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Title:
ORGANIC INDUSTRIAL ABSORBENT AND PRODUCTION METHOD THEREOF
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2004/050267
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to a method of obtaining an absorbent product from recycled solid waste matter consisting of paper, textiles and plant residues, said product being intended to gather up substances which are less dense than water. According to the invention, the pulp is obtained by treating the aforementioned residues according to type and under specific conditions such that the product thus obtained can be used to: (i) gather up liquid substances with densities less than that of water, such as petroleum, the derivatives thereof and/or vegetable oils; and (ii) recover said substances cleanly and safely. The inventive absorbent is particularly suitable for gathering up spilled crude oil or the derivatives thereof, thereby reducing the general environmental impact of same.

Inventors:
FORERO MONSALVE CARLOS FELIPE (CO)
Application Number:
PCT/IB2002/005223
Publication Date:
June 17, 2004
Filing Date:
November 29, 2002
Export Citation:
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Assignee:
FORERO MONSALVE CARLOS FELIPE (CO)
International Classes:
C02F1/68; C05F17/00; C09K3/32; C02F1/28; (IPC1-7): B09B3/00; C09K3/32
Foreign References:
DE3916131A11990-11-22
US6017475A2000-01-25
US4815668A1989-03-28
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Claims:
REIVINDICACIONES
1. El proceso para la obtención del adsorbente, para recoger sustancias liquidas menos densas que el agua se caracteriza por comprender las siguientes etapas : (a) etapa la selección de la materia prima desde los desechos sólidos, ellos son los derivados del papel, cartones, ropas usadas, desechos textiles, residuos vegetales fibrosos, maderas, vástagos y hojas de plátano, cáscaras de frutos, ameros, y demás derivados de productos agrícolas ; (a') sub. etapa en la que se divide esta materia prima en subgrupos según su origen de la siguiente manera : . Derivados de papel, periódicos, cartón, cartulinas, plegadizos, papel carbón. Derivados de papel combinado con plástico y aluminio, adhesivos, empaques de leche (tetrapak). Derivados textiles : los que son de origen de algodón, linos, provenientes de prendas usadas y recortes de la industria de la confección. Derivados de productos agrícolas : bagazos, vainas de frutas, hojas, maderas, desechos de cosechas de algodón, trigo, cebada, coco, yuca etc., luego se procede a realizar el cortado, molido, desfibrado y picado, estos pasos se realizan por separado y simultáneamente para cada una de las subdivisiones de la materia prima. (b) segunda etapa el material seleccionado se pasa a una banda transportadora, se verifica que no contenga materiales extraños o diferentes a los dispuestos para el siguiente paso. (c) la tercera etapa se efectúa la trituración, se deben reducir los tamaños del material de 3 a 5 centímetros cuadrados, de la siguiente manera : Cortado para los derivados del papel, en tiras de centímetro. El molido se realiza para los materiales como papeles combinados con plásticos, papel aluminio, adhesivos, papel carbón, dichos materiales se reducen a un tamaño de 5 a 6 mm por medio de un molino de impacto. El desfibrado se efectúa con máquinas de corte y desgarrado para materiales textiles, estos han sido previamente seleccionados a mano y separados de cuerpos extraños como botones, broches, grapas, cremalleras etc., también se separan las telas sanforizadas y se retiran los elásticos. El picado se realiza a los materiales derivados de productos agrícolas, previamente secados y separados por clase, para ser reducidos a un tamaño de 6 mm ; {d) la cuarta etapa, básica en el proceso consiste en la maduración, que se lleva a cabo en tanque cerrado, la cual comprende : primero el pulpeo, donde el material triturado y seco se trata agregando la cantidad suficiente de agua y licor químico a una temperatura determinada. Segundo el batido o agitación continua de la mezcla que le imparte características al producto y tercero la refinación. La pulpa debe contener un humedad del 10% ; (e) la quinta etapa es la de el secado del material proveniente de la etapa anterior ; (fila sexta etapa consiste en la formulación del producto final, libre de humedad donde se mezclan en partes iguales las pulpas provenientes de papel, textiles y vegetales, para luego pasarlos a la máquina cardadora primero por un díámetro de 4 mm y luego por uno de 2 mm.
2. Proceso de la reivindicación 1, caracterizado por que el licor químico es seleccionado de soluciones de hidróxido de sodio o carbonato de sodio.
3. Proceso de la reivindicación 1, caracterizado por que la etapa de refinamiento consiste en retirar mediante sucesivos lavados los materiales que afectan la eficacia del adsorbente como almidones, azúcares, gomas, tintas así como también los objetos que se hayan pasado en las etapas anteriores, en esta etapa las fibras se lavan y si es necesario se tratan con silicato de sodio para llegar a un pH neutro, se peinan y se reduce su longitud.
4. Proceso de la reivindicación 1, caracterizado por que la etapa de maduración va de acuerdo al tipo de material y se realiza de acuerdo con las siguientes condiciones : . Para textiles 35 Kg/L de agua, 5% licor químico, 85°C de temperatura, pH 8, presión interna del sistema 2,1 Kg/cm2 y un tiempo de 240 minutos. Para papeles 20 Kg/L de agua, 3% de licor químico, 60°C de temperatura, pH 6, presión interna del sistema 1,8 Kg/cm2 y un tiempo de 60 minutos. Para materiales vegetales 25 Kg/L de agua, 20% de licor químico, 135°C de temperatura, pH 9, presión interna del sistema 2,9 Kg/cm2 y un tiempo de 480 minutos.
5. Proceso de la reivindicación 1, caracterizado porque la etapa de secado del material se realiza con circulación de aire caliente a una temperatura entre 180°C y 230°C, durante un tiempo aproximado de 120 minutos, luego el material seco sale de la máquina y se deja en reposo a temperatura ambiente durante 60 minutos.
6. Adsorbente industrial obtenido de acuerdo con el proceso de las reivindicaciones 1 a 5, el cual es compresible, inodoro, insaboro, biodegradable sin dejar ninguna clase de residuos, con una absorción de 1 : 14 veces su peso.
7. Uso del adsorbente industrial en limpieza de áreas contaminadas con hidrocarburos, tales como suelos y agua para adsorber y recuperar eficientemente el hidrocarburo desperdiciado en caso de derrames, fugas en mantenimiento u operación normal.
8. Disposición final del producto usado de acuerdo con la reivindicación N°7 la cual se puede hacer por incineración, o mediante procesos de biorremediación (compostaje) y/o procesos para obtención de pulpas, briquetas etc.
Description:
ADSORBENTE INDUSTRIAL ORGÁNICO Y SU PROCESO DE OBTENCION Sector Técnico : La invención se refiere a un proceso para la obtención de un producto adsorbente, a partir de desechos sólidos reciclados consistentes en papel, textiles y residuos vegetales para recoger sustancias menos densas que el agua.

Técnica Anterior : Actualmente para recoger las sustancias liquidas de menos densidad que el agua, que causan contaminación de esta, como en el caso de los derrames de petróleo se utilizan equipos mecánicos, que requieren de un proceso complejo y costoso.

Existe en el mercado otro tipo de productos como son los absorbentes tales como : aserrín, arena, turba, barreras plásticas, diques de contención, cartones, tela oleofilica, que pueden desempeñar la misma función del adsorbente.

Existe además otro tipo de productos que pueden servir como complemento a la función del absorbente, algunos de esos son desengrasantes, detergentes, limpiadores, etc,.

Los productos como el aserrín, turba y la arena presentan problemas para su manejo y transporte por ser muy pesados, son lentos en absorber el hidrocarburo una vez se ponen en contacto, se requieren grandes cantidades dada su capacidad de adsorción, no son aplicables en agua y presentan problemas después de ser utilizados porque se convierten en residuos peligrosos.

Con respecto a las barreras plásticas y los diques de contención en concreto además de costosos, éstas detienen el derrame pero no absorben el hidrocarburo, pudiendo crear emergencias y perjuicios al Medio Ambiente a diferencia de nuestro producto que detiene el derrame y también adsorbe el hidrocarburo.

Con relación a los cartones, éste tipo de material adsorbe muy poco y una vez contaminado se convierte en un mayor volumen de desecho peligroso.

Los desengrasantes y limpiadores no cumplen la misma función, realmente lo que hacen es trasladar los hidrocarburos y además por no ser biodegradables contribuyen aún más a la contaminación de las aguas.

Existe también en el comercio una variedad de productos como Carbón activado, cribas moleculares, zeolitas y Materiales poliestirenicos, materiales que por sus propiedades y costo resultan no aptos para éste tipo específico de tratamiento.

En el estado de la técnica no se conoce ningún proceso ni producto similar al de la solicítud, que parta de desechos sólidos urbanos como materia prima para la obtención de un producto adsorbente biodegradable capaz de recoger sustancia liquidas menos densas que el agua, dichas sustancias pueden ser derrames de petróleo y sus derivados, aceites, solventes etc., aceites vegetales, los cuales se recuperan en forma limpia y segura, tanto de cuerpos de agua como de la tierra, por lo cual se disminuye notablemente el impacto en el medio ambiente de los derrames de crudos.

Este producto adsorbente atrae hacia su superficie molecular materiales en estado liquido o gaseoso, pero las moléculas de dichos materiales no penetran en el cuerpo del producto, como ocurre en el caso de productos absorbentes en los cuales se retiene entre sus moléculas las del material liquido o gaseoso. E1 producto adsorbente de la invención es liviano y fácil de transportar, por su capacidad de adsorción se requiere de volúmenes más reducidos, es de rápida adsorción, puede ser utilizado en agua, una vez utilizado se puede recoger con facilidad y puede ser procesado por lo cual no se convierte en residuo contaminante como otros productos.

Divulgación de la Invención : Básicamente el punto de partida de la invención comprende el reciclaje, proceso mediante el cual se aprovechan y transforman los residuos sólidos recuperados y se devuelve a los materiales su potencialidad de reincorporación como materia prima para la fabricación de nuevos productos. El reciclaje puede constar de varias etapas : procesos de tecnologías limpias, reconversión industrial, separación, recolección selectiva acopio, reutilización, transformación y comercialización El proceso para la obtención del adsorbente, para recoger sustancias líquidas menos densas que el agua, parte como ; primera etapa la selección de la materia prima desde los desechos sólidos, ellos son los derivados del papel, cartones, ropas usadas, desechos textiles, residuos vegetales fibrosos, maderas, vástagos y hojas de plátano, cáscaras de frutos, ameros, y demás derivados de productos agrícolas fibrosos ; como una segunda etapa se divide esta materia prima en subgrupos según su origen de la siguiente manera : -Derivados de papel, periódicos, cartón, cartulinas, plegadizos, papel carbón.

-Derivados de papel combinado con plástico y aluminio, adhesivos, empaques de leche (tetrapak).

- Derivados textiles : los que son de origen de algodón, linos, provenientes de prendas usadas y recortes de la industria de, la confección.

-Derivados de productos agrícolas : bagazos, vainas de frutas, hojas, maderas, desechos de cosechas de algodón, trigo, cebada, coco, yuca etc., luego se procede a realizar el cortado, molido, desfibrado y picado, estos pasos se realizan por separado y simultáneamente para cada una de las subdivisiones de la materia prima.

Generalmente esta parte de la selección y clasificación se realiza en el correspondiente centro de acopio de cada región.

En una tercera etapa el material seleccionado se pasa a una banda transportadora, se verifica que no contenga materiales extraños o diferentes a los dispuestos para el siguiente paso.

En la cuarta etapa se efectúa la trituración, para su manejo y aligeramiento del proceso se deben reducir los tamaños del material a 3 a 5 centímetros cuadrados, dicha operación se realiza con la maquinaria apropiada según el tipo de material de la siguiente manera : Cortado para los derivados del papel, en tiras de centímetro, con máquina y teniendo especial cuidado con los ganchos de cosedora, grapas, cintas, adhesivos plásticos, todos los plastificados, cartones de friopack y/o cualquier otro elemento extraño. El molido se realiza para los materiales como papeles combinados con plásticos, papel aluminio, adhesivos, papel carbón, dichos materiales se reducen a un tamaño de 5 a 6 mm por medio de un molino de impacto. El desfibrado se efectúa con máquinas de corte y desgarrado para materiales textiles, estos han sido previamente seleccionados a mano y separados de cuerpos extraños como botones, broches, grapas, cremalleras etc., también se separan las telas sanforizadas y se retiran los elásticos. El picado se realiza a los materiales derivados de productos agrícolas, previamente secados y separados por clase, para ser reducidos a un tamaño de 6 mm.

La quinta etapa, básica en el proceso consiste en la maduración, que se lleva a cabo en tanque cerrado, la cual comprende : primero el pulpeo, donde el material triturado y seco se trata agregando la cantidad suficiente de agua y licor químico seleccionado de hidróxido de sodio o carbonato de sodio a una temperatura determinada. Segundo el batido o agitación continua de la mezcla que le imparte características al producto y tercero la refinación que consiste en retirar mediante sucesivos lavados los materiales que afectan la eficacia del adsorbente como almidones, azúcares, gomas, tintas así como también los objetos que se hayan pasado en las etapas anteriores, en esta etapa las fibras se lavan y si es necesario se tratan con silicato de sodio para llegar a un pH neutro, se peinan y se reduce su longitud. La pulpa debe contener una humedad del 10%.

Según el tipo de material la maduración se realiza de acuerdo con las siguientes condiciones : - Para textiles 35 Kg/L de agua, 5% licor químico, 85°C de temperatura, pH= 8, presión interna del sistema 2, 1 Kg/cm2 y un tiempo de 240 minutos - Para papeles 20 Kg/L de agua, 3% de licor químico, 60°C de temperatura, pH=6, presión interna del sistema 1, 8 Kg/cm2 y un tiempo de 60 minutos.

-Para materiales vegetales 25 Kg/L de agua, 20% de licor químico, 135°C de temperatura, pH=9, presión interna del sistema 2,9 Kg/cm2 y un tiempo de 480 minutos.

La sexta etapa es la de el secado del material proveniente de la etapa anterior, con circulación de aire caliente a una temperatura entre 180°C y 230°C durante un tiempo aproximado de 120 minutos, luego el material seco sale de la máquina y se deja en reposo a temperatura ambiente durante 60 minutos.

La septima etapa consiste en la formulación del producto final, libre de humedad donde se mezclan en partes iguales las pulpas provenientes de papel, textiles y vegetales, para luego pasarlos a la máquina cardadora primero por un diámetro de 4 mm y luego por uno de 2 mm. De aquí el producto sale para su empaque al vacio y posterior almacenamiento en lugares aislados de la humedad.

El producto obtenido de acuerdo con el proceso antes descrito es liviano, compresible, inodoro, insaboro, biodegradable sin dejar ninguna clase de residuos, con una absorción de 1 : 14 veces su peso, fácilmente recuperable puesto que no reacciona con los productos con los cuales entra en contacto.

El producto es biodegradable ; por ser fabricado de materiales orgánicos, es decir no causa daño al medio ambiente porque se descompone rápidamente.

Entre otras muchas aplicaciones el producto adsorbente industrial obtenido : Adsorbe y recupera eficientemente, de manera rápida en suelos y agua el hidrocarburo desperdiciado en caso de derrames, fugas en mantenimiento u operación normal.

Evita, controla y disminuye la contaminación producida por hidrocarburos.

Limpia eficientemente áreas contaminadas con hidrocarburos.

Rescata recursos No renovables : El hidrocarburo sé esta agotando y en la actualidad la practica para remediar o recoger una mancha en suelo es agregar bacterias para que consuman el hidrocarburo y no se recupera; el Adsorbente industrial recoge el hidrocarburo y luego mediante procesos mecánicos se puede recuperar hasta en un 80%, sin alterar su composición.

45 Aumenta la limpieza y reduce los riesgos en la planta de producción, lo que mejora la productividad.

No es Abrasivo, al utilizar en la limpieza de las maquinas no produce desgaste.

Disminuye la probabilidad de incendios y otros accidentes derivados del derrame de hidrocarburos ; al encapsular el hidrocarburo se le aplica agua con manguera y no permite que salgan los gases, los cuales son los que producen la explosión. q Ayuda a las organizaciones, empresas e industrias a cumplir con las normas ambientales actuales.

'majora la evaluación de las empesas en salud ocupacional y gestión ambiental.

Disminuye el volumen generado de residuos impregnados de hidrocarburos ; Resulta ventajoso que al producto usado una vez haya un volumen grande se le puede dar una disposición final la cual se puede hacer por incineración, biorremediación y/o procesos para obtención de pulpas.

Una razón importante es el hecho de que los hidrocarburos se están agotando y por lo tanto se debe brindar una trato más ambiental, para así rescatar recursos no renovables, como también bajar costos y volúmenes a los residuos al manipular los hidrocarburos ; por lo cual se desarrollo conjuntamente con la elaboración del producto un proceso de manejo adecuado del producto una vez utilizado para lo cual : -Se debe almacenar en caneca plástica sin ningún residuo (papeles, colillas, etc.) y no dejarla a la intemperie.

-Tomar muestras del adsorbente impregnado, para evaluar la composición fisicoquímica, niveles de acidez o alcalinidad, humedad, temperatura, cantidad de hidrocarburo, cantidad de material orgánico, etc.

- Etapa de escurrido o separación del aceite y/o combustible, adsorbente y arenas recogidas para lo cual se utiliza una centrifuga, donde colocamos el adsorbente impregnado con el hidrocarburo ; el tiempo empleado es de (2) dos minutos aproximadamente luego de lo cual se separa aceite-Adsorbente.

- Una vez escurrido el Adsorbente se somete a procesos de separación en húmedo con un sistema de agitación, en donde básicamente se realiza en dos aiclos : Un motor y un impulsor en el cual se agrega agua y producto floculant (varsolj. Una vez homogeneizada la masa, pasa a un tanque a reposo en donde agregamos químicos coagulantes. Los sólidos suspendidos son removidos por gravedad, dependiendo de la tendencia natural de las partículas sólidas a depositarse en el fondo o a elevarse en condiciones de quietud. Las partículas que tienen una gravedad especifica superior a la fase liquida se sedimentan y las que tienen una gravedad especifica inferior flotan.

Una vez la materia prima obtenida ha sido acumulada ; será transportada a industria para fabricar nuevos productos como : PULPAS : Las fibras de Adsorbente serán convertidas en pulpas para la fabricación de, aglomerados, empaques, cartones etc.

FUENTE ENERGÉTICA : Con el centrifugado del Adsorbente ya contaminado, se obtiene un material impregnado al 30% de hidrocarburo que se puede convertir en materia prima como fuente energética (Briqueta). La combustión de nuestra briqueta puede proporcionar hasta 700"C sin producir demasiado humo ni cenizas.

OBJETOS PLÁSTICOS : El Adsorbente ya impregnado será utilizado como material de relleno para la fabricación de objetos que imitan la madera, el concreto y el pavimento.

MATERIAL PARA COMPOSTAJE (BIORREMEDIACION) : El Adsorbente una vez escurrido se puede someter a procesos de compostaje ; para lo cual se revuelve el Adsorbente, residuos vegetales, tierra y hongos del tipo Aspergillus Fumigatos, obteniendo un abono para la recuperación de capa vegetal en suelos pobres.

El agua utilizada será filtrada teniendo en cuenta los residuos, lodos y sedimentos originados en el tratamiento de recuperación y fabricación. Las aguas residuales pueden ser dispuestas en corrientes de agua y/o en redes de alcantarillado públíco, Se realizaron estudios para evaluar y mejorar el desempeño del adsorbente industrial elaborado a partir de celulosa reciclada cuando es utilizado para recoger aceites suspendidos en el agua mediante el uso del diseño de experimentos y metodologías relacionadas. Para realizar una evaluación del producto Se considera que las condiciones de desempeño más importantes con las cuales debe cumplir un adsorbente cuando es utilizado para remover aceites suspendidos en el agua son : * Capacidad alta y homogénea para diferentes tipos de aceites.

Capacidad alta de recuperación del aceite después de ser recogido.

No alterar las propiedades del fluido que está recogiendo.

Alto índice de reutilización.

Largo tiempo de flotación. Algunas sustancias pueden perder las propiedades de flotación a medida que van adsorbiendo aceite.

Poca adsorción de agua.

El objetivo de la experimentación, en el caso del adsorbente industrial, es determinar cuales parámetros del proceso son determinantes en el desempeño del adsorbente cuando es utilizado para recuperar aceites suspendidos en el agua y determinar los niveles en los cuales dichos parámetros aseguran el desempeño óptimo del producto con una variabilidad mínima.

Después de realizados las respectivas pruebas de experimentación se encontró que el desempeño del producto adsorbente, está dado básicamente por el tamaño de las fibras y el espacio entre estas, de manera que los factores de producción que deben ser tenidos en cuenta son aquellos que afecten estas propiedades ; por lo tanto se determinó que los siguientes son los factores controlables del proceso : - Proceso de recepcion : Materia prima - Proceso de pulpeo ; Tipo de reactivo : Se puede utilizar carbonato de sodio, soda cáustica o hidróxido de calcio, el tipo de reactivo determina la cantidad de reacción y por lo tanto es concluyente en las propiedades finales del producto, sin embargo, los dos primeros son cáusticos y altamente contaminantes, por lo que se prefiere utilizar hidróxido de calcio y controlar la cantidad de reacción mediante los demás factores del proceso de cocción.

Concentración de reactivo : La alcalinidad del licor determina el rompimiento de los enlaces de hidrógeno, lo cual esta directamente relacionado con el tamaño de la fibra pH del agua : afecta la reacción y por lo tanto las características finales de la fibra, sin embargo, el pH del licor de cocción se controla mediante la concentración del reactivo Tiempo, Presión y Temperatura : Actúan como catalizadores de la reacción, se sabe que a mayor presión y temperatura menor tiempo se necesita para completar la reacción.

Proceso de cardado : El tiempo determina el espacio entre las fibras, que es determinante para el desempeño del producto.

El proceso en forma esencial es : 1-Recepción de los materiales.

2-Trituración : Cortado Molido Desfibrado Picado 3-Maduración : Pulpeo Batido Refinación 4-Secado 5-Cardado 8-Empaque 9-Almacenamiento.