Un convertidor de residuos es una máquina que se utiliza para el tratamiento y reciclaje de residuos sólidos y líquidos. Un convertidor es un sistema autónomo capaz de realizar las siguientes funciones: pasteurización de residuos orgánicos; esterilización de residuos patógenos o de riesgo biológico; trituración y pulverización de residuos hasta obtener un resultado irreconocible; compactación de basura; deshidratación . Debido a la amplia variedad de funciones disponibles en los convertidores, esta tecnología ha encontrado aplicación en diversos segmentos industriales productores de residuos. Los hospitales, las clínicas, las instalaciones de residuos municipales, las granjas, los mataderos, los supermercados, los puertos, los buques marítimos y los aeropuertos son los principales beneficiarios de la conversión de residuos in situ.
El convertidor es una evolución del autoclave , inventado por Sir Charles Chamberland en 1879, pero difiere de un autoclave de desechos en varias características clave. Mientras que el autoclave se basa en alta temperatura y presión para lograr la esterilización de desechos por calor húmedo , un convertidor opera en el rango de presión atmosférica. Las condiciones de sobrecalentamiento y la generación de vapor se logran mediante un control de presión variable, que oscila entre presión ambiental y negativa dentro de la celda de esterilización. La ventaja de este enfoque actualizado es una operación más segura y menos complicada que no requiere un recipiente a presión . Además, mientras que los autoclaves requieren una entrada de agua externa, los convertidores modernos utilizan el contenido de humedad ya presente en la celda de conversión para generar condiciones de esterilización con vapor. Cualquier agua que se introduzca en el proceso se puede reciclar en un sistema de circuito cerrado en lugar de arrojarse como aguas residuales. En general, el convertidor es una actualización simplificada, más limpia y más eficiente de la invención de Sir Charles.
La tecnología de conversión es una alternativa respetuosa con el medio ambiente a otros medios tradicionales de eliminación de residuos que incluyen la incineración , el arco de plasma y el vertido en vertederos, ya que la conversión de residuos genera una pequeña huella de carbono , evita emisiones contaminantes a la atmósfera y da como resultado un producto final utilizable, como biocombustible , abono de suelo o material de construcción (véase también Combustible derivado de residuos ).
La aplicación del convertidor es común en los centros de conversión de residuos centralizados, donde las máquinas grandes procesan los residuos a escala industrial. Los residuos sólidos urbanos (RSU ) o los residuos infecciosos, según el tipo de planta, se esterilizan y se convierten en un producto final orgánico e inorgánico esterilizado e inocuo. Las máquinas utilizadas en estas aplicaciones a gran escala procesan entre 1.000 y 4.000 kg de residuos por hora. Al final de cada ciclo, que dura tan solo media hora en los convertidores (que son capaces de triturar), el producto pulverizado, higienizado y deshidratado se descarga y se separa para otros usos. Una parte del producto se destina a su uso en la producción de pulpa, compostaje o combustible derivado de residuos.
Las aplicaciones fuera de los centros de tratamiento de residuos son cada vez más comunes debido a la portabilidad y simplicidad de los convertidores modernos. Los hospitales son un gran beneficiario de la tecnología de conversión, que permite el tratamiento inmediato de residuos peligrosos potencialmente infectados en su origen. Los hospitales y clínicas equipados para tener una huella de residuos peligrosos cero funcionan con un convertidor colocado en cada piso donde los artículos sanitarios de un solo uso, como agujas, bisturís, vendas y bolsas de sangre, se convierten inmediatamente en un producto inocuo. Además de la marcada mejora en el saneamiento, el tratamiento in situ de los residuos peligrosos permite ahorrar costes operativos en estas instalaciones. El gobierno de Toscana, Italia, por ejemplo, calculó una cifra anual de 8 millones de euros que se ahorraron al recurrir al tratamiento in situ de los residuos hospitalarios médicos.
Los supermercados y los productores de alimentos (que arrojan los residuos alimentarios no utilizados a los vertederos municipales a un ritmo alarmante para muchos conservacionistas) han encontrado una utilidad para la tecnología de conversión. Al procesar los residuos alimentarios no utilizados y en descomposición junto con los envases y otros desechos en el lugar, los supermercados han logrado mejoras en términos de costos de eliminación de residuos. Esto se suma a mejoras en la percepción pública, que había sido muy crítica con la cantidad de residuos que las tiendas de alimentos envían a los vertederos. Solo en el Reino Unido, 6,7 millones de toneladas métricas de residuos alimentarios terminan en los vertederos cada año, lo que da como resultado la emisión de 8 millones de toneladas métricas de CO2 .
Las granjas , los mataderos y otros productores de alimentos también están participando cada vez más en la conversión de residuos in situ. Las instalaciones de mayor tamaño, en particular, en las que el transporte de basura es una operación importante y costosa, tienen actualmente incentivos económicos y legislativos para pasar a operar sus propios convertidores. Las recientes iniciativas hacia tecnologías respetuosas con el medio ambiente o "verdes" han proporcionado incluso presupuestos gubernamentales para dichas instalaciones.
Los buques de guerra, los cruceros y las instalaciones en alta mar, como las plataformas de extracción de gas y las plataformas petrolíferas, son otra aplicación lógica de la tecnología de conversión. Debido a los largos períodos de aislamiento de los buques de navegación marítima y las plataformas en alta mar, existe el problema de cómo almacenar y eliminar los desechos de una manera eficiente e higiénica. La legislación mundial sobre vertidos al mar es estricta y no permite, bajo severas sanciones, que ningún buque o embarcación arroje desechos, aguas grises o incluso agua de lastre que se haya recogido en una ubicación geográfica remota debido al peligro de contaminación biológica. Los desechos generados por los barcos se almacenan y eliminan en instalaciones de eliminación de desechos portuarias o se pueden convertir directamente en el buque para un almacenamiento más fácil y, en ocasiones (dependiendo de la composición de los desechos), para obtener combustible adicional.
El convertidor es una de las "tecnologías verdes" disponibles hoy en día para el tratamiento de residuos. El uso de la conversión de residuos en biocombustibles , materiales de construcción y abono orgánico para el suelo tiene un impacto ambiental positivo claro y definido. En 2009, un número cada vez mayor de exportadores de residuos de todo el mundo tienen dificultades para encontrar compradores para su carga. Cada vez más gobiernos locales y nacionales también están recurriendo a la tecnología de reciclaje y conversión para aliviar la presión sobre los vertederos ya llenos o sobresaturados. La conversión de residuos, aumentada por los métodos de reciclaje tradicionales, permite ahora reutilizar de alguna manera casi el 99% de todos los residuos sólidos urbanos, lo que reduce drásticamente la demanda de vertederos.
En 1980, sólo se reciclaba alrededor del 10% de los residuos sólidos urbanos , y el producto consistía principalmente en papel y vidrio reciclado. Con el uso generalizado de autoclaves, ese porcentaje aumentó a un significativo 45% en el año 2000, cuando el compostaje y la recuperación de energía se hicieron más comunes. Con la evolución del autoclave y la llegada de los convertidores, surgen nuevos usos de los productos convertidos de forma continua. Algunas aplicaciones que se implementaron recientemente son: el compostaje y la combinación con fertilizantes agrícolas, materiales de construcción como aditivos para hormigón , combustible de gasificación y aditivos para pellets de hornos/calderas. Las dos últimas son opciones de recuperación de energía que sólo se aceptaron a gran escala una vez que se demostró que el producto se quemaba de forma limpia y dentro de las regulaciones de emisiones de la EPA . Un hecho notable sobre la recuperación de energía es que, aunque algunos residuos ya se reutilizaban de esta manera ya en 1980, la generación actual de convertidores produce combustible de biomasa que se quema exponencialmente más limpio que los residuos incinerados de esa época.
Se han incorporado mejoras respetuosas con el medio ambiente en el diseño de los convertidores, basadas en las lecciones aprendidas de tecnologías anteriores. Las nuevas máquinas funcionan con mucha menos energía que los grandes autoclaves de tipo recipiente a presión y se pueden conectar a fuentes de alimentación de 400 V o funcionar con un pequeño motor como unidades independientes. Como resultado de esto, se hizo posible un nuevo grado de portabilidad y ahora instalaciones como los hospitales están colocando unidades del tamaño de un lavavajillas en cada departamento. Un avance importante que permitió una tecnología más eficiente y ecológica es la capacidad de los convertidores modernos de transferir energía mecánica y fuerza de fricción sobre la masa de desechos en energía térmica que se utiliza en los procesos de pasteurización y esterilización.
Un ciclo típico de tratamiento comienza con la carga de material de desecho sin clasificar y termina con la descarga de un polvo seco (producto), que ahora posee características nuevas que el material de entrada no tenía. La basura se carga en una cámara, también llamada celda de conversión, a mano o mediante el uso de un elevador de carga o una cinta transportadora, dependiendo de la aplicación y el nivel de toxicidad/peligro asociado con el manejo de los residuos. El lote anterior de producto postratamiento se retira y se inicia un nuevo ciclo a través de un panel de control electrónico. Los convertidores modernos son completamente automáticos y terminarán el ciclo controlado por computadora de forma autónoma, a menos que ocurra una falla.
Las condiciones precisas necesarias para lograr la pasteurización y la esterilización se controlan mediante un controlador lógico programable (PLC) en intervalos de milisegundos. Este nivel de control en las unidades modernas ha permitido simplificar la tecnología de los autoclaves hasta el punto en que no se necesitan recipientes a presión pesados y potencialmente peligrosos, y las condiciones de esterilización se alcanzan presionando la celda de conversión y continuando la evaporación de la humedad del producto bajo presión negativa . El resultado es una máquina estadísticamente más segura y confiable, que también es más pequeña y liviana que los autoclaves más antiguos.
El ciclo de conversión consta de varios pasos o fases secuenciales. Primero, los desechos se muelen y se pulverizan hasta obtener una mezcla irreconocible mediante una combinación de cuchillas de acero endurecido fijas y accionadas. Luego, la mezcla se calienta mediante la inyección de vapor y también mediante el calor generado por las fuerzas de fricción de la fase de molienda. La temperatura exacta requerida para pasteurizar, y en la fase posterior para esterilizar los desechos, se mantiene durante un tiempo que permite una reducción de 18 log 10 en los microorganismos. Para eliminar la cantidad requerida de microorganismos exigida por las regulaciones gubernamentales, se requiere una saturación completa de la materia de desecho con vapor sobrecalentado durante un tiempo mínimo, también regulado por las agencias ambientales. El convertidor moderno alcanza la saturación en 10 a 15 minutos debido al alto grado de pulverización que precede a la fase de esterilización, mientras que los modelos más antiguos requerían hasta varias horas para saturar y esterilizar la misma carga.
El ciclo finaliza con una fase de enfriamiento, durante la cual el producto continúa deshidratándose. Al alcanzar una temperatura en la que el producto puede manipularse sin peligro, cercana a la temperatura ambiente, el ciclo se detiene automáticamente. El producto final se expulsa a una bandeja que luego se puede sacar para almacenar. Todo el proceso y las estadísticas se registran y almacenan en la memoria de la computadora para mantener registros.
Los transformadores de residuos tienen competencia indirecta, ya que existen muchos modos de eliminación de residuos disponibles en el mercado. Sin embargo, la mayoría de las tecnologías "competidoras" se pueden agregar a un proceso de conversión de residuos más amplio que generalmente colocará al transformador de residuos a la vanguardia de una cadena de suministro para la conversión de residuos en el sitio en un material a granel desinfectado y deshidratado. Después del procesamiento, el material a granel seguirá una de varias rutas de proceso; consulte la sección Aplicaciones.
Las plantas de gasificación por arco de plasma pueden procesar todo tipo de residuos bajo el calor extremo que emana de las antorchas de plasma que están en contacto con los desechos. Las plantas de arco de plasma producen dos tipos de productos: gas de síntesis, que se recoge para su uso como combustible, y un sólido compuesto que tiene algunas propiedades del plástico y también se puede reciclar para su uso en bienes de consumo. Las plantas de gasificación y arco de plasma son instalaciones muy complejas y solo compiten con la tecnología de conversión a nivel de convertidores de tamaño industrial. Las dos tecnologías aún se pueden utilizar en serie esterilizando y aligerando los residuos en el lugar, antes de enviarlos a una planta de gasificación para la extracción de gas de síntesis. De esta manera, los costos de transporte y almacenamiento se mantienen bajos al mismo tiempo que se mantiene una operación más higiénica. Agregar un convertidor de residuos al principio de un proceso de gasificación teóricamente producirá menos emisiones y un producto final más limpio y utilizable.
La esterilización por microondas y otros métodos de irradiación se ha utilizado para esterilizar materiales con riesgo biológico en grandes cantidades, pero todos estos métodos presentan importantes inconvenientes en comparación con los convertidores. Las plantas de irradiación son grandes instalaciones que son caras de construir y mantener, y deben ser necesariamente centros de operaciones como parte de una cadena de suministro más grande. También existe un riesgo para la salud y un peligro de exposición a material radiactivo en las instalaciones que utilizan fuentes de energía para la generación de rayos gamma y otros tipos de radiación. En general, la tecnología de microondas e irradiación se utilizaba para tratar residuos patógenos peligrosos antes de la adopción generalizada de la esterilización por calor húmedo que utilizan tanto los autoclaves como los convertidores. Estas soluciones han quedado fuera del uso generalizado debido a su alta complejidad y costos operativos.
La introducción de los autoclaves fue un gran paso en la dirección del tratamiento generalizado de los residuos, y hoy en día existen muchas formas funcionales de autoclaves en funcionamiento en vertederos y centros de tratamiento de todo el mundo. Algunas características comunes de los autoclaves que los diferencian de las tecnologías de la competencia son las siguientes: Los autoclaves emplean el método de calor húmedo para esterilizar y desactivar los residuos en un gran recipiente a presión donde se inyecta vapor saturado. El producto final se desinfecta por completo e incluso los residuos que antes eran biopeligrosos se pueden desechar en un vertedero municipal normal. Los autoclaves emplean el mismo método de esterilización que los convertidores, pero lo hacen utilizando equipos más grandes y complejos que también tienen mayores requisitos de seguridad y consumo de energía. En la mayoría de los casos, los autoclaves son operaciones radiales que requieren centros de tratamiento regionales y una cadena de suministro.
La incineración y la compactación han sido tradicionalmente opciones de tratamiento y todavía compiten con tecnologías más nuevas en virtud de tener un historial probado. Estas soluciones son ampliamente reconocidas como obsoletas debido a su impacto en la biosfera; mientras que la compactación casi no tiene efecto en el objetivo a largo plazo de reducir el vertido de residuos, la incineración ha sido notoria por contaminar la atmósfera. Si bien la incineración es popular por su capacidad para recuperar energía de los residuos, ha sido ampliamente debatida y regulada para preservar el aire limpio. Una solución que se ha instituido para actualizar la tecnología de incineración es agregar estaciones de conversión a la cadena de suministro de RDF de combustión limpia, de combustible derivado de residuos. Esto, junto con filtros avanzados y depuradores de condensación, pudo hacer que la recuperación de energía de los residuos sea una solución factible y ecológica.
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