A presente invenção diz respeito a um processo secagem de resíduos urbanos industriais e de saúde em geral, transformando-os em material seco ou com baixo teor de umidade, ou material carbonizado, podendo ser usado como combustível em caldeiras industriais. Descreve ainda o equipamento, tipo reator de micro-ondas, utilizado para secagem. O resíduo passa por um processo de segregação, onde são separados materiais recicláveis tipo metais, vidros, PVC, etc, que são encaminhados para venda. Após a segregação, o material com poder calorífico, incluindo papel, plástico, madeira e restos de alimentos, é encaminhado a um triturador tipo Shredder, e introduzido no reator para secagem. Dentro do reator, o resíduo é então irradiado com as microondas até que o teor de umidade, do resíduo, saia com a umidade desejada. Após o tempo de residência necessário para secagem, o resíduo já está em condições de ser encaminhado para a etapa seguinte do processo. Após, o resíduo seco segue para um briquetador, ou prensa enfardadora, de onde sai como combustível para ser usado nas caldeiras. Os gases produzidos no processo são coletados em sistemas lavadores contendo um meio alcalino e/ou ácido, para a sua retenção.

Estado da Técnica

Os processos tradicionais de destruição de resíduos utilizam os diversos tipos de incineradores e gaseificadores, e recentemente, através do processo de co- processamento em indústria de cimento, plasma, foto-oxidação, e outros. Muitos resíduos são simplesmente levados a depósitos controlados (aterro), onde permanecerão por dezenas de anos indefinidamente. Algumas empresas que gerenciam aterros misturam o resíduo com terra, cal e cimento para conseguir trabalhar melhor o material. Com o tempo, há a possibilidade de muitos destes resíduos voltarem a reagir e desestabilizar a massa formada. Nestes processos, não ocorre a retirada da umidade, fato este que prejudica o uso dos referidos resíduos como combustível.

Existem vários processos de aproveitamento de resíduos urbanos, industriais e de saúde para uso como combustível, porém sem a etapa de secagem com a utilização de micro-ondas. Entre os processos identificados no atual estado da técnica, citam-se os documentos abaixo que descrevem processos afins: CN203227544 microwave drying grinder

TW20071 1759 microwave drying process for wetting recycling optical-plastic assembly

US5205417 sanitary trash recycling apparatus

US4030670 garbage recycling apparatus

JP2001300472 garbage crushing and microwave drying device

TW200503853 microwave drying process for recycling optical recording médium

Breve descrição da Invenção

O processo, descrito neste relatório, está baseado no conhecimento de que o material contido no lixo urbano, e alguns resíduos industriais e de saúde possuem um alto poder calorífico, mas que seu uso como combustível em fornalhas industriais, substituindo combustível como lenha, é inviável devido ao teor de umidade. Com este processo, pode-se transformar o lixo urbano, resíduos industriais e de saúde, em combustível com alto poder calorífico, com valores acima de 4.000 Kcal/Kg. Este valor pode variar em função da qualidade do lixo, podendo partir de valores como 1 .000 Kcal/kg. Em relação à disposição em aterros, este processo oferece como vantagens: a minimização da geração de gases que ajudam a provocar o efeito estufa, a não geração de chorume, evita o uso de enormes áreas para aterros, e a proliferação de vetores contagiosos. O produto obtido neste processo é um substituto de lenha e outros combustíveis convencionais para as indústrias.

O objetivo do processo e equipamento de secagem, descrito neste relatório, é produzir combustível industrial a partir de resíduos urbanos, industriais, e de saúde, utilizando alguns equipamentos em série. O primeiro equipamento é um tubo dotado de facas para rasgar os sacos de lixo para facilitar a segregação na esteira onde são separados materiais como vidro, metais, e outros que não queimam ou tem mais valor comercial na reciclagem. Pode ser usada esteira para coleta manual ou esteira de separação automática. A seguir segue para um triturador a fim de uniformizar o tamanho dos resíduos, e então é introduzido no reator de micro-ondas. No reator receberá a emissão das micro-ondas para o processo de secagem. A mistura de resíduos permanecerá no reator, recebendo as micro-ondas, por um tempo que depende da característica e teor de umidade do resíduo para que a combustível saia com a umidade desejada; um sistema de deslocamento de ar convectivo, ou vácuo, garantirá a retirada dos gases e vapores gerados durante a emissão das micro-ondas. Após o tempo de residência necessário para secagem, o resíduo já está em condições de ser encaminhado para a etapa seguinte do processo. Após o processo de secagem/carbonização o produto segue para um misturador, podendo nesta etapa, se necessário, agregar outros materiais comburentes para melhorar a composição do produto. O composto obtido após o misturador segue para um briquetador ou enfardadeira, dando forma ao combustível final. O combustível final está pronto para ser usado nas fornalhas de caldeiras. Os gases produzidos no processo são coletados em sistemas lavadores contendo um meio alcalino e/ou ácido, para a sua retenção.

O processo reivindicado se caracteriza pela inclusão da secagem do material processado, em reator que utiliza micro-ondas como fonte de energia. Caracteriza-se ainda, pela disposição construtiva do reator.

Os desenhos em anexo e a descrição detalhada que segue são meramente apresentadas a título de exemplo, pois o dito objeto pode ser concebido por outras soluções de engenharia conhecidas. Portanto, detalhes estruturais e funcionais específicos aqui divulgados não devem ser interpretados como uma limitação, mas apenas como uma base para as reivindicações; atua como uma base representativa para o ensino de um perito na arte de empregar e colocar em prática o desenvolvimento do objeto descrito neste relatório, com base na disposição construtiva doravante detalhada.

A figura 1 é uma vista esquemática do processo de tratamento de resíduos e mostra na sequencia o processo de recepção(1 ), o processo de triagem(2), o processo de trituração, o processo de secagem(4), o processo de briquetagem(5).

A figura 2 é uma vista em perspectiva do reator(40) de micro-ondas responsável pela etapa de secagem(4). Mostra a cavidade(400) reacional com a entrada(401 ) de resíduos úmido e a saída(402) de resíduo seco; mostra a rosca transportadora(403) acionada por motor(404) elétrico. A figura 3 é uma vista esquemática lateral da cavidade(400) reacional. Mostra o motor(404) da rosca transportadora(403), a entrada(401 ) de resíduos úmido e a saída(402) de resíduo seco. Mostra os flanges(410) e as saídas(420) de exaustão.

A figura 4 é uma vista esquemática superior da cavidade(400) reacional.

Mostra a rosca transportadora(403), com o motor(404); mostra os geradores de micro-ondas(414) ligados na cavidade(400) reacional por guias(41 1 ) e curvas(412). Mostra os exaustores(421 ) ligados na cavidade(400) reacional por saídas(420) de exaustão.

A figura 5 é uma vista esquemática da curva(412) que contém tubo(413).

A figura 6 uma vista esquemática dos exaustores(421 ) ligados na cavidade(400) reacional por saídas(420) de exaustão.

A cavidade(400) reacional consiste em um tubo de aço inoxidável, que contém uma rosca transportadora(403) acoplada a um moto-redutor(404). A cavidade(400) reacional está conectada à geradores de micro-ondas(414), conhecidos por magnetrons, instalados ao longo do corpo da cavidade(400) reacional, que são a fonte das micro-ondas para promover o processo de secagem ou oxidação térmica. A conexão entre os geradores de micro- ondas(414) e a cavidade(400) reacional é feita por guias(41 1 ) de micro-ondas, com curvas(412) parafusadas em flanges(410) na parede da cavidade(400) reacional; as curvas(412) são dotadas de tubos(413) por onde é injetado ar seco, com a finalidade de impedir a entrada de vapores de água e outros produtos, bem como de gases. Este processo substitui chapas de teflon, quartzo e outros materiais. Os geradores de micro-ondas(414) são colocados intercalados com a finalidade de melhor distribuir as ondas dentro da cavidade(400) reacional, e também diminuir a distância entre os geradores de micro-ondas(414), de forma a minimizar a distância entre eles.

A secagem do material processado ocorre na cavidade(400) reacional que receberá a emissão das micro-ondas, geradas nos geradores de micro- ondas(414) que utiliza a energia na faixa das microondas, 2.450 e 915 MHz. Dentro do reator(40), o resíduo é então irradiado com as micro-ondas. A mistura de resíduos permanecerá no reator(40), recebendo as micro-ondas, por um tempo que depende da característica e teor de umidade do resíduo para que a combustível saia com a umidade desejada. A entrada(401) da cavidade(400) reacional pode possuir aspersores de onde podem ser aspergidos na massa de resíduos, líquidos alcalinos, ácidos, neutros, ou oxidantes, que podem ajudar o processo; Após o tempo de residência necessário para secagem, controlado pela velocidade de rotação da rosca transportadora(403), o resíduo já está em condições de ser encaminhado para a etapa seguinte do processo. O tempo de residência necessário para secagem é variável de acordo com o resíduo e umidade desejada após a secagem. A mistura do resíduo seco com outros combustíveis pode ser feita, caso julgue-se necessário, num misturador tipo planetário, após a etapa de secagem/carbonização.

Um sistema de deslocamento e exaustão de ar convectivo, ou vácuo, garantirá a retirada dos gases e vapores gerados durante a emissão das microondas, acelerando o processo de secagem. O sistema de deslocamento de ar convectivo compreende a saída(420) de exaustão e os exaustores(421 ). Conforme mostrado na figura 6, a tubulação de saída(420) possui acentuada inclinação descendente desde a cavidade(400) reacional até os exaustores(421 ) para que o condensado que se forma na tubulação não retorne para o interior da cavidade(400) reacional. Este sistema de ventilação pode ser substituído por um sistema de vácuo caso se verifique a necessidade, de acordo com as características dos resíduos. Estes gases e vapores gerados no processo serão conduzidos a um sistema de lavação específico.

O processo funcionará em modo contínuo, onde o tempo de emissão de micro-ondas no resíduo será definido em função das características do próprio resíduo. O processo é adicionalmente explicado por meio do exemplo, a seguir: Exemplo:

Para demonstração do processo, foi coletada uma quantidade de lixo residencial urbano, e separou-se metais e vidros da matéria orgânica, plásticos e papéis. Esta porção (matéria orgânica, plásticos e papéis) de aproximadamente um quilo foi triturada e introduzida na cavidade(400) reacional, do reator(40) tubular. A cavidade(400) reacional é dotada de uma rosca-sem-fim(403) e geradores de micro-ondas(414) na faixa de 2,45 GHz, um sistema de ventilação e exaustão de ar. O resíduo triturado permaneceu sob emissão de microondas por um período de 5 min e sob um fluxo de ar convectivo produzido por soprador de ar. O produto coletado após a passagem pelo reator(40) foi comprimido em uma prensa hidráulica manual de 30 ton, obtendo-se um tablete. O tablete obtido foi encaminhado para análise de poder calorífico pelo método ASTM-240-87, obtendo-se valores entre 4.200 e 4.573 Kcal/Kg.