WO2023099807A1 - Instalación y procedimiento de captación de microplásticos y microfibras - Google Patents

Instalación y procedimiento de captación de microplásticos y microfibras Download PDF

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WO2023099807A1
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Pascual Martínez Ibáñez
Enrique MONTIEL PARREÑO
José María COSTA BOTEY
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Desinope 323, S.L
Augusto Bellini, S.L.
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Definitions

  • the present invention can be included within the technical field of facilities and procedures for washing textiles, synthetic or natural materials and/or garments, of the type that are equipped with reactors or thermal devices configured to minimize the discharge of microparticle residues, microplastics and microfibers from said textiles, synthetics, garments, etc.
  • the object of the invention is an installation and a procedure that make use of the process water 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 the microparticles, microplastics and microfibers released in the reactor.
  • micro plastics 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 fast they move out of the plastic flecks and how fast the flecks travel through our bodies — factors that researchers are only just understanding. starting to study.
  • Zooplankton for example, one of the smallest marine organisms, grows more slowly and reproduces 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 reproductive problems are caused by zooplankton not eating enough food.
  • 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 the resulting adults were smaller. The fibers were not ingested, but the researchers found that they interfered with swimming and identified deformities in the bodies of the organisms. Another 2019 study found that adult Pacific mole crabs (Emerita analoga) exposed to fibers lived shorter lives.
  • Cora Balls Another known product is the coral-shaped balls commercially known as “Cora Balls”. These balls are made from recycled plastic. The coral-shaped ball traps microfibers, and is disposed of in the trash. It is stated in the product information that Cora balls last for years. They are capable of retaining about 26% of the microfibers in the middle garments. Another similar product is the “Katinax" balls.
  • Some discharge filters such as the one for the LINT LUV-R washing machine, are installed in the discharge line of the washing machine.
  • the above mentioned filter is stainless steel and is cleaned as needed, all microfibers being disposed of in the trash.
  • the filter is not disposable.
  • a first aspect of the present invention describes a collection facility for micro plastics and microfibers from washing textiles, synthetic or natural materials, and garments, in which the facility in turn comprises one or more washing modules, and where said facility also includes:
  • HTC hydrothermal thermal carbonization
  • HTL hydrothermal liquefaction reactor
  • a substantially solid char comprising substances and chemical species from the thermal decomposition of the microparticles, microplastics and microfibers in the reactor.
  • the reactor can generate a resulting output flow that can contain an organic phase (fat, for example), partially or totally immiscible with the washing water, so that the HTC or HTL reactor is It behaves like a phase separator device (which, in the case of fats, can later be collected and recovered).
  • an organic phase fat, for example
  • the HTC or HTL reactor is It behaves like a phase separator device (which, in the case of fats, can later be collected and recovered).
  • the reactor can help to separate between the grease and the water, and this occurs at temperatures not so high as for carbonization. If there are fats or an 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.
  • 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 aforementioned conditions, allow the transformation of waste from textiles, synthetic or natural materials and garments in the washing stage, in a stabilized carbonaceous residue in a substantially solid state and easily disposed of.
  • HTC Hydrothermal Thermal Carbonisation
  • HTL Hydrothermal liquefaction
  • the substances derived from the thermal decomposition of microparticles, microplastics and microfibers, both synthetic and natural are constituents of said carbonaceous residue.
  • the reactor can serve a plurality of washing modules, for example, in an industrial laundry where the washing machines are making cycles 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 degradative or separative objective that you want to achieve.
  • each facility can comprise at least one HTC type reactor and another HTL reactor, each configured to operate with the process water from one or more washing modules.
  • each reactor works discontinuously.
  • the reactors could work continuously, being of the type of extrusion cylinder, compression cylinder or others that allow working not by washing batches but continuously and fed by various modules or independent facilities. .
  • Each washing module can comprise a pre-wash device, a washing device and/or a bleaching device. Said devices can be connected in parallel so that the added output flows result in the flow of process water, in the case of only being a single washing module. In the case of several washing modules, the washing water can go independently to different reactors or join and feed a single reactor.
  • the installation can 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. Additionally, the installation can also have a second heat exchanger fed with the flow of heated water and with the process water, giving rise to a heating of the process water before being introduced into the reactor and a flow of chilled water
  • the installation includes a final tank that stores the output flow from the reactor.
  • said resulting flow is no longer passed through the second heat exchanger but is passed through a separation or filtering module of the aqueous phase of the organic one, in such a way that on one hand 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.
  • the installation can be equipped with a post-washing module that includes at least one spin-drying device and a rinsing device for the garments coming from the washing module.
  • 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 outlet flow from the post-wash module to the final tank of the installation. , so that said final tank stores both post-wash water and the output flow from the reactor.
  • 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 input flow in the post-wash module, thus forming a closed hydraulic circuit.
  • the installation may have one or more sensors arranged along the ducts of the installation, which measure water losses in the closed hydraulic circuit, said one or more sensors communicated with a control device that is in turn operatively 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 said losses.
  • a procedure for capturing microplastics and microfibers from washing textiles, synthetic or natural materials, and garments comprises the steps of: a.) washing the garments in one or more washing modules using at least one input water flow, and giving rise to process waters that come out of the washing module, b.) feeding a hydrothermal thermal carbonization (HTT) or hydrothermal liquefaction (HTL) reactor with the process waters, c.) operate said reactor at temperatures between 100-500°C, for a residence time of between 1 and 3 hours and at variable pressures,
  • HTT hydrothermal thermal carbonization
  • HTL hydrothermal liquefaction
  • the above-described process can comprise a stage d.) of obtaining a substantially solid carbonaceous residue comprising substances and chemical species from the thermal decomposition of the microparticles, microplastics and microfibers in the reactor.
  • the procedure described above allows, in a single operation, the elimination of both microparticles, microfibers and microplastics as well as the residues generated by the agents added in the washing and bleaching stages, including the dirt dragged by washing, soaps, etc As a consequence, it also makes it possible to dispense with water treatment stages or their discharge, as occurs in most of the installations known in the state of the art.
  • the washing stage can comprise a prewash stage, a washing stage and a bleaching stage. Consequently, the process waters may contain traces of detergents, in addition to the aforementioned microparticles, microplastics and microfibers.
  • the HTC reactor works at temperatures 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 -screw or plunger, for example- or a combination of 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 of the system and of 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 higher overpressures in the reactor.
  • the time of Residence 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.
  • the steam flow resulting from the treatment in the HTC reactor passes through a first heat exchanger, through which a water flow is also circulated, for example mains water, which can be the water inlet. mentioned above, the latter 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 inlet flow for washing in the washing module.
  • a water flow for example mains water, which can be the water inlet. mentioned above, the latter 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 inlet flow for washing in the washing module.
  • the method may comprise feeding a heat exchanger with the steam flow and with a water flow that is heated by the steam flow, giving rise to a heated water flow and a cooled steam flow.
  • it may comprise an additional stage 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 stage b.) and to a chilled water flow, and introducing the chilled water flow into the one or more wash modules.
  • the reactor can be fed back with the flow of steam cooled in the first heat exchanger.
  • the method comprises circulating the outlet flow from the reactor to a final tank.
  • the procedure can also include rinsing steps, softener application, and spinning.
  • the procedure would include the stages of:
  • the method comprises measuring water losses in the closed post-wash circuit and introducing the rinse water flow in the post-wash module only when it is necessary to compensate said losses.
  • the implementation does not include the post-wash stages (rinse, softener and spin), then the residual fluid stored in the final tank is eventually reintroduced into the wash module.
  • 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.
  • 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.
  • the invention describes a facility (13) for washing textiles, synthetic or natural materials and garments and capture microparticles, microplastics and microfibers from them, in which
  • the facility (13) in turn comprises a washing module (1), and a hydrothermal thermal carbonization reactor (4) HTTC 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 optimum temperatures 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 in whole or in part by substances formed during the thermal decomposition of microparticles, microplastics, and microfibers released during the laundering process.
  • the washing module (1) is equipped with at least one pre-wash 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).
  • the installation 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 flow of heated water (8') and a flow of cooled steam (5').
  • the installation (13) also includes a second heat exchanger (7) supplied with the flow of heated water (8') and with process water (3), giving rise to heating the process water (3) before being introduced into the reactor (4) and at a flow rate of chilled water (8”).
  • the installation includes a final tank (9) that stores a reactor output flow (5") as shown in Figures 1 and 2.
  • FIG. 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 spin device and one rinsing device for the garments. coming from the washing module (1), where said post-washing module (10) initially uses a rinsing flow (11) to carry out the post-washing,
  • the post-washing module (10) comprises, in turn:
  • a second aspect of the invention has as its object, as can be 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 comprises the steps of: a.) washing the garments in one or more washing modules (1) using for this purpose at least one inlet water flow (2), and giving rise to a process water outlet flow (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.) obtaining a substantially solid carbonaceous residue comprising substances and chemical species from the thermal decomposition of microparticles, microplastics and microfibers in the reactor (4).
  • HTT hydrothermal thermal carbonization
  • HTL hydrothermal liquefaction
  • the procedure also includes the steps of: d.) feeding a heat exchanger (6) with the flow resulting from the reactor ( 5) and with a flow of water (8) that is heated by the flow resulting from reactor (5) giving rise to a flow of heated water (8') and a flow of cooled steam (5').
  • the procedure comprises the stage of: e) feeding a second heat exchanger (7) with the flow of heated water (8') and with the process water (3), giving rise to to a heating of the process waters (3) before being introduced into the reactor (4) in stage b.) and to a flow of cooled water (8”), and f.) to introduce the flow of cooled water (8 ”) in the one or more washing modules (1).
  • the procedure comprises reintroducing the flow resulting from reactor (5) into the reactor (4) after stage e), and channeling an output flow from the reactor (5') to the outlet from the reactor (4) to a final tank (9) once the reactor (4) has finished a work cycle.
  • the fluid stored in the storage tank (9) is recirculated to the washing module (1), the only water losses being those due to that absorbed by the clothes.
  • the procedure comprises the step of measuring water losses in the washing module (1) and supplying the inlet flow of water (2) to the washing module (1) only when it is necessary to compensate said losses.
  • Figure 2 describes a second preferred embodiment of the installation (13) which in turn comprises the stage of g.) rinsing and spinning the garments from one or more washing modules (1) in a post-wash module (10). ), initially using a rinse water flow (11),
  • Said post-wash stage (10) in a preferred embodiment further comprises the steps of: h.) pumping a post-wash outlet flow (12) and channeling it from an outlet conduit of the post-wash module ( 10) to the final tank (9), so that said final tank (9) stores both the outlet flow (12) and the reactor outlet flow (5"), i.) pumping the stored waters (12, 5”) in the final tank (9) to the post-wash module (10) and use at least part of said stored fluid as inlet flow of the post-washing module (10) in stage g.), thus forming a closed post-washing circuit.
  • the procedure comprises measuring water losses in the closed post-wash circuit and feeding the rinse water flow (11) into the post-wash module.

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Abstract

Instalación (13) y procedimiento asociado de captación de micro plásticos y microfibras procedentes del lavado de textiles, materiales sintéticos o naturales y prendas, en el que la instalación (13) comprende uno o más módulos de lavado (1) y la instalación (13) comprende al menos un reactor (4) de carbonización térmica hidrotermal (HTC) o un reactor de licuefacción hidrotermal (HTL), donde dicho reactor (4) recibe una tubería que canaliza unas aguas de proceso (3) procedente del lavado efectuado en uno o más módulos de lavado (1), y donde dicho reactor (4) opera a temperaturas de entre 100- 500°C, durante un tiempo de residencia de entre 1 a 3 horas y a presiones variables, obteniendo así 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 (4).

Description

INSTALACIÓN Y PROCEDIMIENTO DE CAPTACIÓN DE MICROPLÁSTICOS Y
MICROFIBRAS
D E S C R I P C I Ó N
OBJETO DE LA INVENCIÓN
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.
ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN
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.
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.
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. 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.
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.
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.
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.
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.
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.
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”.
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.
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.
Un ejemplo de lo arriba mencionado es el documento WO2019017848. Además, tampoco hace referencia al filtrado de las microfibras.
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.
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. 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.
DESCRIPCIÓN DE LA INVENCIÓN
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:
- 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.
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.
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).
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.
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. 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.
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.
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.
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.
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.
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. 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.
En una realización preferente, la instalación comprende un depósito final que almacena el caudal de salida de reactor.
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.
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.
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.
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 postlavado formando asi un circuito hidráulico cerrado.
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. 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: 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, b.) alimentar un reactor de carbonización térmica hidrotermal (HTT) o de licuefacción hidrotermal (HTL) con las aguas de proceso, 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,
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
El reactor puede ser realimentado con el caudal de vapor enfriado en el primer intercambiador de calor.
Además, el procedimiento comprende circular el caudal de salida del reactor hasta un depósito final.
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 tomo al 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:
- aclarar y centrifugar las prendas procedentes del módulo de lavado en un módulo de post-lavado, utilizando inicialmente un caudal de agua de aclarado, - 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 asi un circuito cerrado de post-lavado.
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.
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.
DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOS
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:
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.
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.
REALIZACIÓN PREFERENTE DE LA INVENCIÓN
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. Tal y como se ¡lustra 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 microparticulas, 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 microparticulas, microplásticos y microfibras liberadas durante el proceso de lavado.
Adicionalmente, en la realización preferente ¡lustrada 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).
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’).
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”).
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.
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,
En la segunda realización preferente de la instalación (13), el módulo de post-lavado (10) comprende a su vez:
- un elemento de bombeo (17) que impulsa unas aguas de salida (12) del módulo de post-lavado (10) hasta el depósito final (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.
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).
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.
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’).
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).
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.
En la primera realización preferente siendo descrita, desprovista de módulo de postlavado (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.
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.
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),
Dicha etapa de post-lavado (10) en una realización preferente comprende, además, las etapas de: 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”), 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.
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.

Claims

R E I V I N D I C A C I O N E S
1 Instalación (13) de captación de micro plásticos y microfibras procedentes del lavado de textiles, materiales sintéticos o naturales y prendas, en la que la instalación (13) comprende a su vez uno o más módulos de lavado (1), y donde dicha instalación (13) está caracterizada porque comprende, además:
- al menos un reactor (4) del tipo de carbonización térmica hidrotermal (HTC) o un reactor de licuefacción hidrotermal (HTL), donde dicho reactor (4) recibe una tubería que canaliza unas aguas de proceso (3) procedente del lavado efectuado en uno o más módulos de lavado (1), donde dicho reactor (4) opera a temperaturas de entre 100-500°C, durante un tiempo de residencia de entre 1 a 3 horas y a presiones variables.
2.- La instalación (13) de la reivindicación 1 , en el que el reactor (4) tras uno o más ciclos de trabajo da lugar a un residuo carbonoso dentro del mismo, dicho residuo carbonoso sustancialmente sólido comprende sustancias y especies químicas procedentes de la descomposición térmica de las micropartículas, micro plásticos y microfibras.
3.- La instalación (13) de la reivindicación 1 , en la que el reactor (4) tras uno o más ciclos de trabajo da lugar a un caudal resultante de reactor (5) a la salida de éste, donde dicho caudal resultante de reactor (5) comprende sustancias orgánicas total o parcialmente inmiscibles con el agua o vapor comprendido en el mismo, actuando el reactor (4) como un separador de fases.
4.- La instalación (13) de la reivindicación 1 , en la que cada uno o más módulos de lavado (1) comprenden un dispositivo de prelavado (14), un dispositivo de lavado (15) y un dispositivo de blanqueo (16).
5.- La instalación (13) de la reivindicación 1 , que comprende, además:
- un primer intercambiador de calor (6) alimentado con un caudal resultante de reactor (5) y con un caudal de agua (8), dando lugar a un caudal de agua calentado (8’) y a un caudal de vapor enfriado (5’).
6.- La instalación (13) de la reivindicación 5, que 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”)-
7 La instalación (13) de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 o 6, que comprende un depósito final (9) que almacena un caudal de salida de reactor (5”) una vez el reactor (4) ha acabado un ciclo de trabajo.
8.- La instalación (13) de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 7, que comprende, además:
- un módulo de post-lavado (10) que comprende al menos un dispositivo de centrifugado y un dispositivo de aclarado para las prendas procedentes de los uno o más módulos de lavado (1), donde dicho módulo de post-lavado (10) utiliza inicialmente unas aguas de aclarado (11) para efectuar el post-lavado,
- un elemento de bombeo (17) que impulsa unas aguas de salida (12) del módulo de post-lavado (10) hasta el depósito final (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 asi un circuito cerrado.
9.- La instalación (13) de la reivindicación 8, que comprende, además, un sensor que mide pérdidas de agua en el circuito cerrado, dicho sensor comunicado 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 aguas de aclarado (11) únicamente cuando sea necesario compensar dichas perdidas.
10.- 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: 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,
11.- El procedimiento de la reivindicación 10, que comprende, además, una etapa d.) de obtener un residuo carbonoso sustancialmente sólido dentro del reactor (4), donde dicho residuo carbonoso comprende sustancias y especies químicas procedentes de la descomposición térmica de ias micropartículas, micro plásticos y microfibras en el reactor (4).
12.- El procedimiento de la reivindicación 11 , que comprende, además, una etapa de retirar el residuo carbonoso del reactor (4) cada uno o más ciclos de trabajo de dicho reactor (4).
13.- El procedimiento de la reivindicación 10 o 11 , que comprende obtener un caudal resultante de reactor (5) a la salida de éste, que comprende sustancias orgánicas total o parcialmente inmiscibles con el agua o vapor comprendido en el mismo, actuando el reactor (4) como un separador de fases.
14.- El procedimiento de la reivindicación 10, que 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 un caudal resultante de reactor (5) dando lugar a un caudal de agua calentado (8') y a un caudal de vapor enfriado (5’).
15.- El procedimiento de la reivindicación 14, que comprende, además, 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”), f.) introducir el caudal de agua enfriado (8”) en los uno o más módulos de lavado (1).
16.- El procedimiento de la reivindicación 15, que comprende alimentar el reactor (4) con el caudal de vapor enfriado (5’).
17.- El procedimiento de la reivindicación 16, que comprende medir perdidas de agua en los uno o más módulos de lavado (1) y alimentar caudal de entrada (2) en dichos módulos de lavado (1) únicamente cuando sea necesario compensar dichas perdidas.
18.- El procedimiento de la reivindicación 16, que comprende, además, canalizar un caudal de salida de reactor (5”) hasta un depósito final (9) una vez el reactor (4) ha acabado un ciclo de trabajo.
19.- El procedimiento de ia reivindicación 18, que comprende, además, ias etapas de: g.) adarar y centrifugar ias 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), 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 de postlavado (12) como el caudal de salida de reactor (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.
20.- El procedimiento de la reivindicación 19, que comprende, además, 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.
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