ES2942810B2 - INSTALLATION AND PROCEDURE FOR COLLECTION OF MICROPLASTICS AND MICROFIBERS - Google Patents
INSTALLATION AND PROCEDURE FOR COLLECTION OF MICROPLASTICS AND MICROFIBERSInfo
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Description
DESCRIPCIÓNDESCRIPTION
INSTALACIÓN Y PROCEDIMIENTO DE CAPTACIÓN DE MICROPLÁSTICOS Y MICROFIBRASINSTALLATION AND PROCEDURE FOR COLLECTION OF MICROPLASTICS AND MICROFIBERS
OBJETO DE LA INVENCIÓNOBJECT OF THE INVENTION
La presente invención se puede incluir dentro del campo técnico de instalaciones y procedimientos de lavado de textiles, materiales sintéticos o naturales y/o prendas, del tipo de las que están provistas de reactores o dispositivos térmicos configurados para minimizar el vertido de residuos de micropartículas, microplásticos y microfibras procedentes de dichos textiles, sintéticos, prendas, etc. Más en particular, el objeto de la invención es una instalación y un procedimiento que hacen uso de las aguas de proceso que se utilizan durante el lavado para ser introducidas en un reactor, obteniendo un residuo carbonoso sustancialmente sólido compuesto, entre otras posibles sustancias, por las sustancias y especies químicas provenientes de la descomposición térmica de las micropartículas, microplásticos y microfibras liberadas en el reactor. The present invention can be included within the technical field of installations and procedures for washing textiles, synthetic or natural materials and/or garments, of the type that are provided with reactors or thermal devices configured to minimize the discharge of microparticle waste, microplastics and microfibers from said textiles, synthetics, garments, etc. More particularly, the object of the invention is an installation and a procedure that make use of the process waters that are used during washing to be introduced into a reactor, obtaining a substantially solid carbonaceous residue composed, among other possible substances, of the chemical substances and species from the thermal decomposition of microparticles, microplastics and microfibers released in the reactor.
ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓNBACKGROUND OF THE INVENTION
La problemática de las micro y nanopartículas (en forma de micro plásticos y microfibras, principalmente) que llegan a las vías acuáticas y acaban en el mar es de sobra conocida en la comunidad científica. De acuerdo con el informe de 2015 de la revista "Science”, cerca de ocho millones de toneladas de plástico entran en los océanos del mundo. Otro estudio publicado en la revista "Royal Society Open Science” en 2014 ya advertía que las profundidades marinas se están convirtiendo en un gran depósito de restos plásticos microscópicos. The problem of micro and nanoparticles (mainly in the form of micro plastics and microfibers) that reach waterways and end up in the sea is well known in the scientific community. According to a 2015 report in the journal "Science", nearly eight million tons of plastic enter the world's oceans. Another study published in the journal "Royal Society Open Science" in 2014 already warned that the deep sea is They are becoming a large deposit of microscopic plastic remains.
La ONU declaró en 2017 que existen alrededor de 51.000 millones de partículas de microplásticos en el mar, las cuales pueden ser ingeridas por animales marinos y terminar en nuestra cadena alimenticia, estando presente en alimentos, bebidas e incluso en el agua del grifo. The UN declared in 2017 that there are around 51 billion microplastic particles in the sea, which can be ingested by marine animals and end up in our food chain, being present in food, drinks and even tap water.
El estudio de EUNOMIA realizado en 2019 denominado "Plastic in the Marine Environment” , concluye que el 80 % de los plásticos que llegan a los océanos provienen de fuentes terrestres. El 94% del plástico que entra en el océano termina en el fondo del mar. Este estudio estima que existen 70 Kg/km2, en el lecho marino. The EUNOMIA study carried out in 2019 called "Plastic in the Marine Environment", concludes that 80% of the plastics that reach the oceans come from land sources. 94% of the plastic that enters the ocean ends up on the seabed. This study estimates that there are 70 Kg/km2 on the seabed.
La industria textil es el tercer contribuyente neto de este tipo de residuo, que se genera durante la vida útil del producto, y en especial, en las etapas de lavado del artículo textil. The textile industry is the third net contributor of this type of waste, which is generated during the useful life of the product, and especially, in the washing stages of the textile article.
Es más probable que los micro plásticos más grandes ejerzan efectos negativos, si los hay, a través de la toxicidad química. Los fabricantes agregan compuestos como plastificantes, estabilizadores y pigmentos a los plásticos, y muchas de estas sustancias son peligrosas, por ejemplo, interfieren con los sistemas endocrinos (hormonales). Pero si la ingestión de micro plásticos aumenta significativamente nuestra exposición a estos químicos depende de la rapidez con la que se mueven fuera de las motas de plástico y de la rapidez con que las motas viajan a través de nuestros cuerpos, factores que los investigadores apenas están comenzando a estudiar. Larger microplastics are more likely to exert negative effects, if any, through chemical toxicity. Manufacturers add compounds such as plasticizers, stabilizers, and pigments to plastics, and many of these substances are dangerous, for example, they interfere with endocrine (hormonal) systems. But whether ingesting microplastics significantly increases our exposure to these chemicals depends on how quickly they move out of the plastic flecks and how quickly the flecks travel through our bodies, factors that researchers are barely understanding. starting to study.
Se han realizado investigaciones sobre los riesgos de los micro plásticos para los organismos marinos. El zooplancton, por ejemplo, uno de los organismos marinos más pequeños, crece más lentamente y se reproduce con menos éxito en presencia de micro plásticos. Otros estudios sugieren que los huevos de los animales pudieran ser más pequeños y tienen menos probabilidades de eclosionar. Estos experimentos muestran que los problemas de reproducción se deben a que el zooplancton no ingiere suficiente comida. Research has been carried out on the risks of micro plastics for marine organisms. Zooplankton, for example, one of the smallest marine organisms, grow more slowly and reproduce less successfully in the presence of microplastics. Other studies suggest that the animals' eggs may be smaller and less likely to hatch. These experiments show that reproduction problems are due to zooplankton not eating enough food.
Las fibras parecen ser un problema particular. En comparación con las esferas, las fibras tardan más en atravesar el zooplancton, Lindeque 2019. En 2017, investigadores australianos informaron que el zooplancton expuesto a fibras micro plásticas producía la mitad del número habitual de larvas y que los adultos resultantes eran más pequeños. Las fibras no fueron ingeridas, pero los investigadores vieron que interferían con la natación e identificaron deformaciones en los cuerpos de los organismos. Otro estudio realizado en 2019 encontró que los cangrejos topo del Pacífico adultos (Emerita analoga) expuestos a fibras vivían vidas más cortas. Fibers seem to be a particular problem. Compared to spheres, fibers take longer to pass through zooplankton, Lindeque 2019. In 2017, Australian researchers reported that zooplankton exposed to microplastic fibers produced half the usual number of larvae and that the resulting adults were smaller. The fibers were not ingested, but the researchers saw that they interfered with swimming and identified deformations in the organisms' bodies. Another study in 2019 found that adult Pacific mole crabs (Emerita analoga) exposed to fibers lived shorter lives.
Las soluciones conocidas para el tratamiento de micropartículas, microfibras y microplásticos pasan en la actualidad por el uso de filtros con mayor o menor capacidad de retención. El problema al que se enfrentan es que si utilizan un tamaño de malla muy pequeño se produce una sobrepresión en el sistema, por lo que industrialmente se filtran en un 60-75% los microplásticos y microfibras más grandes pero las de menor tamaño (y más perjudiciales para la vida) no quedan retenidas en los filtros. The known solutions for the treatment of microparticles, microfibers and microplastics currently involve the use of filters with greater or lesser retention capacity. The problem they face is that if they use a very small mesh size, overpressure occurs in the system, which is why 60-75% of the larger microplastics and microfibers are industrially filtered, but the smaller ones (and more harmful to life) are not retained in the filters.
A nivel doméstico se conocen soluciones como las bolsas de lavado “Guppyfriend”. Según indica el fabricante, las bolsas de lavado “Guppyfriend” reducen la cantidad de fricción experimentada por la ropa en la lavadora, y reducen el desprendimiento de microfibras en cerca de un 90%, según las pruebas realizadas por el Instituto Fraunhofer. Las microfibras que se liberan quedan atrapadas dentro de la bolsa a lo largo de las costuras. Las fibras deben ser recogidas posteriormente y depositadas en la basura común. At the domestic level, solutions such as “Guppyfriend” washing bags are known. According to the manufacturer, “Guppyfriend” wash bags reduce the amount of friction experienced by clothes in the washing machine, and reduce the shedding of microfibers by about 90%, according to tests carried out by the Fraunhofer Institute. The microfibers that are released become trapped inside the bag along the seams. The fibers must be collected later and placed in the common garbage.
Otro producto conocido son las bolas en forma de coral comercialmente denominadas como “Cora Balls” . Dichas bolas están hechas de plástico reciclado. La bola en forma de coral atrapa microfibras, y se desecha en la basura. Se indica en la información del producto que las bolas Cora duran años. Son capaces de retener alrededor del 26% de las microfibras de las prendas del medio. Otro producto similar son las bolas de “Katinax” . Another well-known product is the coral-shaped balls commercially called “Cora Balls”. These balls are made of recycled plastic. The coral-shaped ball traps microfibers, and is discarded in the trash. It is stated in the product information that Cora balls last for years. They are capable of retaining around 26% of the microfibers of the garments in the environment. Another similar product is the “Katinax” balls.
Algunos filtros de descarga como el de la lavadora LINT LUV-R, se instalan en la línea de descarga de la lavadora. El filtro arriba mencionado es de acero inoxidable y se limpia según sea necesario, y se desechan todas las microfibras en la basura. El filtro no es desechable. Some discharge filters, such as the one on the LINT LUV-R washing machine, are installed in the discharge line of the washing machine. The above filter is stainless steel and is cleaned as needed, discarding all microfibers in the trash. The filter is not disposable.
La mayor parte de soluciones conocidas en el estado de la técnica hacen referencia a procedimientos de tratamiento de las aguas de lavado donde se procede a retirar las microfibras, dentro de lo posible, mediante equipos tradicionales de filtrado. Sin embargo, para ser realmente efectivo, el paso de la malla debe ser tan reducido que la pérdida de carga y la probabilidad de averías se incrementan drásticamente. Most of the solutions known in the state of the art refer to washing water treatment procedures where the microfibers are removed, as far as possible, using traditional filtering equipment. However, to be truly effective, the mesh pitch must be so small that the pressure loss and the probability of failure increase dramatically.
Un ejemplo de lo arriba mencionado es el documento WO2019017848. Además, tampoco hace referencia al filtrado de las microfibras. An example of the above is document WO2019017848. Furthermore, it does not refer to the filtering of microfibers either.
El documento WO 2021/023909, describe un tratamiento térmico del agua, que, mediante evaporación del agua mediante temperatura pretende el arrastre de las microfibras y micro plásticos en la fase vapor hasta un dispositivo electrostático que las retiene. Document WO 2021/023909 describes a thermal treatment of water, which, through evaporation of water through temperature, aims to drag microfibers and micro plastics in the vapor phase to an electrostatic device that retains them.
Una tecnología que quiere abrirse camino en la eliminación de los microplásticos es la ultrafiltración. Varios autores han publicado trabajos relacionados con esta propuesta tecnológica, todos con resultado similar: se trata de una tecnología con altos consumos energéticos, requiere de alto mantenimiento, el rendimiento no es constante entre ciclos de limpieza y no garantiza el 100% de la eliminación de los microplásticos y microfibras. A technology that wants to make its way in the elimination of microplastics is ultrafiltration. Several authors have published works related to this technological proposal, all with similar results: it is a technology with high energy consumption, requires high maintenance, performance is not constant between cleaning cycles and does not guarantee 100% elimination of microplastics and microfibers.
Por otro lado, los estudios de hidro-carbonización publicados están orientados exclusivamente hacia la producción de un hidro carbón para posterior valorización energética. En ningún caso para la captación de microfibras y micro plásticos. On the other hand, the published hydrocarbonization studies are oriented exclusively towards the production of hydrocarbon for subsequent energy recovery. In no case for the collection of microfibers and micro plastics.
DESCRIPCIÓN DE LA INVENCIÓNDESCRIPTION OF THE INVENTION
Un primer aspecto de la presente invención describe una instalación de captación de micro plásticos y microfibras procedentes del lavado de textiles, materiales sintéticos o naturales y prendas, en la que la instalación comprende a su vez uno o más módulos de lavado, y donde dicha instalación comprende, además: A first aspect of the present invention describes an installation for collecting micro plastics and microfibers from the washing of textiles, synthetic or natural materials and garments, in which the installation in turn comprises one or more washing modules, and where said installation It also includes:
- al menos un reactor del tipo de carbonización térmica hidrotermal (HTC) o un reactor de licuefacción hidrotermal (HTL), donde dicho reactor recibe una tubería que canaliza unas aguas de proceso procedente del lavado efectuado en los uno o más módulos de lavado, donde dicho reactor opera a temperaturas de entre 100-500°C, durante un tiempo de residencia de entre 1 a 3 horas y a presiones variables. - at least one reactor of the hydrothermal thermal carbonization type (HTC) or a hydrothermal liquefaction reactor (HTL), where said reactor receives a pipe that channels process water from the washing carried out in the one or more washing modules, where Said reactor operates at temperatures between 100-500°C, for a residence time of between 1 to 3 hours and at variable pressures.
En una realización preferente, se obtiene un residuo carbonoso sustancialmente sólido que comprende sustancias y especies químicas procedentes de la descomposición térmica de las micropartículas, micro plásticos y microfibras en el reactor. In a preferred embodiment, a substantially solid carbonaceous residue is obtained that comprises chemical substances and species from the thermal decomposition of microparticles, microplastics and microfibers in the reactor.
Alternativamente, o además del residuo carbonoso, el reactor puede generar un caudal resultante de salida que puede contener una fase orgánica (grasas, por ejemplo), parcial o totalmente inmiscible con el agua de lavado, por lo que el reactor de HTC o HTL se comporta como en un dispositivo separador de fases (que, en el caso de las grasas, posteriormente se pueden recoger y valorizar). Alternatively, or in addition to the carbonaceous residue, the reactor can generate a resulting output flow that may contain an organic phase (fats, for example), partially or completely immiscible with the washing water, so the HTC or HTL reactor is It behaves like a phase separator device (which, in the case of fats, can later be collected and valorized).
En el caso anterior, por ejemplo, para el lavado industrial de trapos manchados con grasa, el reactor puede ayudar a separar entre la grasa y el agua, y esto ocurre a temperaturas no tan elevadas como para la carbonización. Si hay grasas o fase orgánica, el reactor facilita la separación entre ambas fases sin necesidad de obtener carbón como subproducto y las grasas tienen un interés energético en sí mismo. In the previous case, for example, for the industrial washing of rags stained with grease, the reactor can help separate between grease and water, and this occurs at temperatures not as high as for carbonization. If there is fat or organic phase, the reactor facilitates the separation between both phases without the need to obtain carbon as a by-product and the fats have an energetic interest in themselves.
En el residuo carbonoso también se incorporan los subproductos resultantes de la degradación de detergentes, suavizantes y terceras sustancias presentes en el agua tras la etapa de lavado. The by-products resulting from the degradation of detergents, softeners and third substances present in the water after the washing stage are also incorporated into the carbonaceous residue.
El reactor puede ser de carbonización térmica hidrotermal del tipo conocido como HTC ("Hydrothermal Thermal Carbonisation”), o de licuefacción hidrotermal conocido como HTL ("Hydrothermal lycuefaction”), los cuales, bajo las condiciones arriba mencionadas, permiten transformar los residuos provenientes de los textiles, materiales sintéticos o naturales y prendas en la etapa de lavado, en un residuo carbonoso estabilizado en estado sustancialmente sólido y de fácil eliminación. En concreto, las sustancias derivadas de la descomposición térmica de las micropartículas, los microplásticos y las microfibras, tanto sintéticas como naturales, son constituyentes de dicho residuo carbonoso. The reactor can be hydrothermal thermal carbonization of the type known as HTC ("Hydrothermal Thermal Carbonisation"), or hydrothermal liquefaction known as HTL ("Hydrothermal lycuefaction"), which, under the conditions mentioned above, allow the transformation of waste from textiles, synthetic or natural materials and garments in the washing stage, into a carbonaceous residue stabilized in a substantially solid state and easy to eliminate. Specifically, substances derived from the thermal decomposition of microparticles, microplastics and microfibers, both synthetic and natural, are constituents of said carbonaceous waste.
El reactor puede dar servicio a una pluralidad de módulos de lavado, por ejemplo, en una lavandería industrial donde las lavadoras van haciendo ciclos y las aguas de lavado las van acumulando, y cuando hay un volumen determinado se introducen dichas aguas en un reactor del tipo HTC o HTL, dependiendo del caso y objetivo degradativo o separativo que se desee conseguir. The reactor can serve a plurality of washing modules, for example, in an industrial laundry where the washing machines cycle and the washing water accumulates, and when there is a certain volume, said water is introduced into a reactor of the type HTC or HTL, depending on the case and degrading or separative objective that you want to achieve.
Además, cada instalación puede comprender al menos un reactor del tipo HTC y otro reactor HTL configurados cada uno para operar con las aguas de proceso de uno o más módulos de lavado. Furthermore, each installation may comprise at least one HTC type reactor and another HTL reactor each configured to operate with the process waters of one or more washing modules.
En una realización preferente cada reactor trabaja en discontinuo, Alternativamente, los reactores podrían trabajar en continúo siendo del tipo de cilindro de extrusión, cilindro de compresión u otros que permitan trabajar no por lotes de lavado sino en continuo y alimentado por varios módulos o instalaciones independientes. In a preferred embodiment, each reactor works batchwise. Alternatively, the reactors could work continuously, being of the type of extrusion cylinder, compression cylinder or others that allow working not in washing batches but in a continuous manner and fed by several independent modules or installations. .
Cada módulo de lavado puede comprender un dispositivo de pre-lavado, un dispositivo de lavado y/o un dispositivo de blanqueo. Dichos dispositivos pueden estar conectados en paralelo de manera que los caudales de salida sumados resultan en el caudal de aguas de proceso, en caso de ser únicamente un único módulo de lavado. En el caso de ser varios módulos de lavado las aguas de lavado pueden ir independientemente a distintos reactores o unirse y alimentar un único reactor. Each washing module may comprise a pre-wash device, a washing device and/or a bleaching device. These devices can be connected in parallel so that the combined output flows result in the process water flow, if there is only a single washing module. In the case of several washing modules, the washing waters can go independently to different reactors or join together and feed a single reactor.
La instalación puede estar provista de un primer intercambiador de calor alimentado con un caudal de vapor a la salida del reactor y con un caudal de agua, dando lugar a un caudal de agua calentado y a un caudal de vapor enfriado. The installation may be provided with a first heat exchanger fed with a flow of steam at the outlet of the reactor and with a flow of water, giving rise to a flow of heated water and a flow of cooled steam.
Adicionalmente, la instalación puede disponer, además, de un segundo intercambiador de calor alimentado con el caudal de agua calentado y con las aguas de proceso, dando lugar a un calentamiento de las aguas de proceso antes de ser introducidas en el reactor y a un caudal de agua enfriado. Additionally, the installation may also have a second heat exchanger fed with the heated water flow and with the process water, giving rise to heating of the process water before being introduced into the reactor and a flow of chilled water.
En una realización preferente, la instalación comprende un depósito final que almacena el caudal de salida de reactor. In a preferred embodiment, the installation comprises a final tank that stores the reactor output flow.
En la realización donde el reactor da lugar a un caudal resultante de salida con grasas inmiscibles en el agua de lavado, dicho caudal resultante ya no se hace pasar por el segundo intercambiador de calor sino que se hace pasar por un módulo de separación o filtrado de la fase acuosa de la orgánica, de tal manera que por un lado se recoge la fase orgánica (ejemplo las grasas) y por el otro el agua de proceso. La fase acuosa puede ser recirculada al reactor, con la consecuente destrucción de microplásticos. In the embodiment where the reactor gives rise to a resulting output flow with immiscible fats in the washing water, said resulting flow is no longer passed through the second heat exchanger but is passed through a separation or filtration module. the aqueous phase from the organic phase, in such a way that on one side the organic phase (for example fats) is collected and on the other the process water. The aqueous phase can be recirculated to the reactor, with the consequent destruction of microplastics.
Además, la instalación puede estar dotada de un módulo de post-lavado que comprende al menos un dispositivo de centrifugado y un dispositivo de aclarado para las prendas procedentes del módulo de lavado. Furthermore, the installation may be equipped with a post-wash module that comprises at least one spinning device and a rinsing device for the garments coming from the washing module.
El mencionado módulo de post-lavado puede utilizar un caudal de aclarado para efectuar el post-lavado inicialmente, y comprende un elemento de bombeo que impulsa un caudal de salida de post-lavado del módulo de post-lavado hasta el depósito final de la instalación, de manera que dicho depósito final almacena tanto aguas de post-lavado como el caudal de salida del reactor. The aforementioned post-wash module can use a rinse flow to carry out the post-wash initially, and comprises a pumping element that drives a post-wash output flow from the post-wash module to the final tank of the installation. , so that said final tank stores both post-washing water and the reactor output flow.
Asimismo, el módulo de post-lavado puede estar provista de un segundo elemento de bombeo que impulsa parte del agua almacenada en el depósito final hasta el módulo de post-lavado con objeto de ser utilizada como caudal de entrada en el módulo de post-lavado formando así un circuito hidráulico cerrado. Likewise, the post-wash module can be provided with a second pumping element that drives part of the water stored in the final tank to the post-wash module in order to be used as an inlet flow in the post-wash module. thus forming a closed hydraulic circuit.
La instalación puede disponer de uno o más sensores dispuestos a lo largo de los conductos de la instalación, que miden pérdidas de agua en el circuito hidráulico cerrado, dicho uno o más sensores comunicados con un dispositivo de control que está a su vez operativamente comunicado con una bomba, de tal manera que el dispositivo de control transmite una orden a la bomba para introducir caudal de agua únicamente cuando sea necesario compensar dichas perdidas. The installation may have one or more sensors arranged along the installation's conduits, which measure water losses in the closed hydraulic circuit, said one or more sensors communicating with a control device that is in turn operationally communicated with a pump, in such a way that the control device transmits an order to the pump to introduce water flow only when it is necessary to compensate for said losses.
En un segundo aspecto de la presente invención se describe un procedimiento de captación de micro plásticos y microfibras procedentes del lavado de textiles, materiales sintéticos o naturales y prendas, donde dicho procedimiento comprende las etapas de: In a second aspect of the present invention, a procedure for capturing microplastics and microfibers from the washing of textiles, synthetic or natural materials and garments is described, where said procedure includes the steps of:
a. ) lavar las prendas en uno o más módulos de lavado utilizando para ello al menos un caudal de agua de entrada, y dando lugar a unas aguas de proceso que salen del módulo de lavado, to. ) wash the garments in one or more washing modules using at least one input water flow, and giving rise to process water that leaves the washing module,
b. ) alimentar un reactor de carbonización térmica hidrotermal (HTT) o de licuefacción hidrotermal (HTL) con las aguas de proceso, b. ) feed a hydrothermal thermal carbonization (HTT) or hydrothermal liquefaction (HTL) reactor with the process waters,
c. ) operar dicho reactor a temperaturas de entre 100-500°C, durante un tiempo de residencia de entre 1 a 3 horas y a presiones variables, c. ) operate said reactor at temperatures between 100-500°C, for a residence time of between 1 to 3 hours and at variable pressures,
El proceso arriba descrito, puede comprender una etapa d.) de obtener un residuo carbonoso sustancialmente sólido que comprende sustancias y especies químicas procedentes de la descomposición térmica de las micropartículas, micro plásticos y microfibras en el reactor. The process described above may comprise a step d.) of obtaining a substantially solid carbonaceous residue that comprises chemical substances and species from the thermal decomposition of microparticles, microplastics and microfibers in the reactor.
Además, el procedimiento arriba descrito, permite en una sola operación la eliminación tanto de las micropartículas, microfibras y microplásticos como de los residuos generados por los agentes adicionados en las etapas de lavado y blanqueado, incluyendo la propia suciedad arrastrada por el lavado, jabones, etc. Como consecuencia, permite prescindir, además, de etapas de tratamiento de aguas o su vertido, como ocurre en la mayoría de las instalaciones conocidas en el estado de la técnica. Furthermore, the procedure described above allows, in a single operation, the elimination of both microparticles, microfibers and microplastics as well as the waste generated by the added agents in the washing and bleaching stages, including the dirt carried over from washing, soaps, etc As a consequence, it also makes it possible to dispense with water treatment or discharge stages, as occurs in most of the installations known in the state of the art.
La etapa de lavado puede comprender una etapa de prelavado, una de lavado y otra de blanqueo. Por consiguiente, las aguas de proceso pueden comprender restos de detergentes, además de las citadas micropartículas, microplásticos y microfibras. The washing step may comprise a prewash step, a washing step and a bleaching step. Consequently, process waters may include traces of detergents, in addition to the aforementioned microparticles, microplastics and microfibers.
El reactor HTC trabaja a temperaturas de hasta 500°C con un óptimo de entre 250 y 300°C. El reactor opera en forma discontinua (o continua si el reactor así lo permite, como sería el uso de un sistema por compresión mecánico -usillo o émbolo, por ejemplo- o combinación de los diferentes sistemas) por calentamiento del agua de lavado incorporada al mismo, y por combinación con la presión creciente como consecuencia del efecto del vapor de agua del sistema y de los gases producidos por la descomposición de las sustancias presentes en el agua de lavado. El efecto de la presión puede ser acentuado incorporando terceros gases como el Nitrógeno o el Argón, por ejemplo, lo que provoca sobrepresiones mayores en el reactor. El tiempo de residencia en el reactor de HTC depende de las condiciones de operación (temperatura y presión), y se estima inferior a 3 horas, siendo preferiblemente de 1 a 2 horas. The HTC reactor works at temperatures of up to 500°C with an optimum between 250 and 300°C. The reactor operates discontinuously (or continuously if the reactor allows it, such as the use of a mechanical compression system - spindle or plunger, for example - or combination of the different systems) by heating the washing water incorporated into it. , and by combination with the increasing pressure as a consequence of the effect of the water vapor in the system and the gases produced by the decomposition of the substances present in the washing water. The effect of pressure can be accentuated by incorporating third gases such as Nitrogen or Argon, for example, which causes greater overpressures in the reactor. The residence time in the HTC reactor depends on the operating conditions (temperature and pressure), and is estimated to be less than 3 hours, preferably 1 to 2 hours.
En una realización preferente, el caudal de vapor resultante del tratamiento en el reactor HTC, pasa por un primer intercambiador de calor, por el que se hace circular también un caudal de agua, por ejemplo agua de red, que puede ser la entrada de agua citada anteriormente, siendo ésta calentada antes de entrar en la módulo de lavado, o, alternativamente, un caudal alternativo de agua que se calienta en el primer intercambiador de calor y se introduce como caudal de entrada para el lavado en el módulo de lavado. In a preferred embodiment, the steam flow resulting from the treatment in the HTC reactor passes through a first heat exchanger, through which a flow of water is also circulated, for example mains water, which can be the inlet water. mentioned above, this being heated before entering the washing module, or, alternatively, an alternative flow of water that is heated in the first heat exchanger and introduced as an inlet flow for washing in the washing module.
Por lo tanto, el procedimiento puede comprender alimentar un intercambiador de calor con el caudal de vapor y con un caudal de agua que es calentado por el caudal de vapor dando lugar a un caudal de agua calentado y a un caudal de vapor enfriado. Therefore, the method may comprise feeding a heat exchanger with the steam flow and with a water flow that is heated by the steam flow resulting in a heated water flow and a cooled steam flow.
Además, puede comprender una etapa adicional de alimentar un segundo intercambiador de calor con el caudal de agua calentado y con las aguas de proceso dando lugar a un calentamiento de las aguas de proceso antes de ser introducidas en el reactor en la etapa b.) y a un caudal de agua enfriado, e introducir el caudal de agua enfriado en los uno o más módulos de lavado. Furthermore, it may comprise an additional step of feeding a second heat exchanger with the heated water flow and with the process waters, giving rise to heating the process waters before being introduced into the reactor in step b.) and a a flow of cooled water, and introducing the cooled flow of water into the one or more washing modules.
El reactor puede ser realimentado con el caudal de vapor enfriado en el primer intercambiador de calor. The reactor can be fed back with the steam flow cooled in the first heat exchanger.
Además, el procedimiento comprende circular el caudal de salida del reactor hasta un depósito final. Furthermore, the procedure includes circulating the reactor outlet flow to a final tank.
Por lo tanto, La mayor parte del agua es recirculada, y principalmente se pierde por el contenido de agua retenido en la ropa (húmeda), que se estima en torno al 10%. Therefore, most of the water is recirculated, and is mainly lost due to the water content retained in (wet) clothing, which is estimated to be around 10%.
Adicionalmente, posterior a la etapa de lavado, el procedimiento puede contemplar además, etapas de aclarado, aplicación de suavizante y centrifugado. Como consecuencia, y en caso de instalaciones que así lo requieran, el procedimiento incluiría las etapas de: Additionally, after the washing step, the procedure may also include rinsing steps, application of softener and spinning. As a consequence, and in the case of facilities that require it, the procedure would include the stages of:
- aclarar y centrifugar las prendas procedentes del módulo de lavado en un módulo de post-lavado, utilizando inicialmente un caudal de agua de aclarado, - rinse and spin the clothes coming from the washing module in a post-wash module, initially using a flow of rinsing water,
- bombear un caudal de salida de post-lavado y canalizarlo desde un conducto de salida del módulo de post-lavado hasta el depósito final, de manera que dicho depósito final almacena tanto el caudal de salida como agua condensada del caudal de vapor, - bombear el fluido almacenado en el depósito final al módulo de post-lavado y utilizar al menos parte de dicho fluido almacenado como caudal de entrada del módulo de post-lavado formando así un circuito cerrado de post-lavado. - pump a post-wash output flow and channel it from an outlet duct of the post-wash module to the final tank, so that said final tank stores both the output flow and condensed water from the steam flow, - pump the fluid stored in the final tank to the post-wash module and use at least part of said stored fluid as the inlet flow of the post-wash module, thus forming a closed post-wash circuit.
En una realización preferente, el procedimiento comprende medir perdidas de agua en el circuito cerrado de post-lavado e introducir caudal de agua de aclarado en el módulo de post lavado únicamente cuando sea necesario compensar dichas perdidas. In a preferred embodiment, the procedure comprises measuring water losses in the closed post-wash circuit and introducing rinse water flow into the post-wash module only when it is necessary to compensate for said losses.
Si la realización no incluye las etapas de post-lavado (aclarado, suavizante y centrifugado), entonces el fluido residual almacenado en el depósito final es eventualmente reintroducido en el módulo de lavado. If the embodiment does not include the post-wash steps (rinsing, softening and spinning), then the residual fluid stored in the final tank is eventually reintroduced into the washing module.
DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOSDESCRIPTION OF THE DRAWINGS
Para complementar la descripción que se está realizando y con objeto de ayudar a una mejor comprensión de las características de la invención, de acuerdo con un ejemplo preferente de realización práctica de la misma, se acompaña como parte integrante de dicha descripción, un juego de dibujos en donde con carácter ilustrativo y no limitativo, se ha representado lo siguiente: To complement the description that is being made and in order to help a better understanding of the characteristics of the invention, in accordance with a preferred example of its practical implementation, a set of drawings is attached as an integral part of said description. where, for illustrative and non-limiting purposes, the following has been represented:
Figura 1.- Muestra una vista esquemática de una primera realización preferente de la instalación, donde se ilustra el módulo de lavado, el reactor HTT, los intercambiadores y el depósito de almacenamiento. Figure 1.- Shows a schematic view of a first preferred embodiment of the installation, where the washing module, the HTT reactor, the exchangers and the storage tank are illustrated.
Figura 2.- Muestra una vista una vista esquemática de una segunda realización preferente de la instalación, donde se ilustra que está provista además de un módulo de post-lavado cuyo caudal de salida se canaliza hasta el depósito de almacenamiento para ser reutilizado. Figure 2.- Shows a schematic view of a second preferred embodiment of the installation, where it is illustrated that it is also provided with a post-washing module whose output flow is channeled to the storage tank to be reused.
REALIZACIÓN PREFERENTE DE LA INVENCIÓNPREFERRED EMBODIMENT OF THE INVENTION
Seguidamente se ofrece, con ayuda de las figuras adjuntas 1-2 antes descritas, una descripción en detalle de dos ejemplos de realización preferente del objeto de la invención. Below, with the help of the attached figures 1-2 described above, a detailed description of two examples of preferred embodiments of the object of the invention is offered.
Tal y como se ilustra en la figura 1, en un segundo aspecto la invención describe una Instalación (13) de lavado de textiles, materiales sintéticos o naturales y prendas y captación de micropartículas, microplásticos y microfibras procedentes de las mismas, en la que la instalación (13) comprende a su vez un módulo de lavado (1), y un reactor (4) de carbonización térmica hidrotermal HTTC alimentado con una salida de aguas de proceso (3) procedente del lavado efectuado en el módulo de lavado (1), donde dicho reactor (4) está configurado para operar en un óptimo de temperaturas de entre 250-300°C, presiones variables y durante un tiempo de residencia de entre 1 a 2 horas, de tal manera que se obtiene finalmente en dicho reactor (4) un residuo carbonoso sustancialmente sólido formado total o en parte por las sustancias formadas durante la descomposición térmica de las micropartículas, microplásticos y microfibras liberadas durante el proceso de lavado. As illustrated in Figure 1, in a second aspect the invention describes a Facility (13) for washing textiles, synthetic or natural materials and garments and collecting microparticles, microplastics and microfibers from them, in which the The installation (13) in turn comprises a washing module (1), and an HTTC hydrothermal thermal carbonization reactor (4) fed with a process water outlet (3) from the washing carried out in the washing module (1). , where said reactor (4) is configured to operate at an optimum temperature of between 250-300°C, variable pressures and for a residence time of between 1 to 2 hours, in such a way that it is finally obtained in said reactor ( 4) a substantially solid carbonaceous residue formed wholly or in part by the substances formed during the thermal decomposition of microparticles, microplastics and microfibers released during the washing process.
Adicionalmente, en la realización preferente ilustrada por la figura 1, el módulo de lavado (1) está dotado, al menos, de un dispositivo de prelavado (14), un dispositivo de lavado (15) y un dispositivo de blanqueo (16), donde dichos dispositivos (14,15,16) están conectados en paralelo de manera que los caudales de salida sumados resultan en el caudal de aguas de proceso (3). Additionally, in the preferred embodiment illustrated by Figure 1, the washing module (1) is equipped with at least one prewash device (14), a washing device (15) and a bleaching device (16), where said devices (14,15,16) are connected in parallel so that the added output flows result in the process water flow (3).
Con objeto de maximizar la eficiencia energética la instalación (13), la misma comprende, además, un primer intercambiador de calor (6) alimentado con un caudal resultante de reactor (5) a la salida del reactor (4) y con un caudal de agua (8), dando lugar a un caudal de agua calentado (8’) y a un caudal de vapor enfriado (5’). In order to maximize the energy efficiency of the installation (13), it also comprises a first heat exchanger (6) fed with a flow resulting from the reactor (5) at the outlet of the reactor (4) and with a flow of water (8), giving rise to a heated water flow (8') and a cooled steam flow (5').
En la realización preferente, la instalación (13) comprende, además, un segundo intercambiador de calor (7) alimentado con el caudal de agua calentado (8’) y con las aguas de proceso (3), dando lugar a un calentamiento de las aguas de proceso (3) antes de ser introducidas en el reactor (4) y a un caudal de agua enfriado (8’’). In the preferred embodiment, the installation (13) also comprises a second heat exchanger (7) fed with the heated water flow (8') and with the process waters (3), giving rise to heating of the process water (3) before being introduced into the reactor (4) and at a cooled water flow rate (8'').
Con objeto de reutilizar el agua y evitar el vertido de éstas, la instalación comprende un depósito final (9) que almacena un caudal de salida de reactor (5’’) tal y como se muestra en la figura 1 y 2. In order to reuse the water and avoid its discharge, the installation includes a final tank (9) that stores a reactor output flow (5'') as shown in Figures 1 and 2.
La figura 2 muestra una vista esquemática de una segunda realización preferente de la invención que está provista, además, de un módulo de post-lavado (10) que comprende al menos un dispositivo de centrifugado y un dispositivo de aclarado para las prendas procedentes del módulo de lavado (1), donde dicho módulo de post-lavado (10) utiliza inicialmente un caudal de aclarado (11) para efectuar el post-lavado, Figure 2 shows a schematic view of a second preferred embodiment of the invention that is also provided with a post-wash module (10) comprising at least one spinning device and a rinsing device for the garments coming from the module. washing (1), where said post-wash module (10) initially uses a rinse flow (11) to carry out the post-wash,
En la segunda realización preferente de la instalación (13), el módulo de post-lavado (10) comprende a su vez: In the second preferred embodiment of the installation (13), the post-wash module (10) in turn comprises:
- un elemento de bombeo (17) que impulsa unas aguas de salida (12) del módulo de post-lavado (10) hasta el depósito final (9), - a pumping element (17) that drives outlet water (12) from the post-wash module (10) to the final tank (9),
- un segundo elemento de bombeo (18) que impulsa las aguas (12, 5’’) almacenadas en el depósito final (9) hasta el módulo de post-lavado (10) para ser utilizada en el módulo de post-lavado (10) formando así un circuito cerrado. - a second pumping element (18) that drives the water (12.5'') stored in the final tank (9) to the post-wash module (10) to be used in the post-wash module (10). ) thus forming a closed circuit.
Un segundo aspecto de la invención tiene por objeto, tal y como se observa en la figura 1, un procedimiento de captación micropartículas, microplásticos y microfibras procedentes del lavado de textiles, materiales sintéticos o naturales y/o prendas, donde dicho procedimiento comprende las etapas de: a.) lavar las prendas en uno o más módulos de lavado (1) utilizando para ello al menos un caudal de agua de entrada (2), y dando lugar a un caudal de salida de aguas de proceso (3), b.) alimentar un reactor (4) de carbonización térmica hidrotermal (HTT) o de licuefacción hidrotermal (HTL) con las aguas de proceso (3), c.) operar dicho reactor (4) a temperaturas de entre 100-500°C, durante un tiempo de residencia de entre 1 a 3 horas y a presiones variables, d.) obtener un residuo carbonoso sustancialmente sólido que comprende sustancias y especies químicas procedentes de la descomposición térmica de las micropartículas, microplásticos y microfibras en el reactor (4). A second aspect of the invention has as its object, as seen in Figure 1, a procedure for capturing microparticles, microplastics and microfibers from washing textiles, synthetic or natural materials and/or garments, where said procedure includes the steps of: a.) washing the garments in one or more washing modules (1) using at least one flow of inlet water (2), and giving rise to an output flow of process water (3), b .) feed a hydrothermal thermal carbonization (HTT) or hydrothermal liquefaction (HTL) reactor (4) with the process waters (3), c.) operate said reactor (4) at temperatures between 100-500°C, during a residence time of between 1 to 3 hours and at variable pressures, d.) obtain a substantially solid carbonaceous residue that comprises chemical substances and species from the thermal decomposition of the microparticles, microplastics and microfibers in the reactor (4).
El procedimiento arriba descrito permite en una sola operación la eliminación tanto de las micropartículas. microfibras y microplásticos como de los residuos generados por los agentes adicionados en la etapa de lavado a), incluyendo la propia suciedad arrastrada por el lavado, jabones, etc. Como consecuencia, permite prescindir de etapas de tratamiento de aguas o su vertido, como ocurre en la mayoría de las instalaciones conocidas en el estado de la técnica. The procedure described above allows the elimination of both microparticles in a single operation. microfibers and microplastics as well as the waste generated by the added agents in the washing stage a), including the dirt carried over from the washing, soaps, etc. As a consequence, it makes it possible to dispense with water treatment or discharge stages, as occurs in most of the facilities known in the state of the art.
Con objeto de mejorar la eficiencia energética del procedimiento y de la instalación (13), en una primera realización preferente el procedimiento comprende, además, las etapas de: d.) alimentar un intercambiador de calor (6) con el caudal resultante de reactor (5) y con un caudal de agua (8) que es calentado por el caudal resultante de reactor (5) dando lugar a un caudal de agua calentado (8’) y a un caudal de vapor enfriado (5’). In order to improve the energy efficiency of the procedure and the installation (13), in a first preferred embodiment the procedure also includes the steps of: d.) feeding a heat exchanger (6) with the resulting reactor flow ( 5) and with a flow of water (8) that is heated by the resulting flow of reactor (5) giving rise to a heated water flow (8') and a cooled steam flow (5').
En la primera realización preferente descrita por la figura 1, el procedimiento comprende la etapa de: e) alimentar un segundo intercambiador de calor (7) con el caudal de agua calentado (8’) y con las aguas de proceso (3) dando lugar a un calentamiento de las aguas de proceso (3) antes de ser introducidas en el reactor (4) en la etapa b.) y a un caudal de agua enfriado (8’’), y f.) introducir el caudal de agua enfriado (8’’) en los uno o más módulos de lavado (1). In the first preferred embodiment described by Figure 1, the procedure includes the step of: e) feeding a second heat exchanger (7) with the heated water flow (8') and with the process waters (3) giving rise to heating the process water (3) before being introduced into the reactor (4) in stage b.) and to a flow of cooled water (8''), and f.) introducing the flow of cooled water ( 8'') in the one or more washing modules (1).
Tal y como se muestra en la figura 1, el procedimiento comprende reintroducir el caudal resultante de reactor (5) en el reactor (4) posterior a la etapa e), y canalizar un caudal de salida de reactor (5’) a la salida del reactor (4) hasta un depósito final (9) una vez el reactor (4) ha acabado un ciclo de trabajo. As shown in Figure 1, the procedure comprises reintroducing the resulting reactor flow (5) into the reactor (4) after step e), and channeling a reactor output flow (5') to the outlet. from the reactor (4) to a final tank (9) once the reactor (4) has finished a work cycle.
En la primera realización preferente siendo descrita, desprovista de módulo de post-lavado (10), el fluido almacenado en el depósito de almacenamiento (9) es recirculado al módulo de lavado (1), siendo las únicas perdidas de agua las debidas a la absorbida por las prendas. In the first preferred embodiment being described, lacking a post-wash module (10), the fluid stored in the storage tank (9) is recirculated to the washing module (1), the only water losses being those due to the absorbed by clothes.
Como consecuencia, el procedimiento comprende la etapa de medir perdidas de agua en el módulo de lavado (1) y alimentar caudal de entrada de agua (2) en el módulo de lavado (1) únicamente cuando sea necesario compensar dichas perdidas. As a consequence, the procedure includes the step of measuring water losses in the washing module (1) and feeding water inlet flow (2) into the washing module (1) only when it is necessary to compensate for said losses.
La figura 2 describe una segunda realización preferente de la instalación (13) que comprende a su vez la etapa de g.) aclarar y centrifugar las prendas procedentes de uno o más módulos de lavado (1) en un módulo de post-lavado (10), utilizando inicialmente un caudal de agua de aclarado (11), Figure 2 describes a second preferred embodiment of the installation (13) which in turn comprises the step of g.) rinsing and spinning the garments from one or more washing modules (1) in a post-washing module (10). ), initially using a flow of rinsing water (11),
Dicha etapa de post-lavado (10) en una realización preferente comprende, además, las etapas de: Said post-washing stage (10) in a preferred embodiment also includes the steps of:
h. ) bombear un caudal de salida de post-lavado (12) y canalizarlo desde un conducto de salida del módulo de post-lavado (10) hasta el depósito final (9), de manera que dicho depósito final (9) almacena tanto el caudal de salida (12) como el caudal de salida de reactor (5’’), h. ) pump a post-wash output flow (12) and channel it from an outlet duct of the post-wash module (10) to the final tank (9), so that said final tank (9) stores both the flow outlet (12) as the reactor outlet flow rate (5''),
i. ) bombear las aguas almacenadas (12,5’’) en el depósito final (9) al módulo de post lavado (10) y utilizar al menos parte de dicho fluido almacenado como caudal de entrada del módulo de post-lavado (10) en la etapa g.), formando así un circuito cerrado de post-lavado. Yo. ) pump the stored water (12.5'') in the final tank (9) to the post-wash module (10) and use at least part of said stored fluid as the inlet flow of the post-wash module (10) in stage g.), thus forming a closed post-washing circuit.
Por lo tanto, el procedimiento comprende medir perdidas de agua en el circuito cerrado de post-lavado y alimentar caudal de agua de aclarado (11) en el módulo de post-lavado (10) únicamente cuando sea necesario compensar dichas perdidas. Therefore, the procedure includes measuring water losses in the closed post-wash circuit and feeding the flow of rinse water (11) into the post-wash module (10) only when it is necessary to compensate for said losses.
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