Uso de antorchas de plasma para tratamiento de residuos...
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1 “Uso de antorchas de plasma para tratamiento de residuos hospitalarios” 1 02 2018
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“Uso de antorchas de
plasma para tratamiento de
residuos hospitalarios”
1
02
2018
Equipo OTL Nuclear
Dirección OTL
Mauricio Lorca M.
Doris Ly M.
VT/IC - Gestión
Tecnológica
Denet Soler T.
Transferencia Tecnológica
Daniela Ulloa M.
Marketing
Pamela Cartes M.
Sumario
01. Introducción………………………1
02. Objetivos………………………….3
03. Planificación de la Vigilancia
Tecnológica………………………..…..4
04. Análisis de resultados. ……….8
05. Conclusiones …………………….18
06. Bases de Datos……………….19
© Derechos Reservados
Comisión Chilena de Energía Nuclear
Tel.: +56 2 23646 183
http://www.otl.cchen.cl
Editorial
El presente boletín de vigilancia tecnológica está dirigido a presentar un
análisis del estado del arte en patentes y artículos científicos en la
temática de fundamentos de la tecnología de antorchas de plasma en el
tratamiento de residuos hospitalarios, período 2000-2018.
01. INTRODUCCIÓN
1
Los residuos hospitalarios pueden producir
contaminación y enfermedades ante un
manejo y gestión inadecuados. Los
residuos infecciosos, especialmente los
cortopunzantes, presentan un riesgo para
quienes puedan entrar en contacto con
ellos. De acuerdo con las estimaciones de
la Organización Mundial de la Salud
(OMS), la carga global de las enfermedades
por exposición ocupacional entre el
personal de la salud corresponde en un
40% a las infecciones por hepatitis B y un
2,5% a las infecciones por VIH.
Los hospitales generan residuos químicos,
farmacéuticos y radioactivos, todos ellos en
pequeñas cantidades, que requieren un
manejo especial. Por otra parte, en los
hospitales también se generan grandes
cantidades de residuos comunes como
envases, papel, comida, etc., que pueden
llegar a representar alrededor del 80% de la
corriente de residuos. Un hospital de gran
tamaño puede producir hasta una tonelada
de residuos por día.
En muchos hospitales de países en
desarrollo, todos estos residuos se mezclan
y queman en incineradores de baja
tecnología y alto grado de contaminación, o
a cielo abierto sin ningún tipo de control
generando cantidades importantes de
dioxinas, mercurio y otras sustancias
contaminantes. (Salud sin daño, 2018)
Se hace necesario por tanto desarrollar
tecnologías de procesamiento de residuos
hospitalarios, eficientes y amigables con el
medio ambiente que solucionen la
problemática actual que viven los países
más pobres, cuya principal dificultad para
asegurar el manejo adecuado de los
residuos hospitalarios es la falta de fondos.
Aplicaciones de los plasmas térmicos
Las tecnologías de tratamiento de plasma
térmico se utilizan en un amplio rango de
aplicaciones que incluyen:
- Técnicas de recubrimiento, como
pulverización de plasma, proyección de
arco de alambre y deposición de vapor
químico de plasma térmico (TPCVD).
- Síntesis de polvos finos, en el
rango de tamaño de nanómetros.
- Metalurgia, incluidas las
aplicaciones de fundición y refundición
limpia en grandes hornos.
- Metalurgia extractiva incluyendo
operaciones de fundición.
- Destrucción y tratamiento de
materiales de desecho peligrosos.
El tratamiento con plasma integra las
propiedades termoquímicas del plasma con
01. INTRODUCCIÓN
2
el proceso de pirólisis1. La pirólisis del
plasma usa temperaturas extremadamente
altas de arco de plasma en un ambiente
libre de oxígeno para descomponer
completamente el material de desecho en
moléculas / átomos simples.
Los plasmas térmicos son particularmente
apropiados para el tratamiento de desechos
sólidos y también pueden emplearse para la
destrucción de moléculas tóxicas por
descomposición térmica.
A diferencia de los incineradores, la
segregación de residuos clorados2
no es
esencial en este proceso. Otra ventaja de la
pirólisis del plasma es la reducción en el
volumen de materia orgánica, que es más
del 99%.
A diferencia de sus contrapartes
convencionales, las instalaciones de
pirólisis de plasma queman los desechos
sin producir residuos dañinos. En el
tratamiento con plasma, la cantidad de
residuos tóxicos (dioxinas y furanos3) está
muy por debajo de los estándares de
emisión aceptados y no requiere la
segregación de residuos peligrosos,
1 La pirólisis se puede definir como la descomposición térmica de un material en ausencia de oxígeno o cualquier
otro reactante. 2 Muchos derivados clorados son controvertidos debido a
los efectos de estos compuestos en el medio ambiente y la
salud humana y animal, siendo en general dañinos para los
seres vivos,2 pudiendo llegar a ser cancerígenos 3 Las dioxinas y los furanos son compuestos orgánicos
clorados. Se identifican como fuentes: su formación durante
la combustión de compuestos aromáticos clorados que actúan de precursores y/o por la presencia de compuestos
hidrocarbonados y cloro en los desechos.
además, los patógenos son completamente
eliminados y existe la posibilidad de
recuperar energía.
Con respecto a los residuos sanitarios
provenientes de la actividad médica, se
clasifican en dos categorías: (i) residuos
generales, que no son potencialmente
peligrosos y no requieren manipulación y
eliminación especiales, y (ii) residuos
peligrosos, que requieren manipulación,
tratamiento y eliminación especiales. Se
debe principalmente a los desechos
infecciosos, que pueden estar contaminados
por agentes patógenos y microorganismos.
Esta clase de desechos se subdivide en
medicamentos de prescripción (POM),
objetos punzocortantes, etc. Los desechos
sanitarios pueden incluir desechos
anatómicos (tejidos, órganos), sangre y
fluidos corporales, patológicos y altamente
infecciosos, desechos y medicamentos
desechados. Las altas temperaturas y
radiación ultravioleta asociada con plasmas
térmicos puede matar a todas las bacterias y
microorganismos, también pueden destruir
estructuras de fármacos, cuyos ingredientes
activos son solo una pequeña fracción de la
masa real, por ejemplo, fármacos
citostáticos y citotóxicos.
3
02. OBJETIVOS
Objetivo general
Identificar el estado de los avances
tecnológicos y científicos mediante el
análisis de publicaciones y patentes en el
diseño y aplicaciones de antorchas de
plasma para el tratamiento de residuos, con
enfoque en los residuos hospitalarios en el
período 2000-2018.
Objetivos específicos
Con respecto a la tecnología de antorcha de
plasma:
Identificar los principales avances
científico-tecnológicos.
Identificar a nivel mundial los
principales inventores.
Identificar los principales países
que lideran la protección por
patentes.
Identificar principales instituciones
o compañías involucradas así como
las áreas tecnológicas de mayor
desarrollo.
03. PLANIFICACIÓN DE LA VT/IC
4
3.1. Metodología
Fig. 1. Metodología de revisión del estado del arte.
Los resultados sobre estados del arte
tecnológicos son sensibles a los criterios de
búsqueda de información, por tanto se
trabajó usando la metodología de VT/IC
implementada dentro de la CChEN.
Los pasos metodológicos se muestran en la
Figura 1.
Para la identificación de palabras claves y
la construcción del mapa semántico se
coordinaron entrevistas con investigadores
expertos de la CChEN.
Los códigos IPC se identificaron a partir de
la revisión de los resultados obtenidos en el
análisis de antecedentes. Para la creación
de la base de datos se utilizaron las fuentes
de información que se muestran en la
Figura 2, complementada con bases de
datos de patentes abiertas y otras fuentes
documentales.
Fig. 2. Bases de datos de patentes incluidas en el software Goldfire Insight.
03. PLANIFICACIÓN DE LA VT/IC
5
3.2. Key words y algoritmos de
búsqueda
Las palabras claves utilizadas para la
construcción de las ecuaciones de búsqueda
fueron sugeridas por el grupo de expertos
del Departamento de Ciencias Nucleares de
la CChEN, a través de un formulario de
solicitud de Vigilancia Tecnológica.
“hospital”, “waste”, “plasma torch”, “thermal
plasma”, “waste treatment”, “Plasma Gasification”,
“supersonic plasma jet”
3.3. Ecuaciones de búsqueda
Usando como herramienta el Software
GOLFIRE, para la realización del análisis
en este trabajo se utilizaron las ecuaciones
de búsqueda que se muestran en la Tabla 1,
considerando las fechas de publicaciones
de los artículos y las fechas de concesiones
para las patentes.
Tabla 1. Ecuaciones de búsqueda en GOLDFIRE para la generación de la base de datos de artículos y
patentes antorchas de plasmas para el tratamiento de residuos hospitalarios 2013-2018
ESTRATEGIA RESULTADOS -PATENTES
(2000-2018)
RESULTADOS -PAPERS
(2013-2018)
"plasma torch" waste 48 230
plasma torch waste 108 596
“plasma torch” design 155 578
“plasma torch”, “thermal
plasma”, “waste treatment”
2 32
plasma torch waste supersonic
plasma
0 33
3.4. Mapa semántico:
El mapa semántico muestra gráficamente la relación que existe entre los distintos conceptos
de la búsqueda según se muestra en la Figura 3.
Fig. 3. Mapa semántico
03. PLANIFICACIÓN DE LA VT/IC
6
La Clasificación es indispensable para la
recuperación de los documentos de patente
durante la búsqueda en el "estado de la
técnica". Se valen de esa recuperación las
autoridades que conceden patentes, los
eventuales inventores, las unidades de
investigación y desarrollo y demás partes
interesadas en la aplicación o el desarrollo de
la tecnología.
En este punto se muestran los códigos
asociados a la temática de antorchas de
plasma para tratamiento de residuos
hospitalarios según las clasificaciones CIP,
CPC y UNESCO.
3.5. Códigos CIP:
La Clasificación Internacional de Patentes
(CIP), establecida por el Arreglo de
Estrasburgo de 1971, prevé un sistema
jerárquico de símbolos independientes del
idioma para clasificar las patentes y los
modelos de utilidad con arreglo a los distintos
sectores de la tecnología a los que pertenecen.
La CIP divide la tecnología en ocho
secciones, con unas 70.000 subdivisiones,
cada una de las cuales cuenta con un símbolo
que consiste en números arábigos y letras del
alfabeto latino.
En la Tabla 2 se muestran los códigos CIP
identificados para la generación de las bases
de datos. (Organización Mundial de
Propiedad Intelectual , 2018)
Tabla 2. Códigos IPC identificados para la
generación de la base de datos de artículos y
patentes sobre tecnologías de antorchas de plasma
para tratamiento de residuos hospitalarios.
CÓDIGO DESCRIPCIÓN
A61L2/14 Métodos o aparatos para desinfectar
o esterilizar materiales u objetos
que no sean comestibles o lentes de
contacto; Accesorios para ellos.
Plasma, es decir, gases ionizados.
B01J19/088 Procesos que emplean la aplicación
directa de energía eléctrica o de
ondas, o radiación de partículas;
Aparatos que emplean energía
eléctrica o magnética que da lugar a
descargas eléctricas.
B01J2219/08
94
Procesos llevados a cabo en
presencia de un plasma.
B09B3/00 Destrucción de desechos sólidos o
transformación de desechos sólidos
en algo útil o inofensivo.
B01D53/30 Separación de gases o vapores; La
recuperación de los vapores de
disolventes volátiles de los gases;
Purificación química o biológica de
gases residuales, p. gases de escape
del motor, humo, humos, gases de
combustión o aerosoles que
controlan mediante aparatos de
análisis de gases.
F23G5/10 Métodos o aparatos, p.
incineradores, especialmente
adaptados para la combustión de
residuos específicos o combustibles
de baja ley, p. químicos.
F23G5/00 Métodos o aparatos, p.
incineradores, especialmente
adaptados para la combustión de
residuos o combustibles de baja
calidad.
C02F1/4608 Tratamiento de agua, aguas
residuales o aguas residuales
mediante métodos electroquímicos
que utilizan descargas eléctricas.
03. PLANIFICACIÓN DE LA VT/IC
7
3.6. Códigos CPC:
El sistema de Clasificación Cooperativa de
Patentes (CPC) es un sistema bilateral
desarrollado conjuntamente por la Oficina
Europea de Patentes y la Oficina de Patentes
y Marcas de Estados Unidos, combinando las
mejores prácticas de clasificación de ambas
oficinas. Los códigos CPC asociados a las
palabras claves de este trabajo se muestran en
la Tabla 3.
Tabla 3. Códigos CPC identificados para la
generación de la base de datos de artículos y
patentes sobre tecnologías de antorchas de
plasma para tratamiento de residuos
hospitalarios.
CÓDIGO DESCRIPCIÓN
A61L2/00 Desinfección o esterilización;
Métodos o aparatos para desinfectar o
esterilizar materiales u objetos que no
sean comestibles o lentes de contacto.
C25D Procesos para la producción
electrolítica o electroforética de
recubrimientos.
H05H 1/00 Generación de plasma; Manejo de
plasma.
B23K
Soldar o desoldar; revestimiento o
chapado por soldadura o soldadura;
cortar aplicando calor localmente, p.
corte de llama; trabajando por rayo
láser.
3.7. Códigos UNESCO:
Los códigos UNESCO son propuestos en
1973 y 1974 por las Divisiones de Política
Científica y de Estadística de la Ciencia y
Tecnología de la UNESCO y adoptada por la
extinta Comisión Asesora de Investigación
Científica y Técnica.
Los apartados se diferencian por niveles
según el nivel de detalle en campos,
disciplinas y subdisciplinas, que son
codificados con dos, cuatro y seis dígitos
respectivamente.
Los códigos UNESCO asociados con esta
investigación se muestran en la Tabla 4.
Tabla 4. Códigos UNESCO identificados para la
generación de la base de datos de artículos y
patentes sobre tecnologías de antorchas de
plasma para tratamiento de residuos
hospitalarios.
CÓDIGO DESCRIPCIÓN
220410 Física de plasma
220809 Confinamiento de plasma
330807 Depósito de basura
220410 Física de plasma
04. ANÁLISIS DE
RESULTADOS
8
4.1. Tendencias de la investigación por
años.
Se encontraron 45 patentes y 13 artículos
principalmente enfocados al desarrollo de
prototipos de plantas, antorchas o
componentes de sistemas de tratamientos
de residuos. En la cobertura de las patentes
se incluyen varios tipos de residuos
incluyendo los médicos aunque la mayoría
de los desarrollos se enfocan a residuos
sólidos municipales.
Relacionadas específicamente con residuos
hospitalarios o médicos se identificaron
según GOLDFIRE 3 patentes. El período
analizado fue 2000-2018 con el fin de
identificar patentes activas y la revisión de
artículos científicos se restringió al período
2013-2018 para definir las actualizaciones
sobre el tema. La tendencia de los
resultados en la revisión de patentes y
artículos científicos y los países solicitantes
por años se muestra en las Figuras 4 y 5.
Fig. 4. Distribución de la protección por patentes para tecnologías de antorchas de plasma para tratamiento
de residuos 2000-2018.
04. ANÁLISIS DE
RESULTADOS
9
Fig. 5. Distribución de artículos científicos para tecnologías de antorchas de plasma para tratamiento de
residuos hospitalarios 2013-2018.
De un total de 45 patentes resultaron 24
(53%) solicitadas en los Estados Unidos
(US), 10 (22%) en la Oficina Europea de
patentes (EP), 8 (18%) PCTs en la
Organización Mundial de la Propiedad
Intelectual (WO) y 3 (1%) en China (CN).
Las publicaciones científicas estuvieron
asociadas a 36 distintos investigadores y 20
centros de investigación de los 8 países
que se muestran en la Figura 5. El listado
de los centros por países se muestra en la
Tabla 5.
Tabla 5. Listado de instituciones por países
relacionadas con las publicaciones científicas.
NO INSTITUCIÓN PAÍS
1 Lawrence Livermore National Lab EU
2 Central Research Institute Corea
3 Korea Accelerator and Plasma Research
Association
Corea
4 High Enthalpy Plasma Research Center Corea
5 School of Semiconductor and Chemical
Engineering & Solar Energy Research
Center
Corea
6 School of Manufacturing Science and Engineering
Corea
7 Centre for Advanced Coating
Technologies
Canadá
8 Tekna Plasma Systems, Inc Canadá
9 Karunya University India
10 Institute for Plasma Research India
11 Bharathiar University India
12 Institute of Plasma Physics AS CR R.Checa
13 University of Sherbrooke Canadá
14 S. S. Kutateladze Institute of Thermophysics
Rusia
15 Institute of Combustion Problems Kazajastan
16 A. V. Luikov Heat and Mass Transfer
Institute
Bielorrusia
17 Scientific-Research Institute of Experimental and Theoretical Physics
Kazajastan
18 Department of Chemical and
Biotechnological Engineering
Canadá
19 MINES ParisTech Francia
20 High Enthalpy Plasma Research Center Corea
04. ANÁLISIS DE
RESULTADOS
10
4.2. Principales titulares de patentes.
Según se muestran en la Figura 6, del total
de patentes analizadas, 27 fueron
concedidas a la empresa EER Enviromental
Energy Resources Ltd, con sede en Israel,
una empresa de tecnología ambiental
creada en el año 2000 y que se dedicó al
desarrollo de la tecnología PGM (fusión de
gasificación por plasma), un enfoque
convincente para el tratamiento y la
eliminación de los desechos sólidos
municipales (MSW). El equipo de
investigación de EER Enviromental Energy
Resources Ltd estaba liderado por David
Pegaz, Valeri G Gnedenko y Alexander L.
Suris, que por separado cuentan con otras 5
patentes protegidas en la oficina US.
Fig. 6. Distribución de la protección por patentes
por titulares.
4.3. Principales inventores de patentes.
La distribución de resultados según los
principales inventores se muestra en la
Figura 7.
Fig. 7. Distribución de la protección por patentes
por inventores.
Al equipo de inventores de EER
Enviromental Energy Resources Ltd se
asocian 32 patentes.
La segunda empresa relevante resultó
PLASCO ENERGY GROUP INC., una
empresa canadiense que proviene de un
emprendimiento denominado RCL
PLASMA INC.
PLASCO ENERGY GROUP INC. fue
fundada en 2005 y cambió su nombre a P.
CONVERSION TECHNOLOGIES INC. en
2016 con el objetivo de reflejar con mayor
éxito el modelo comercial de la compañía.
El sistema de gasificación y purificación de
04. ANÁLISIS DE
RESULTADOS
11
plasma de PLASCO (GPRS) es una
solución energética y de gestión de
residuos sostenible. Según su website,
ofrece conversión libre de emisiones de
residuos aleatorios en combustible sintético
limpio mientras recupera el agua en los
desechos y convierte los residuos sólidos
en materiales vitrificados limpios para uso
industrial.
Las instalaciones de Energy from Waste
(EfW) que usan la solución GPRS no
producen humo ni fuego, y generan más
potencia con los motores IC. Las plantas de
CCGT alimentadas conjuntamente con gas
de síntesis GPRS admiten una energía de
carga base que se crea parcialmente a partir
de residuos biogénicos, lo que ayuda a
alcanzar objetivos amigables con el medio
ambiente.
El GPRS diseñado por PLASCO es
fabricado por LINAMAR CORPORATION.
Los inventores asociados a las patentes de
PLASCO son Andreas TSANGARIS y
Margaret SWAIN. A PLASCO
CONVERSION TECHNOLOGIES INC. se
asocian además las patentes que se
muestran en la Tabla 6.
Las patentes que se muestran en la Tabla
6 asociadas a PLASCO son interesantes de
analizar pues aunque no están relacionadas
directamente con el diseño de las antorchas,
muestran el interés de la empresa en
proteger los desarrollos en otros
componentes del proceso industrial.
04. ANÁLISIS DE
RESULTADOS
12
Tabla 6. Patentes asociadas a la empresa PLASCO CONVERSION TECHNOLOGIES INC.
N° Patente TÍTULO RESUMEN
US-6155182 PLANT FOR
GASIFICATION OF
WASTE
Sistema de eliminación de residuos para la gasificación y fusión de
diversos materiales de desecho. Incluye un recipiente de reactor que
está cerrado a la atmósfera, y una parte inferior útil como una piscina
de escoria. Un mecanismo de alimentación activo elimina la entrada de
aire de la atmósfera al interior del buque y bloquea la expulsión de
gases derivados del producto a la atmósfera. El mecanismo de
alimentación incluye mecanismos para alimentar desechos. Una
antorcha de arco de plasma se localiza para la actividad de arco de
plasma dentro del reactor para producir una zona de procesamiento de
alta temperatura para gasificar o fundir desechos. Un depósito de
recepción de desechos está ubicado dentro del recipiente y posicionado
para recibir y retener inicialmente los desechos del mecanismo de
alimentación activo para la descomposición térmica y la fusión del
desecho por la antorcha de arco.
EP-1601912
A1
MULTIPLE PLASMA
GENERATOR
HAZARDOUS WASTE
PROCESSING SYSTEM
Sistema de procesamiento de desechos peligrosos generadores de
plasma múltiples. Se proporciona un sistema de procesamiento de
residuos que implica el uso de al menos un generador de arco de
plasma de posición fija para procesamiento primario y al menos un
generador de arco de plasma móvil para asistencia de procesamiento
secundaria y / o condición final de la escoria antes de la salida del
recipiente del reactor.
WO-
2008011213
A2
A LOW TEMPERATURE
GASIFICATION
FACILITY WITH A
HORIZONTALLY
ORIENTED GASIFIER
Se proporciona un sistema de gasificación a baja temperatura que
comprende un gasificador orientado horizontalmente que optimiza la
extracción de moléculas gaseosas de la materia prima carbonosa
mientras se minimiza el calor residual. El sistema comprende una
pluralidad de subsistemas integrados que trabajan juntos para convertir
los residuos sólidos municipales (RSU) en electricidad. Los
subsistemas comprendidos por el sistema de gasificación a baja
temperatura son: un Sistema Municipal de Manejo de Residuos
Sólidos; un sistema de manejo de plásticos; un gasificador de
orientación horizontal con sistema de unidades de transferencia lateral;
un sistema de reformulación de gases; un sistema de reciclaje de calor;
un sistema de acondicionamiento de gas; un sistema de
acondicionamiento de residuos; un Sistema de Homogeneización de
Gas y un Sistema de Control.
WO-
2007131234
A2
A GAS
REFORMULATING
SYSTEM USING
PLASMA TORCH HEAT
Se describe un método y aparato para la reformulación de un gas de
entrada desde una reacción de gasificación a un gas reformulado.
Específicamente, se proporciona un sistema de reformulación de gas
que tiene una cámara de reformulación de gas, uno o más antorchas de
plasma, una o más entradas de fuente (s) de oxígeno y sistema de
control permitiendo de ese modo la conversión de un gas de entrada de
una reacción de gasificación en un gas de composición deseada.cambio
04. ANÁLISIS DE
RESULTADOS
13
4.4. Patentes más citadas.
Tabla 7. Patentes más citadas según GOLDFIRE sobre tecnologías de antorchas de plasma para
tratamiento de residuos hospitalarios.
9 TÍTULO AÑO APLICANTE INVENTOR CITACIONES
US-6410880 B1 INDUCTION
PLASMA TORCH
LIQUID WASTE
INJECTOR
2002 ARCHIMEDES
TECHNOLOGY
GROUP, INC.
(UNITED STATES
OF AMERICA, SAN
DIEGO, CA)
Putvinski, Sergei,
Agnew, Stephen F;
Ohkawa, Tihiro,
Sevier, Leigh.
22
US-
20050166810
A1
RECYCLING
SYSTEM FOR A
WASTE
PROCESSING
PLANT
2005 E.E.R.
ENVIRONMENTAL
ENERGY
RESOURCES
(ISREAL) LT
(Israel, Ramat-Gan)
Gnedenko, Valeri
G ; Suris,
Alexander ; Pegaz,
David
18
US-6763772 B2 APPARATUS FOR
PROCESSING
WASTE
2004 E.E.R.
ENVIRONMENTAL
ENERGY
RESOURCES
(ISRAEL) LTD.
(Israel, Ramat Gan)
Gnedenko, Valeri,
Souris, Alexandre;
Pegaz, David.
8
4.5. Artículos más citados
Tabla 8. Artículos más citados según GOOGLE SCHOLAR tecnologías de antorchas de plasma para
tratamiento de residuos hospitalarios
NO TÍTULO AÑO INVESTIGADOR CITA
S INSTITUCIÓN
1 Thermal Plasma Sources: How
Well are They Adopted to Process
Needs?
2015 Javad Mostaghimi
Maher I. Boulos
28 Centre for Advanced
Coating Technologies
Tekna Plasma Systems,
Inc
2 The Role of Transport Phenomena
and Modeling in the Development
of Thermal Plasma Technology
2016 Maher I. Boulos 6 Tekna Plasma Systems,
Inc
3 Liquid and solution treatment by
thermal plasma: a review
2014 Sanaz Safa
Gervais Soucy
6 Universidad de
Sherbrooke
4 Numerical design study on a high-
powered segmented-type arc
plasma torch for a high-enthalpy
supersonic plasma wind tunnel
2013 Jun-Ho Seo
Bong-Guen Hong
Sooseok Choi
Dong-Uk Kim
5 High Enthalpy Plasma
Research Center
5 New perspectives on the dynamics
of AC and DC plasma arcs exposed
to cross-fields
2017 Youssef Abdo
Vandad Rohani
François Cauneau
Laurent Fulcheri
4 MINES ParisTech
04. ANÁLISIS DE
RESULTADOS
14
4.6. Distribución de resultados por
tipos de estudios.
Las 45 patentes y los 13 artículos
científicos fueron agrupadas en categorías
según se muestra en las Figuras 8 y 9.
Fig. 8. Distribución de las patentes según
temáticas tecnológicas
Fig. 9. Distribución de los artículos científicos
según temáticas tecnológicas.
El 36% de las patentes estuvo relacionado
con el desarrollo de sistemas electrónicos y
de control de las antorchas de plasma y/o
de las instalaciones. Por otro lado un 22%
estuvo relacionado con el diseño y
desarrollo de sistemas de tratamiento de
residuos a la entrada de los sistemas de
antorchas, mientras que el 20% de los
resultados se enfocaron al diseño y mejora
de las antorchas.
La distribución por temáticas tecnológicas
en los artículos científicos fue de un 31%
al estudio experimental con el fin de
mejorar los componentes de las antorchas,
los sistemas de antorchas y las
instalaciones asociadas. El 23% de los
artículos fueron simulaciones numéricas y
otro 23% review tecnológicos generales y
revisiones del estado del arte de algunos
componentes específicos.
4.7. Distribución de resultados por
temáticas tecnológicas.
La distribución de patentes por clases IPC se
muestra en la Figura 10.
Fig. 10. Distribución de la protección por patentes
por clases IPC.
04. ANÁLISIS DE
RESULTADOS
15
Las clases tecnológicas más relevantes en
el estudio resultaron:
F23G (42%): Métodos o aparatos,
p.incineradores, especialmente adaptados
para la combustión de residuos o
combustibles de baja calidad.
C03B (7%): Fabricación o configuración
de vidrio, o de lana mineral o slag;
procedimientos complementarios en la
fabricación o confección de vidrio o de lana
mineral o slag.
H05H (7%) : técnica de plasma ,
producción de partículas aceleradas
cargadas eléctricamente de neutrones,
producción o aceleración de vigas
moléculas neutrales o atómicas.
B01J (4%): Procesos químicos o
físicos, p. catálisis o química coloidal; su
aparato relevante.
G05B (4%): Control or regulating systems
in general; functional elements of such
systems; monitoring or testing
arrangements for such systems or elements.
4.8. Análisis de patentes relevantes.
1.
N°
PUBLICACIÓN
TÍTULO AÑO APLICANTE INVENTOR
US-7718120 B2 RF PLASMA SYSTEM FOR
MEDICAL WASTE
TREATMENT
2010 George Paskalov George Paskalov
RESUMEN
Se proporciona un sistema y un método
para el tratamiento mediante plasma
térmico y no térmico (oxidación) de
desechos médicos utilizando una antorcha
de inducción sin electrodos (térmica) y
capacitiva (no térmica). El desecho médico
se pretrata con nitrógeno líquido, se tritura
y se pulveriza con trituradora /
pulverizadora LN2i
y se transporta al
reactor de plasma térmico de nitrógeno /
agua, que convierte los residuos médicos en
polvo en negro de humo y gas generado
(resultado del paso térmico) está dirigido al
reactor de plasma no térmico de oxígeno
para el post-tratamiento. El sistema está
equipado con una unidad de control de
emisiones, fuente de alimentación de RF de
impulsos de frecuencia dual y generador de
nitrógeno líquido. El gas de salida de la
trituradora de LN2 (nitrógeno) se usa para
la antorcha de plasma de inducción y el gas
de salida del generador de LN2 (oxígeno)
se usa como gas de plasma para la antorcha
de plasma no térmica.
04. ANÁLISIS DE
RESULTADOS
16
2.
N°
PUBLICACIÓN
TÍTULO AÑO APLICANTE INVENTOR
CN-102478242 A THREE-SPRAY-HEAD
PLASMA MEDICAL
WASTE INCINERATION
SYSTEM
2012
SHOUGUO WANG;
WENKANG GUO
SHOUGUO WANG;
WENKANG GUO
RESUMEN
La invención proporciona un nuevo sistema
de incineración de desechos médicos de
plasma con tres cabezas de pulverización,
que comprende un cuerpo de horno
provisto de tres antorchas de plasma, una
torre de enfriamiento, un eliminador de
polvo y similares. El nuevo sistema de
incineración de desechos médicos de
plasma se caracteriza porque tres antorchas
de plasma distribuidos simétricamente
están dispuestos en la parte superior del
cuerpo del horno, donde los ángulos
formados por las direcciones de la boquilla
de las tres antorchas de plasma y el eje del
cuerpo del horno son consistentes, y se
forma fluido de plasma giratorio de
calentamiento; los desechos médicos sobre
los cuales se pulveriza una cierta cantidad
de agua se muelen para formar un material
plano y entran tangencialmente en el
cuerpo del horno desde las aberturas de la
pared de la superficie lateral de los cuerpos
de la antorcha; un surco de fusión de estado
líquido y un orificio de drenaje están
dispuestos en la parte inferior del cuerpo
del horno; un tubo de salida de gas
resistente a altas temperaturas con un
aislante de calor está dispuesto en la
posición central de la parte inferior del
cuerpo del horno, para extraer el gas del
horno; el gas del horno está conectado con
la torre de enfriamiento después de salir del
horno; el gas que se apaga pasa a través del
eliminador de polvo y una torre de
adsorción de compuestos de fósforo, azufre
y cloro, y luego es evacuado por una
tubería de escape de gas; y el gas agotado
comprende principalmente gas combustible
formado por hidrógeno gaseoso, metano,
acetileno y monóxido de carbono. La
invención tiene como objetivo realizar un
tratamiento inofensivo de desechos
médicos utilizando antorchas de plasma y
producir el gas combustible capaz de ser
reutilizado.
04. ANÁLISIS DE
RESULTADOS
17
3.
N°
PUBLICACIÓN
TÍTULO AÑO APLICANTE INVENTOR
WO-2008136011
A1
PLASMA PYROLYSIS
SYSTEM AND PROCESS
FOR THE DISPOSAL OF
WASTE USING
GRAPHITE PLASMA
TORCH
2008 INSTITUTE FOR
PLASMA
RESEARCH(India);
GANESH PRASAD,
Kudaligi,
Sethuramachar(India);
NEMA, Sudhir,
Kumar(India); JAIN,
Vishal(India)
GANESH PRASAD,
Kudaligi,
Sethuramachar(India);
NEMA, Sudhir,
Kumar(India); JAIN,
Vishal(India)
RESUMEN
Se proporciona un dispositivo de pirólisis
de plasma para dispensar una variedad de
materiales de desecho. El dispositivo tiene
dos cámaras metálicas, una antorcha de
plasma, una serie de electrodos, medios
para proporcionar aire y medios para la
transferencia de gases pirolizados, un
alimentador, depurador y circuitos de
control. También se proporciona el proceso
para llevar a cabo la pirólisis, en un
ambiente carente de oxígeno. El proceso
está optimizado para operar a niveles de
potencia extremadamente bajos. El
dispositivo es eficiente energéticamente, de
construcción simple y rentable.
i LN2-Nitrógeno Líquido Criogénico
18
05. CONCLUSIONES
DE LA VT
1. Se identificaron al menos 13
artículos científicos y 45 patentes en el
período de estudio 2000-2018 para
patentes y 2013-2018 para artículos
científicos que están relacionados
directamente con el uso de antorchas de
plasmas para tratamiento de residuos.
2. Relacionadas específicamente
con residuos hospitalarios o médicos se
identificaron 3 patentes.
3. Las solicitudes de patentes se
concentran en Estados Unidos (53%) y
en la Oficina Europea de Patentes (22%)
siendo el centro líder en investigación la
EER Enviromental Energy Resources Ltd
y los principales inventores el equipo de
trabajo formado por David Pegaz, Valeri
G Gnedenko y Alexander L.
4. El 36% de las patentes estuvo
relacionado con el desarrollo de sistemas
electrónicos y de control de las antorchas
de plasma y/o de las instalaciones
mientras que el 31% de los artículos se
dedicaron al desarrollo de estudios
experimentales con el fin de mejorar los
componentes de las antorchas, los
sistemas de antorchas y las instalaciones
asociadas.
5. Las clases tecnológicas
principales a partir de las cuales se
categorizaron las patentes, resultaron
F23G, C03B, H05H, B01J y G05B, en las
cuales se distribuyeron el 64% de los
resultados.
6. No se identificó información
relacionada con antorchas de flujos
supersónicos con aplicaciones en el
tratamiento de residuos.
7. Algunas de las conclusiones de
los artículos científicos analizados fueron:
Las características de rendimiento
de una antorcha en aplicaciones
específicas de procesamiento de plasma
están determinadas por las
características de la pluma de plasma,
especialmente por los perfiles de
temperatura y velocidad, por la
composición del plasma y por la
estructura y estabilidad del flujo del
plasma. Se pueden generar chorros de
plasma con características
sustancialmente diferentes en arcos
estabilizados por líquido. La entalpía del
plasma es así varias veces mayor que la
entalpía de los plasmas generados en las
antorchas estabilizadas a gas.
El uso de plasma térmico para el
tratamiento de los contaminantes en
líquidos y soluciones ha recibido mucha
atención en vista de sus bajos impactos
ambientales.
El cambio de Corriente Continua a
arco de Corriente Alterna es una opción
para aumentar la vida útil de los
electrodos.
Los análisis numéricos sobre el
flujo de plasma de arco en las antorchas
de plasma son esenciales para encontrar
dimensiones optimizadas para producir el
rendimiento requerido de la antorcha.
19
06. BASES DE DATOS
La base de datos de Patentes puede ser
consultada en el siguiente link:
https://goo.gl/Nk9yfz
La base de datos de Artículos puede ser
consultada en el siguiente link:
https://goo.gl/2mw4gp
