IT202000030158A1 - Impianto e procedimento per il trattamento di rifiuti medicinali - Google Patents
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Description
DESCRIZIONE
annessa alla domanda di brevetto per invenzione industriale dal titolo: "IMPIANTO E PROCEDIMENTO PER IL TRATTAMENTO DI RIFIUTI MEDICINALI"
TESTO DELLA DESCRIZIONE
La presente invenzione si riferisce ad un impianto e ad un procedimento per il trattamento di rifiuti medicinali.
Il mercato dello smaltimento dei rifiuti ospedalieri nel corso degli ultimi 20 anni ? stato sottoposto a norme internazionali per evitare di esporre gli operatori sanitari, i gestori di rifiuti e la comunit? intera al rischio di infezioni, effetti tossici e lesioni. ? ormai infatti accertata la potenziale diffusione di microrganismi resistenti ai farmaci nell'ambiente a causa della costante presenza dei principi attivi farmaceutici nelle acque e nel suolo. Nell?ambito della gestione dei rifiuti sanitari in genere, la Convenzione di Stoccolma sugli inquinanti organici persistenti (POPs) mira ad eliminarne o limitarne la produzione. Queste sostanze chimiche sono prodotte e di conseguenza rilasciate nell'ambiente dall'incenerimento di rifiuti e da altri processi di combustione degli stessi.
In alcuni paesi l?adozione della convenzione ha comportato la chiusura di tutti quegli inceneritori di rifiuti sanitari di piccola e media scala non in grado di soddisfare il limite massimo ammissibile di concentrazione di furani e diossine nelle emissioni e l?adozione di tecnologie di smaltimento alternative come l?inertizzazione (miscelazione dei farmaci, compreso il loro confezionamento, con calcestruzzo liquido) ed incapsulamento (miscelazione in agglomerato cementizio) e la conseguente disposizione del rifiuto in grandi discariche molto spesso non regolamentate.
In altri paesi, l?adozione della convenzione si ? tramutata in una spinta verso l?incenerimento mediante impianti di grandi dimensioni in grado di garantire il recupero energetico e le massime performance ambientali attraverso costosi sistemi di abbattimento delle emissioni gassose, senza tuttavia eliminare il problema della movimentazione quotidiana di questi rifiuti.
Le soluzioni descritte riguardano solamente il trattamento dei rifiuti solidi a rischio infettivo, non considerando rifiuti derivanti da farmaci scaduti o residui citotossici.
I rifiuti farmaceutici e citotossici se non adeguatamente gestiti risultano essere altamente pericolosi per la salute e l?ambiente.
In alcuni paesi le opzioni di smaltimento di questi rifiuti sono:
1) Restituzione del rifiuto farmaceutico scaduto e citotossico al fornitore originale, che riguarda da un lato tutti quei farmaci scaduti ma confezionati in modo sicuro e dall?altro quelli non pi? necessari. Tale opzione ? complicata e comporta la movimentazione dei rifiuti.
2) Incenerimento ad alte temperature mediante inceneritori di nuova generazione e di grandi dimensioni, volta alla distruzione totale di tutte quelle sostanze contenute nei rifiuti farmaceutici scaduti e citotossici grazie al raggiungimento di temperature molto elevate (1200 ?C). Al contrario, un processo di incenerimento a temperature inferiori potrebbe comportare il rilascio in atmosfera di vapori citotossici pericolosi.
3) Incenerimento all?interno dei cosiddetti ?rotary kilns? o forni rotativi progettati per la decomposizione termica di rifiuti chimici nelle fonderie o nei forni per la produzione di cemento operanti a temperature superiori agli 850 ?C. Se da un lato tale opzione di smaltimento risulta fattibile dal punto di vista tecnologico, dall?altro richiede l'autorizzazione da parte delle autorit? competenti per il trattamento di questa categoria particolare di rifiuti.
Nei paesi in cui l?incenerimento dei rifiuti farmaceutici e citotossici tramite inceneritori di piccola-media taglia ? fortemente sconsigliato, vengono adottate le seguenti opzioni di smaltimento:
1) Inertizzazione ed Incapsulamento: il rifiuto farmaceutico scaduto e citotossico viene inglobato all?interno di una matrice inerte (e.g. calcestruzzo liquido), con la conseguente disposizione del rifiuto in grandi discariche molto spesso non regolamentate;
2) Degradazione chimica: il rifiuto pericoloso viene convertito in un composto non tossico mediante ossidazione con permanganato di potassio o acido solforico, la denitrazione mediante acido bromidrico o la riduzione mediante nichel ed alluminio. Tuttavia, tale processo di smaltimento richiede molto tempo e le scorte delle sostanze chimiche devono essere sempre disponibili e smaltite correttamente.
3) Neutralizzazione chimica mediante ossidazione con ipoclorito di sodio.
Queste soluzioni non sono tuttavia soddisfacenti in quanto comportano la movimentazione e gestione quotidiana dei rifiuti, e non eliminano il rischio chimico relativo allo stoccaggio ed al rilascio dei composti chimici utilizzati ai fini della degradazione e neutralizzazione chimica.
I trattamenti effettuati comportano infatti il rischio di rilascio di diossine, furani ed altri inquinanti tossici nell?aria e nelle ceneri.
Inoltre, il rifiuto medicinale, ad esempio un rifiuto farmaceutico o citotossico, non pu? in alcun modo essere recuperato dopo il trattamento. Scopo della presente invenzione ? la realizzazione di una tecnologia che consenta un efficiente trattamento dei rifiuti medicinali.
Ulteriore scopo della presente invenzione ? il recupero del rifiuto medicinale con la conseguente trasformazione del rifiuto trattato in nuovo prodotto.
Secondo la presente invenzione, viene fornito un impianto avente le caratteristiche definite nella rivendicazione 1.
Secondo un altro aspetto della presente invenzione, un procedimento per il trattamento di rifiuti medicinali comprende le caratteristiche della rivendicazione 9.
Ulteriori vantaggi e caratteristiche della presente invenzione saranno maggiormente evidenti nella descrizione dettagliata che segue, fatta con riferimento ai disegni allegati, che ne rappresentano un esempio non limitativo di esecuzione, in cui:
- la figura 1 illustra schematicamente l?impianto in una vista frontale in una prima forma di realizzazione della presente invenzione precedentemente all?inizio del trattamento;
- la figura 2 illustra l?impianto di figura 1 durante il trattamento;
- la figura 3 illustra schematicamente l?impianto in una vista frontale in una seconda forma di realizzazione della presente invenzione precedentemente all?inizio del trattamento;
- la figura 4 illustra l?impianto di figura 3 in una vista prospettica durante il trattamento.
Nella figura 1 con 1 ? indicato un impianto per il trattamento di rifiuti medicinali, in una prima forma realizzativa della presente invenzione.
Secondo l'invenzione, l'impianto 1 comprende almeno una cella di reazione 2 atta a contenere almeno un rifiuto medicinale liquido o diluito in un liquido; un sistema di riscaldamento 3 atto a riscaldare in modo uniforme almeno una porzione della superficie esterna della cella di reazione 2; e un dispositivo di controllo 4 della pressione e della temperatura della cella di reazione 2 collegato al sistema di riscaldamento 3.
Il termine ?rifiuto medicinale? indica qualsiasi tipo di sostanza medicinale non pi? utilizzabile o pericolosa, tra cui farmaci scaduti, citotossici, vaccini, plasma iperimmune, etc.
Il riscaldamento avviene esternamente alla cella di reazione.
Vantaggiosamente, il riscaldamento avviene immergendo almeno parzialmente la cella di reazione 2 in un fluido di scambio termico. Il fluido di scambio termico viene riscaldato trasferendo il calore alla cella di reazione 2 attraverso la superficie della cella stessa.
Nelle figure ? illustrato a titolo esemplificativo un impianto avente uno sviluppo verticale.
L?impianto 1 illustrato nelle figure comprende una struttura di supporto 5 sulla quale viene fissata la cella di reazione 2.
La cella di reazione 2 comprende un contenitore 6 avente almeno una porzione metallica. Vantaggiosamente, la cella di reazione 2 comprende almeno due porzioni collegabili tra loro. Nella forma realizzativa illustrata, la porzione inferiore 61, in cui viene inserito il rifiuto medicinale da trattare, e la porzione superiore 62 presentano ciascuna una flangia 7. Le flange 7 vengono fissate tra loro in modo da chiudere il contenitore 6. Le due porzioni 61, 62 del contenitore 6 sono metalliche. La porzione superiore 62 della cella di reazione 2 ? fissata alla struttura di supporto 5.
Il dispositivo di controllo 4 comprende vantaggiosamente almeno un indicatore di pressione 8 e almeno un sistema di depressurizzazione 9. Il sistema di depressurizzazione 9 comprende preferibilmente almeno una valvola automatica 10 di sfiato o depressurizzazione.
L?indicatore di pressione 8 comprende almeno un sensore di pressione 81. Nella forma di realizzazione illustrata il sensore di pressione 81 comprende un separatore a membrana disposto in corrispondenza della porzione superiore 62 della cella di reazione 2.
Il dispositivo di controllo 4 comprende un quadro di comando 11 a cui sono collegati il sistema di depressurizzazione 9 e l?indicatore di pressione 8.
L?impianto 1 comprende vantaggiosamente almeno una prima tubazione di scarico 12 collegata alla cella di reazione 2. L?estremit? libera 121 della prima tubazione 12 ? disposta in almeno un primo recipiente 13 contenente un liquido, ad esempio acqua.
In una forma realizzativa preferita, la porzione superiore 62 della cella di reazione 2 ? collegata ad una prima tubazione 12 e ad una seconda tubazione 14 di scarico.
Nella forma realizzativa illustrata nelle figure 1 e 2, l?estremit? libera 141 della seconda tubazione 14 ? disposta in un secondo recipiente 15 contenente acqua.
Preferibilmente sulla prima tubazione 12 ? disposo il sistema di depressurizzazione 9.
Vantaggiosamente sulla seconda tubazione 14 ? inserito un sistema di sicurezza 16, ad esempio comprendente un disco di rottura.
Nella parte inferiore della struttura di supporto 5 ? disposto il sistema di riscaldamento 3. In una realizzazione preferita, il sistema di riscaldamento 3 comprende almeno un elemento riscaldante 17, ad esempio una resistenza elettrica, atto a riscaldare un recipiente 18 contenente un fluido a scambio termico, ad esempio olio diatermico. Un primo sensore 19 di temperatura ? disposto all?interno del recipiente 18 il fluido. Il primo sensore 19 ? collegato al quadro di comando 11.
Un secondo sensore 20 di temperatura ? disposto in corrispondenza dell?elemento riscaldante 17. Il secondo sensore 20 ? collegato al quadro di comando 11.
Un terzo sensore di temperatura (non illustrato) ? disposto in corrispondenza della superficie esterna della cella di reazione 2, in particolare in corrispondenza della superficie esterna della porzione inferiore 61. Il terzo sensore ? preferibilmente collegato al quadro di comando 11.
Il sistema di riscaldamento 3 ? disposto su un piano 21 mobile verticalmente. In una forma realizzativa vantaggiosa, inferiormente al piano mobile 21 ? disposta una vasca 22 di contenimento di sicurezza. Nella forma realizzativa illustrata tra il sistema di riscaldamento 3 e la cella di reazione 2 ? disposto un piano rimovibile 23 per evitare la caduta della porzione inferiore 61 della cella di reazione 2 durante l?apertura. Tale piano rimovibile 23 risulta vantaggioso in caso di caricamento e rimozione manuale del contenuto della cella di reazione 2. In caso in cui tali operazioni siano automatiche il piano rimovibile pu? non essere previsto. Nella forma realizzativa illustrata, inizialmente la cella di reazione 2 e il sistema di riscaldamento 3 sono separati dal piano rimovibile 23. Il piano rimovibile 23 viene poi eliminato e il sistema di riscaldamento 3 viene spostato verticalmente verso la parte superiore della struttura di supporto 5, in modo che la cella di reazione 2 venga inserita almeno parzialmente nel fluido.
Raggiunto il contenitore 6 metallico della cella di reazione 2, ha inizio il trattamento.
L?impianto 1 comprende vantaggiosamente un agitatore 24 per muovere il fluido di scambio termico, in modo da aumentare il trasferimento di calore che cos? avviene non solo tramite conduzione ma anche per convezione. Nella forma realizzativa illustrata nelle figure 3 e 4, l?agitatore 24 comprende un?elica 25 associata ad un rispettivo motore 26. L?elica 25 ? disposta in un contenitore 27 collegato al recipiente 18 del fluido di scambio termico mediante una tubazione di ingresso 28 e una tubazione di uscita 29.
In una forma realizzativa alternativa non illustrata, l?agitatore comprende una pompa per la circolazione del fluido di scambio termico.
Nella forma realizzativa di figura 3 e 4, l?estremit? libera 141 della seconda tubazione 14 ? inserita nel primo recipiente 13 contenente acqua. Al recipiente 13 ? collegato un condotto 30 per convogliare i vapori di sfiato. Nel condotto pu? essere previsto un filtro a carbone attivo.
In una forma realizzativa alternativa, non illustrata, l?impianto presenta uno sviluppo orizzontale. Il recipiente contenente il fluido di scambio termico ? sostanzialmente chiuso ed ? associato esternamente ad un elemento riscaldante.
Il recipiente presenta un?apertura nella quale viene inserita la cella di reazione. L?apertura viene chiusa durante il trattamento mediante un coperchio. Al coperchio ? associata almeno una tubazione di scarico e l?indicatore di pressione. Il coperchio pu? presentare una porzione trasparente per verificare dall?esterno l?andamento del processo.
Il procedimento per il trattamento di rifiuti medicinali secondo l'invenzione comprende le fasi di:
a) disporre almeno un rifiuto medicinale in una cella di reazione;
b) se il rifiuto medicinale ? solido, aggiungere un liquido nella cella di reazione;
c) riscaldare almeno una porzione della cella di reazione in modo uniforme fino al raggiungimento di un valore predeterminato di pressione all?interno della cella di reazione;
d) mantenere un valore costante di temperatura della cella di reazione per un tempo predeterminato.
Vantaggiosamente, il riscaldamento ? effettuato indirettamente, utilizzando un fluido di scambio termico, in particolare olio diatermico.
In particolare, il fluido di scambio termico viene disposto in un recipiente e riscaldato, ad esempio mediante resistenze elettriche.
Il procedimento pu? essere attuato utilizzando l?impianto precedentemente descritto.
In una forma realizzativa del procedimento il recipiente 18 ? inizialmente posto a distanza dalla cella di reazione 2 per permettere di inserire facilmente il rifiuto medicinale all?interno della cella di reazione 2.
Il recipiente 18 viene quindi sollevato verticalmente in modo che la porzione della cella di reazione 2 in cui ? disposto il rifiuto medicinale sia immersa nell?olio diatermico.
Dal quadro di comando 11 viene attivato il riscaldamento dell?olio diatermico mediante le resistenze elettriche.
Per aumentare la trasmissione del calore dall?olio diatermico alla cella di reazione 2 pu? essere attivato l?agitatore 24.
L?olio viene riscaldato fino ad una temperatura compresa tra circa 200?C e circa 300 ?C, preferibilmente circa 250?C, comportando un aumento della temperatura e della pressione nella cella di reazione 2.
La pressione nella cella di reazione 2 si stabilizza al raggiungimento della temperatura di trattamento. Tale temperatura di trattamento viene mantenuta costante per un periodo predeterminato. La temperatura massima di esercizio della cella di reazione ? compresa tra circa 200 ?C e circa 250?C.
In particolare, la temperatura della cella di reazione 2 viene misurata indirettamente mediante la misurazione della pressione all?interno della cella di reazione, utilizzando il sensore di pressione 81.
Il terzo sensore di temperatura posto sulla superficie esterna della cella di reazione 2 determina un controllo indipendente della temperatura stimata. La pressione massima di esercizio della cella di reazione ? compresa tra circa 20 bar e circa 30 bar.
Nell?eventualit? in cui si formino delle pressioni elevate all?interno della cella di reazione (superiore ai 30 bar), ? possibile scaricare i gas contenuti mediante la valvola di depressurizzazione.
Al termine del ciclo di trattamento, il sistema di riscaldamento viene abbassato e il contenitore del fluido di scambio termico viene coperto mediante un coperchio. L?estrazione del rifiuto medicinale trattato ? possibile solo dopo il raggiungimento della pressione ambiente. Infine, terminato il ciclo di trattamento sar? possibile effettuare la pulizia della cella di reazione tramite gas inerte.
Il trattamento comprende sostanzialmente un processo di carbonizzazione idrotermale (?Hydro Thermal Carbonisation? - HTC),
Tale processo ? un processo termochimico normalmente utilizzato per la conversione di biomasse a condizioni relativamente basse di temperatura e pressione in presenza di acqua liquida (pressioni fino a circa 40 bar e temperature fino a circa 250 ?C). Durante la reazione HTC, acqua, anidride carbonica e altri composti vengono scissi dalla biomassa, generando, in un tempo superiore alle 8 ore, un solido carbonioso, il biocarbone o hydrochar (denominato in seguito HC). Il processo HTC simula quelle condizioni che in natura hanno portato il materiale vegetale a diventare torba o lignite. Materia di partenza per questa trasformazione sono solitamente scarti vegetali e biologici di attivit? agricole, industriali e commerciali, nonch? provenienti dal servizio di raccolta differenziata dei rifiuti urbani.
Secondo la presente invenzione, il processo di carbonizzazione idrotermale viene applicato a un rifiuto medicinale lasciando come prodotto un hydrochar. Il medicinale viene estratto dalla confezione. Se il medicinale ? allo stato solido, viene aggiunta preferibilmente acqua come diluente e ossidante nella cella di reazione.
Nel caso specifico, l?hydrochar ottenuto alla fine del procedimento ? quello pi? adatto a scopi agricoli. In particolare, viene ottenuto un ammendante organico da utilizzare per ottimizzare la fertilit? del suolo e la ritenzione idrica di terreni coltivati.
Il procedimento prevede al termine del trattamento una fase di depressurizzazione della cella di reazione. Successivamente alla depressurizzazione della cella di reazione, ? prevista una fase di rimozione del prodotto del trattamento.
L?impianto prevede vantaggiosamente un?unit? di trattamento dell?aria da azionare qualora, durante la depressurizzazione della cella di reazione, si generino gas nocivi.
In una forma di realizzazione preferita, l?impianto prevede un sistema di ricircolo per ritrattare l?acqua derivante da un primo trattamento del farmaco. Il sistema di ricircolo viene azionato qualora sia rilevata la presenza nell?acqua di sostanze che non hanno reagito, ad esempio furani o tioli.
Vantaggiosamente il procedimento prevede di effettuare analisi del prodotto prelevato dalla cella di reazione, per verificare l?assenza dei principi attivi.
Le analisi comprendono:
1. Spettroscopia ?FT-IR?: permette di seguire la cinetica di degradazione e la progressiva trasformazione del carbonio organico in inorganico sia sulla parte liquida che sul solido; e/o
2. Analisi Termo-gravimetrica ?TGA?: per l?analisi quantitativa del HC prodotto al fine della verifica della percentuale di conversione del carbonio organico in carbonio inorganico; e/o
3. Carbonio Organico Totale ?TOC?: per l'analisi quantitativa della frazione di carbonio organico sul totale presente nel HC prodotto.
Qualora il principio attivo risulti ancora presente viene effettuato un nuovo ciclo fino al miglioramento delle performance di trattamento.
Vantaggiosamente il procedimento prevede di effettuare analisi per verificare eventuali emissioni nocive aeriformi ed inquinanti nell?acqua di trattamento.
Le analisi comprendono:
1. Gascromatografia-spettrometria di massa (GC-MS): per valutare la probabile presenza di Furani/Tioli o altre macromolecole oppure principio attivo non reagito (LAV); e/o
2. Determinazione degli IPA: valutazione degli idrocarburi policiclici aromatici prodotti durante il processo di carbonizzazione idrotermale che sono dotati di attivit? cancerogena/mutagena, provocando tumori cutanei o polmonari; e/o
3. Determinazione dei PCB: valutazione dei policlorobifenili, ovvero un gruppo di composti chimici difficilmente biodegradabili che si accumulano nei tessuti grassi degli organismi viventi, pertanto considerati tossici.
Il procedimento e l?impianto secondo la presente invenzione consentono quindi il trattamento on-site dei rifiuti medicinali, quali rifiuti farmaceutici o citotossici, vaccini, plasma iperimmune, etc. eliminando i rischi legati al trasporto ed allo smaltimento finale.
Inoltre, il procedimento secondo la presente invenzione permette la trasformazione del rifiuto farmaceutico in hydrochar. Pertanto il rifiuto farmaceutico diventa un ?rifiuto zero?, cio? tale da tornare a svolgere un ruolo utile nell?ottica della ?circular economy?.
Claims (15)
1. Impianto per il trattamento di rifiuti medicinali comprendente almeno una cella di reazione (2) atta a contenere almeno un rifiuto medicinale liquido o diluito in un liquido; un sistema di riscaldamento (3) atto a riscaldare in modo uniforme almeno una porzione (61) della superficie esterna della cella di reazione (2); e un dispositivo (4) di controllo della pressione e della temperatura della cella di reazione (2) collegato al sistema di riscaldamento (3).
2. Impianto secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che il sistema di riscaldamento (3) comprende un recipiente (18) contenente un fluido a scambio termico, in particolare olio diatermico, che, in uso, circonda almeno parzialmente la cella di reazione (2), il recipiente (18) essendo associabile ad un elemento riscaldante (17).
3. Impianto secondo la rivendicazione 2, caratterizzato dal fatto di comprendere almeno un sensore di temperatura (19) del fluido di scambio termico collegato al dispositivo (4) di controllo.
4. Impianto secondo la rivendicazione 2 o 3, caratterizzato dal fatto di comprendere un agitatore (24) per muovere il fluido durante il riscaldamento.
5. Impianto secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che la cella di reazione (2) comprende un contenitore (6) avente almeno una porzione metallica.
6. Impianto secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che la cella di reazione (2) comprende almeno due porzioni (61, 62) collegabili tra loro.
7. Impianto secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto di comprendere almeno una tubazione di scarico (12) collegata alla cella di reazione (2).
8. Impianto secondo la rivendicazione 7, caratterizzato dal fatto che la tubazione di scarico (12) ? associata al dispositivo (4) di controllo.
9. Procedimento per il trattamento di rifiuti medicinali, comprendente le fasi di:
a) disporre almeno un rifiuto medicinale in una cella di reazione;
b) se il rifiuto medicinale ? solido, aggiungere un liquido nella cella di reazione;
c) riscaldare almeno una porzione della cella di reazione in modo uniforme fino al raggiungimento di un valore predeterminato di pressione all?interno della cella di reazione;
d) mantenere un valore costante di temperatura della cella di reazione per un tempo predeterminato.
10. Procedimento secondo la rivendicazione 9, caratterizzato dal fatto di comprendere una fase di riscaldamento di un fluido a scambio termico, in particolare olio diatermico.
11. Procedimento secondo la rivendicazione 10, caratterizzato dal fatto di disporre almeno una porzione della cella di reazione nel fluido di scambio termico.
12. Procedimento secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti da 9 a 11, caratterizzato dal fatto di comprendere una fase di depressurizzazione della cella di reazione se la pressione all?interno della cella di reazione supera un valore predeterminato.
13. Procedimento secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti da 9 a 12, caratterizzato dal fatto di convogliare i gas presenti all?interno della cella di reazione in un almeno recipiente contenente un liquido, in particolare acqua, nella fase di depressurizzazione.
14. Procedimento secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti da 9 a 13, caratterizzato dal fatto di riscaldare almeno una porzione della cella di reazione in modo uniforme fino al raggiungimento di un valore di pressione sostanzialmente costante all?interno della cella di reazione.
15. Procedimento secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti da 9 a 14, caratterizzato dal fatto di mantenere la cella di reazione alla temperatura raggiunta al momento in cui la pressione risulta sostanzialmente costante.
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