Tractament de residus de gasificació per arc de plasma

Gasificació d’arc de plasma (PAG), tecnologia de tractament de residus que utilitza una combinació d’electricitat i altes temperatures per convertir els residus municipals (escombraries o escombraries) en subproductes utilitzables sense combustió (cremar). Tot i que de vegades es confon la tecnologia amb la incineració o la crema de brossa, la gasificació plasmàtica no crema els residus com ho fan els incineradors. En canvi, converteix els residus orgànics en un gas que encara conté tota la seva energia química i calorífica i converteix els residus inorgànics en un vidre inert vitrificat anomenat escòria. El procés pot reduir el volum de residus enviats als abocadors i generar electricitat.

Procés

En el procés PAG, un gasificador d'arc elèctric passa un corrent elèctric de molt alta tensió a través de dos elèctrodes, creant un arc entre ells. El gas inert, que es troba a alta pressió, passa a través de l’arc elèctric en un recipient tancat (anomenat convertidor de plasma) de residus. Les temperatures de la columna d’arc poden arribar a superar els 14.000 ° C, més calorosos que la superfície del Sol. Exposat a aquestes temperatures, la majoria dels residus es transformen en gas consistent en elements bàsics, mentre que les molècules complexes es descomponen en àtoms individuals.

Els subproductes de gasificació d'arc de plasma consisteixen en els següents:

• Syngas, que és una barreja d’hidrogen i monòxid de carboni. Els residus, inclosos els plàstics, contenen altes quantitats d’hidrogen i monòxid de carboni, i la taxa de conversió d’aquests materials en síngas pot superar el 99 per cent. Abans que les síntesis puguin ser utilitzades per a l’energia, s’ha de netejar de materials nocius com el clorur d’hidrogen. Un cop netejades, les síntesis es poden cremar com a gas natural, amb una part destinada a alimentar la planta de gasificació amb arc de plasma i la resta es ven a empreses de serveis, que també la fan servir per produir electricitat.

• L’escòria, que és un residu sòlid que s’assembla a l’obsidiana, es pot netejar de contaminants, inclosos metalls pesants com el mercuri i el cadmi, i processar-los en maons i grava sintètica.

• Calor residual, que emana del procés i es pot utilitzar per produir vapor per a la generació elèctrica.

La composició del flux de residus pot afectar l'efectivitat del procediment de gasificació. Les escombraries amb alts materials inorgànics, com ara metalls i residus de construcció, produiran menys síngas, que és el subproducte més valuós i més escòria. Per això, en determinades configuracions pot valer la pena presortir el flux de residus. Si es poden triturar els residus abans d’entrar a la cambra de gasificació, es millora l’eficiència de la PAG.

Cost i benefici econòmics

PAG sembla que ofereix un potencial important per reduir els residus d'abocadors i convertir les escombraries en productes útils. No obstant això, els seus costos i els impactes mediambientals han complicat els esforços per construir instal·lacions PAG. L’enterrament de les escombraries als abocadors segueix sent relativament barat en comparació amb l’ús de PAG per reduir els residus sòlids que hi resideixen. (Un estudi dels abocadors de 2007 a Hamilton, Ontario, Canadà, va assenyalar que el cost per als municipis va ser de 35 dòlars la tona per enterrament de residus, enfront dels 170 dòlars la tona per al processament de PAG.)

Les instal·lacions petites funcionen a diversos països per disposar de materials perillosos, com ara armes químiques i cendres incineradores. Entre les instal·lacions experimentals més destacables es troben les plantes de la Universitat Nacional Cheng Kung de Taiwan, a la ciutat de Tainan, que processa 3-5 tones mètriques (3,3–5,5 tones curtes) de residus al dia, i Utashinai, Japó, que processa 150 tones mètriques (165 tones curtes) per dia. S'han proposat diverses instal·lacions a gran escala als Estats Units i altres països; tanmateix, el desenvolupament d’instal·lacions municipals més grans no han avançat en l’etapa pilot. Tot i que no es construeixen instal·lacions a gran escala, els defensors asseguren que la tecnologia pot ser especialment rendible per a la manipulació de residus i materials de construcció de residus mèdics i de refineria, ja que cobren taxes elevades d’eliminació per a l’operador i produeixen nivells elevats de calor. produir electricitat.