de acuerdo con algunas realizaciones ejemplares de la presente invencion, la figura 2 es un diagrama de flujo esquematico que ilustra un procedimiento adicional para tratamiento de desechos de acuerdo con algunas realizaciones ejemplares de la presente invencion, la figura 3 es una ilustracion esquematica de un procedimiento para encapsular los desechos de acuerdo con algunas realizaciones ejemplares de la presente invencion, la figura 4 es una ilustracion esquematica de una vista en seccion transversal de un sistema para tratar desechos de acuerdo con algunas realizaciones ejemplares de la presente invencion; y la figura 5 es una ilustracion esquematica de una vista en seccion transversal de un material compuesto producido de acuerdo con algunas realizaciones ejemplares de la presente invencion.
Descripcion de las realizaciones preferentes
La presente invencion es un sistema y procedimiento para reutilizar materiales de desechos en materiales compuestos utilizables utilizando materiales plasticos incorporados y agregados de desechos.
Los principios y la operacion de estabilizacion, reciclaje y reutilizacion de materiales de desechos en materiales utilizables que utilizan materiales plasticos incorporados y agregados a partir de desechos, de acuerdo con la presente invencion, pueden entenderse mejor con referencia a los dibujos y a la descripcion adjunta.
Cabe senalar que, aunque el analisis del presente documento se refiere principalmente a la reutilizacion de materiales de desechos en materiales compuestos utilizables utilizando materiales plasticos incorporados y agregados de desechos, la presente invencion puede, sin ejemplo limitante, configurarse alternativamente tambien para eliminacion de desechos tales como desechos toxicos sin reutilizar necesariamente el producto final fabricado utilizando ciertos procedimientos, de acuerdo con la presente invencion. De manera alternativa, las realizaciones de
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la presente invencion son utiles para reducir el volumen y/o el peso de los desechos sin estabilizar o reciclar.
Antes de explicar las realizaciones de la invencion en detalle, debe entenderse que la invencion no se limita en su aplicacion a los detalles de los dibujos y a las disposiciones de los componentes expuestos en la siguiente descripcion o ilustrados en los dibujos. La invencion es capaz de otras realizaciones o se puede practicar o llevar a cabo de diversas maneras. Tambien, se ha de entender que la fraseologfa y la terminologfa empleadas en el presente documento son para el fin de descripcion y no se deben considerar como limitantes.
A modo de introduccion, una intencion principal de las realizaciones de la presente invencion es una reduccion o una reduccion drastica del volumen y peso de materiales de desechos brutos. Normalmente, la reduccion del volumen y del peso se logra calentando, mezclando y opcionalmente comprimiendo los materiales de desechos provocando diferentes compuestos de materiales de desechos brutos, fundiendo materiales termoplasticos, encogiendo materiales termoplasticos, evaporando materiales lfquidos y volatiles. Una segunda intencion de las realizaciones de la presente invencion incluye formar una nueva composicion de materia que es estable solida y por lo tanto util para diversos fines industriales tal como la construccion. De acuerdo con algunas realizaciones de la presente invencion la composicion de materia de la presente invencion puede moldearse o formarse de otra manera en materiales utiles tales como ladrillos o tejas. Otra intencion de las realizaciones de la presente invencion es utilizar esencialmente materiales de desechos 100 % S con mmimo requisito de procesamiento previo tal como clasificacion.
Otra intencion de las realizaciones de la presente invencion es limpiar los vertederos o lechos de nos de productos de desechos que ya contaminan el medio ambiente. En algunas realizaciones, los desechos utilizados pueden ser inestables o toxicos antes del procesamiento de acuerdo con las presentes realizaciones diferentes de la invencion. Otra intencion de ciertas realizaciones de la presente invencion es encapsular agregados de material de desecho solido con desechos termoplasticos fundidos y/o materiales de termos descompuestos parcialmente de desechos. En las diferentes realizaciones de la presente invencion, el tamano tfpico del agregado puede ser grande, varios metros de tamano, tal como un automovil para chatarra o el tamano tfpico del agregado puede ser mas pequeno que un milfmetro tal como cuando el material de desechos se tritura o se muele antes de procesarlo de acuerdo con una realizacion de la presente invencion. Cuando el tamano del agregado es grande, los agregados grandes se encapsulan en material que se origina de desechos de plastico y el compuesto resultante puede utilizarse, por ejemplo, para un rompeolas. En ciertas realizaciones de la presente invencion, para cuando los componentes de los materiales de desechos son inestables, una intencion principal es estabilizar los componentes inestables encapsulandolos con un material estable que se origina de materiales polimericos de desechos.
En referencia ahora a la figura 1 que es un diagrama de flujo esquematico ilustra un procedimiento 10 para el tratamiento de desechos heterogeneos brutos de acuerdo con algunas realizaciones ejemplares de la presente invencion. Ahora se hace tambien referencia a la figura 4, un diagrama de un sistema 48, de acuerdo con algunas realizaciones de la presente invencion. Inicialmente, en la etapa 100 del material 40 de desechos, por ejemplo, basura domestica que incluye un componente plastico, por ejemplo, botellas de plastico y un componente no plastico, por ejemplo, latas de aluminio, se alimenta en un alimentador 410 de desechos. Los desechos se transfieren (etapa 102) a una camara 430 de mezcla. El interior de la camara 430 de mezcla se calienta preferentemente a una temperatura cercana a los 90 a 150 grados Celsius utilizando un aparato 482 calentador. Preferentemente, un gas de entrada, por ejemplo, aire, que entra a traves de la entrada 480 de gas se calienta con el aparato 482 de calentamiento y fluye en una direccion D preferentemente opuesta al flujo del material de desechos a traves de la camara 430. Los materiales plasticos, normalmente materiales de desecho termoplasticos incorporados en los desechos 40 brutos se funden o se gelifican de otra manera o se someten a una etapa (104) de licuado parcialmente. Durante el calentamiento (etapa 104), cualquier disolvente presente en el material de desechos brutos, por ejemplo, agua, monomeros residuales u otros materiales volatiles, por ejemplo, plastificantes, producen gas (etapa 106) que sale de la camara 430 a traves de la salida 450 de gas junto con el gas de salida.
De manera alternativa, los desechos pueden calentarse parcialmente mediante una oxidacion controlada o parcial o mediante combustion de los componentes de desechos combustibles. El flujo de gas se usa preferentemente como un mecanismo de control para la temperatura en la camara 430. Si la temperatura de la camara 430 es inferior al nivel del umbral (etapa 108 opcional), el gas de salida puede mezclarse con aire como el gas de entrada e inyectarse de vuelta (etapa 110 opcional) en la camara 430 a traves de la tubena 440 para aumentar la temperatura interna. De lo contrario, el gas de salida puede emitirse completamente (etapa 112) y se inyecta aire puro en la celula giratoria. Conforme los desechos se mezclan (etapa 104) los trozos de agregado se encapsulan (etapa 114) por los materiales plasticos fundidos, licuados y/o gelificados en la camara 430. Los desechos mezclados con el material plastico fundido se expulsan (etapa 116) y se establecen en un material 42 compuesto, de acuerdo con una realizacion en de la presente invencion. Por consiguiente, el volumen de compuesto 42 producido tiene un volumen significativamente reducido comparado con el volumen de los desechos 40 heterogeneos brutos. Ademas, el material 42 compuesto es estable e inerte, y seguro para contacto humano.
Ahora se hace referencia a la figura 2 que es un diagrama de flujo esquematico que ilustra un procedimiento adicional para la estabilizacion de los desechos toxicos de acuerdo con las realizaciones ejemplares de la presente invencion. El procedimiento puede incluir calentamiento de los desechos para reducir el volumen de los desechos por evaporaciones volatiles en los desechos y fundiendo los materiales plasticos incorporados en estos desechos (etapa 200). Los desechos se pueden calentar mediante una combustion controlada o parcial de los desechos.
5
10
15
20
25
30
35
40
45
50
55
Alternativamente o ademas de la combustion de los desechos, la celula puede calentarse con aceite, gas, o electricidad. Luego, los trozos de desechos toxicos se encapsulan por materiales plasticos fundidos incorporados en los desechos y las partfculas de desechos se incrustan (etapa 202) en la sustancia o matriz de encapsulacion. El procedimiento descrito asegura que un contacto directo con los desechos y/o fugas de materiales solidos peligrosos se evita.
De acuerdo con algunas realizaciones del procedimiento 10 puede llevarse a cabo en procesos continuos, de acuerdo con el sistema 40 o como un proceso no continuo o por lotes.
Cabe senalar que, de acuerdo con algunas realizaciones de la presente invencion, las condiciones de operaciones de la celula de calentamiento y de rotacion pueden controlarse para optimizar el proceso 10 20 para una mezcla heterogenea particular de desechos 40 brutos. Por ejemplo, los parametros de operacion tales como el caudal de masa de los desechos, la velocidad de rotacion de la celula y la temperatura dentro de la celula pueden controlarse y ajustarse.
En referencia ahora a la figura 3 que es un diagrama de flujo esquematico que ilustra un procedimiento para el tratamiento de desechos de acuerdo con algunas realizaciones ejemplarse de la presente invencion. Durante la etapa 104, el material plastico puede estar en forma de gel o lfquido de relativamente baja viscosidad. En este caso, un operario puede comprobar u observar de otra manera (etapa 300 opcional) la viscosidad y anadir un espesante para aumentar la viscosidad del gel. De manera alternativa, los trozos de material de desechos se expulsan (etapa 116) y se dispersan como gotas (opcional 304) revestidas con material 510 plastico. Las gotas se encapsulan ademas opcionalmente en una matriz polimerica (etapa 306 opcional) tal como anadiendo polimerico adicional y por extrusion en un filamento. Se pueden formar alternativamente gotas revestidas en una pelfcula de compuesta (bloque 308 opcional).
Ahora se hace referencia de nuevo al sistema 48 de la figura 4. De acuerdo con algunas realizaciones de la presente invencion, el material 42 compuesto se comprime adicionalmente en una celula 41 de compresion para formar material 50 compuesto de mayor densidad que el material 42 compuesto. Ahora se hace referencia a la figura 5, que es una ilustracion esquematica de una vista en seccion transversal de trozos 520 de agregado revestido y encapsulado en un material 510 matriz.
El sistema 48 se construyo y el proceso 10 se probo utilizando dos tipos de mezclas 40 de desechos heterogeneos brutos. La muestra 1 era una mezcla de desechos de desechos domesticos tfpicos, es decir, y la muestra dos era una muestra de lodo toxico del lecho del Rfo Kishon en Israel. En ambos casos, Se uso LPG (gas de cocina) como un gas de entrada. La quema del gas LPG produjo calor. La tasa de conversion es de 20 kg de LPG por un metro de una mezcla 40 de desechos, la temperatura se mantuvo en 110-160 grados Celsius durante la mezcla y el calentamiento (etapa 104). La mezcla y (etapa 104) se llevo a cabo durante unos cuantos minutos. La densidad de la materia 40 prima (domestica) era 150 kg/m3. En la compresion utilizando una celula 41 de compresion (a una presion de aproximadamente 100 atmosferas), la densidad del material 50 compuesto aumento a 1500 kg/m3 para la muestra 1. Para la muestra 2, la mezcla 40 bruta de densidad 1500 kg/m3 y despues de comprimir el material 50 compuesto tuvo una densidad de 2000 kg/m3. Los materiales compuestos se probaron como materiales de construccion utilizando muestras cilmdricas con diametro de 40 mm y longitud de 80 mm bajo lixiviacion y compresion en ese orden de acuerdo con el procedimiento de prueba estandar. Tanto los materiales 50 compuestos se probaron para lixiviacion medioambiental de acuerdo con la Normativa Europea EN12457-2, (incluyendo las pruebas 2540, 5310B y 4500H+.de los Procedimientos Normativos de la Normativa de la UE (homogeneizada)). Ambas muestras pasaron la prueba de lixiviacion. Los resultados de la prueba de lixiviacion se adjuntan al presente documento. Se descubrio que los materiales 50 compuestos producidos de la muestra 1 (domesticos 40) soportaron 16 MPa de presion sin rotura. Se descubrio que los materiales 50 compuestos de la muestra 2 (lodo 40) soportaron 23 MPa de presion sin rotura.
Se apreciara que, por simplicidad y claridad de ilustracion, los elementos mostrados en las figuras no se han dibujado necesariamente a escala. Por ejemplo, las dimensiones de algunos elementos pueden estar exageradas en relacion con otros elementos para mayor claridad. Ademas, donde se considera apropiado, las referencias numericas pueden repetirse entre las figuras para indicar elementos correspondientes o analogos.
De acuerdo con algunas realizaciones de la presente invencion, una cantidad ilimitada de desechos se puede procesar en un material estable, no toxico que puede utilizarse adicionalmente, por ejemplo, para formar ladrillos de diversos tamanos, materiales de construccion de carreteras, etc. El procedimiento, sistema y aparato descritos pueden ser baratos, comodos y no contaminantes.
Mientras que ciertas caractensticas de la invencion se han ilustrado y descrito en el presente documento, se pueden ocurrir muchas modificaciones, sustituciones, cambios y equivalencias a aquellos expertos en la materia. Hay que, por lo tanto, entender que las reivindicaciones adjuntas se dirigen a cubrir todas las tales modificaciones y cambios ya que caen dentro del verdadero esprntu de la invencion.
Los resultados se adjuntan como Anexo 1 y Anexo 2.
ANEXOI
Procedimiento
Dispositivo Resultado Unidades Tipo de Prueba
Procedimiento Estandar 5310B
119 mgC/kg T.O.C
Procedimiento Estandar 4500H+
7,02 pH
<10 mg/kg Br-
153 mg/l LCl-
<1 mg/kg F-
<10 mg/kg NO3
<10 mg/kg PO4
28 mg/kg SO4
EN 12457-2
ICP <0,5 mg/kg Al
EN 12457-2
ICP <0,5 mg/kg As
EN 12457-2
ICP <0,5 mg/kg Ba
EN 12457-2
ICP 90,1 mg/kg Ca
EN 12457-2
ICP <0,5 mg/kg Cd
EN 12457-2
ICP <0,5 mg/kg Co
EN 12457-2
ICP <0,5 mg/kg Cr
EN 12457-2
ICP <0,5 mg/kg Cu
EN 12457-2
ICP 1,2 mg/kg Fe
EN 12457-2
ICP <0,5 mg/kg Hg
EN 12457-2
ICP 43,1 mg/kg K
EN 12457-2
ICP 1,4 mg/kg Li
EN 12457-2
ICP 8,6 mg/kg Mg
EN 12457-2
ICP <0,5 mg/kg Mn
EN 12457-2
ICP <0,5 mg/kg Mo
EN 12457-2
ICP 55 mg/kg Na
EN 12457-2
ICP <0,5 mg/kg Ni
EN 12457-2
ICP <0,5 mg/kg P
EN 12457-2
ICP <0,5 mg/kg Pb
EN 12457-2
ICP 14 mg/kg S
EN 12457-2
ICP <0,5 mg/kg Sb
EN 12457-2
ICP <0,5 mg/kg Se
EN 12457-2
ICP 2,2 mg/kg Si
EN 12457-2
ICP <0,5 mg/kg Sn
EN 12457-2
ICP <0,5 mg/kg Sr
EN 12457-2
ICP <0,5 mg/kg Ti
EN 12457-2
ICP <0,5 mg/kg V
EN 12457-2
ICP 1,0 mg/kg Zn
ANEXO II
Procedimiento
Dispositivo Resultado Unidades Tipo de Prueba
Procedimiento Estandar 2540
16 mg/l T.D.S
Procedimiento Estandar 5310B
37 mgC/kg T.O.C
Procedimiento Estandar 4500H+
7,84 pH
10 mg/kg Br-
71 mg/kg Cl-
<10 mg/kg F-
<10 mg/kg NO3
<10 mg/kg PO4
47 mg/kg SO4
EN 12457-2
ICP <0,5 mg/kg Al
EN 12457-2
ICP <0,5 mg/kg As
EN 12457-2
ICP <0,5 mg/kg Ba
EN 12457-2
ICP 974 mg/kg Ca
EN 12457-2
ICP <0,5 mg/kg Cd
EN 12457-2
ICP <0,5 mg/kg Co
EN 12457-2
ICP <0,5 mg/kg Cr
EN 12457-2
ICP <0,5 mg/kg Cu
EN 12457-2
ICP <0,5 mg/kg Fe
EN 12457-2
ICP <0,5 mg/kg Hg
EN 12457-2
ICP 2,4 mg/kg K
EN 12457-2
ICP 1,3 mg/kg Li
EN 12457-2
ICP 6,5 mg/kg Mg
EN 12457-2
ICP <0,5 mg/kg Mn
EN 12457-2
ICP <0,5 mg/kg Mo
EN 12457-2
ICP 11,1 mg/kg Na
EN 12457-2
ICP <0,5 mg/kg Ni
EN 12457-2
ICP <0,5 mg/kg P
EN 12457-2
ICP <0,5 mg/kg Pb
EN 12457-2
ICP 18,9 mg/kg S
EN 12457-2
ICP <0,5 mg/kg Sb
EN 12457-2
ICP <0,5 mg/kg Se
EN 12457-2
ICP 3,4 mg/kg Si
EN 12457-2
ICP <0,5 mg/kg Sn
EN 12457-2
ICP <0,5 mg/kg Sr
EN 12457-2
ICP <0,5 mg/kg Ti
EN 12457-2
ICP <0,5 mg/kg V
EN 12457-2
ICP <0,5 mg/kg Zn

Claims (16)

  1. 5
    10
    15
    20
    25
    30
    35
    40
    45
    REIVINDICACIONES
    1. Un procedimiento para el tratamiento de desechos que comprende:
    a. proporcionar un volumen inicial de desechos heterogeneos que comprende un componente plastico que comprende al menos un componente termoplastico, siendo la cantidad de componente plastico en dichos desechos heterogeneos como maximo del 50 % en peso de dichos desechos; comprendiendo al menos un componente no plastico un material organico;
    b. calentar dicho volumen inicial de desechos heterogeneos de una manera que permita que al menos una parte del componente termoplastico se funda, por lo cual al menos una parte de los trozos de dichos desechos heterogeneos se encapsula, formando asf un material compuesto;
    c. procesar dicho material compuesto, comprendiendo dicho procesamiento la refrigeracion del material compuesto.
  2. 2. El procedimiento de acuerdo con la reivindicacion 1, que comprende adicionalmente uno o mas de secado, trituracion, molienda y machacado de dicha materia prima de desechos heterogeneos antes del calentamiento.
  3. 3. El procedimiento de acuerdo con la reivindicacion 1 o 2, que comprende mezclar dichos desechos heterogeneos con uno o mas componentes de desechos adicionales en una cantidad que produce dicho material compuesto con, como maximo, el 60 % en peso de material plastico.
  4. 4. El procedimiento de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones desechos heterogeneos a al menos 5 atmosferas de presion.
  5. 5. El procedimiento de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones desechos heterogeneos a al menos 20 atmosferas de presion.
  6. 6. El procedimiento de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1-5, en el que dicho volumen inicial de desechos heterogeneos son desechos sustancialmente sin clasificar o se clasifican selectivamente antes de calentarlos durante la mezcla.
  7. 7. El procedimiento de acuerdo con la reivindicacion 6, en el que dichos desechos heterogeneos son desechos sin clasificar.
  8. 8. El procedimiento de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1-7, que comprende anadir al menos un espesante, un agente aglutinante o una mezcla de los mismos.
  9. 9. El procedimiento de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1-8, en el que dichos desechos heterogeneos se mezclan con o comprenden desechos toxicos.
  10. 10. El procedimiento de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1-9, en el que dicho volumen inicial de desechos heterogeneos se calienta para reducir el volumen de dichos desechos.
  11. 11. El procedimiento de acuerdo con la reivindicacion 9 o 10, en el que dichos desechos toxicos comprenden uno o mas de lodos toxicos, toxinas organicas, toxinas inorganicas, metales pesados y materiales radioactivos.
  12. 12. El procedimiento de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1-11, en el que dicho procesamiento del material compuesto comprende al menos uno de conformacion, compresion o moldeado antes de la refrigeracion.
  13. 13. El procedimiento de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1-12, en el que dichos desechos heterogeneos iniciales comprenden materia particulada.
  14. 14. El procedimiento de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1-13, en el que dichos desechos heterogeneos se seleccionan del grupo que consiste en basura domestica, desechos medicos, desechos industriales, lodo marino de caucho, y material peligroso.
  15. 15. El procedimiento de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1-14, que es un proceso continuo o un proceso por lotes, cuando dicho procedimiento es un proceso continuo, dichos desechos heterogeneos se mezclan mientras se estan calentando en una camara y dicho material compuesto se expulsa ininterrumpidamente de dicha camara.
  16. 16. El procedimiento de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1-14, en el que dichos desechos heterogeneos comprenden al menos uno de metales, vidrios y productos de papel.
    1-3, que comprende someter dichos 1-4, que comprende someter dichos
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