Durante la pandemia de COVID-19, cada mes se tiraron miles de toneladas de mascarillas quirúrgicas usadas sin una visión real para gestionarlas. Aunque el mundo ha superado con éxito el período crítico, se debe desarrollar una solución ecológica industrial seria para hacer frente a estos residuos.
Investigadores de la Universidad Tecnológica de Kaunas (KTU) y el Instituto de Energía de Lituania, con el objetivo de diseñar una solución para la gestión de residuos de mascarillas quirúrgicas, están investigando las posibilidades de la gasificación por plasma como técnica energética ecológica para convertir los residuos de mascarillas quirúrgicas en productos de energía limpia.
Después de realizar una serie de experimentos, obtuvieron gas sintético (también conocido como gas de síntesis) con una gran abundancia de hidrógeno. Su investigación se publica en el International Journal of Hydrogen Energy.
«Hay dos formas de convertir los desechos en energía: transformando los desechos sólidos en productos líquidos o gases. La gasificación permite convertir grandes cantidades de desechos en gas de síntesis, que es similar al natural y está compuesto de varios gases (como el hidrógeno, el carbono dióxido de carbono, monóxido de carbono y metano). Durante nuestros experimentos jugamos con la composición de este gas sintético y aumentamos su concentración de hidrógeno y, a su vez, su poder calorífico», afirma Samy Yousef, investigador jefe de la Universidad de Kaunas en Tecnología, Lituania.
Para la conversión de mascarillas quirúrgicas, los investigadores aplicaron gasificación por plasma a mascarillas FFP2 defectuosas, que previamente se trituraron hasta obtener un tamaño de partícula uniforme y luego se convirtieron en gránulos que podían controlarse fácilmente durante el tratamiento.
El mayor rendimiento de hidrógeno se obtuvo con una relación S/C (relación vapor-carbono) de 1,45. En general, el gas de síntesis obtenido mostró un poder calorífico un 42% mayor que el producido a partir de biomasa.
Mejorando una técnica tradicional de gestión de residuos
El equipo de investigación de Yousef, compuesto por científicos de dos instituciones de investigación lituanas, KTU y el Instituto Lituano de Energía, trabaja en temas de reciclaje y gestión de residuos, y siempre está buscando residuos, que están presentes en grandes cantidades y tienen una estructura única. En su trabajo, han realizado experimentos de pirólisis en colillas de cigarrillos, palas usadas de turbinas eólicas y desechos textiles, todos los cuales han mostrado resultados prometedores para su ampliación y comercialización. Sin embargo, esta vez, para el reciclaje de mascarillas quirúrgicas, se aplicó un método diferente.
«La gasificación es una técnica tradicional de gestión de residuos. A diferencia de la pirólisis, que todavía es un método nuevo y en desarrollo, no necesitamos mucha inversión en el desarrollo de infraestructura. La gasificación por plasma por arco, que hemos aplicado para la descomposición de mascarillas quirúrgicas, significa que «Bajo las altas temperaturas generadas por el plasma de arco, podemos descomponer las máscaras faciales en gas en unos pocos segundos. En la pirólisis, se necesita hasta una hora para obtener el producto final. En la gasificación avanzada, el proceso es casi instantáneo», explica Yousef.
Dice que las técnicas de gasificación avanzadas, como la gasificación por plasma, son más eficientes para obtener una mejor concentración de hidrógeno (hasta un 50%) dentro de la producción de gas sintético. Además, la gasificación por plasma disminuye la cantidad de alquitrán en el gas de síntesis, lo que mejora su calidad.
El gas rico en hidrógeno tiene mejores valores caloríficos
Según Yousef, la gasificación por plasma es uno de los mejores métodos para obtener gas sintético, rico en hidrógeno.
«El hidrógeno aumenta el poder calorífico del gas sintético», explica Yousef y continúa describiendo los diferentes tipos de hidrógeno: el gris se obtiene del gas natural o del metano, el verde, de fuentes verdes (p. ej., electrólisis), y el azul, del reformado con vapor.
«¿Quizás podríamos llamar al nuestro hidrógeno negro, ya que está hecho de desechos?» dice medio en broma.
El rendimiento de gas de síntesis fue de alrededor del 95% de la cantidad total de materia prima. Los productos restantes fueron hollín y alquitrán. El análisis reveló que el benceno, el tolueno, la naftaleno y el acenaftileno eran los principales compuestos del alquitrán recogido. Según los investigadores, puede utilizarse como combustible limpio en diferentes industrias con bajas emisiones de carbono.
El hollín se formuló en la última etapa de gasificación por plasma. Su principal componente es el carbono negro, que puede tener numerosas aplicaciones relacionadas con la energía, el tratamiento de aguas residuales y la agricultura, o puede utilizarse como material de relleno en composites.
Los investigadores creen que el método propuesto para el reciclaje de residuos de mascarillas quirúrgicas tiene un alto potencial de comercialización. Según Yousef, investigador del KTU, su objetivo principal era obtener gas sintético rico en hidrógeno. Aunque el hidrógeno se puede separar del gas de síntesis obtenido, también se puede utilizar como mezcla de gases. Por lo tanto, ya tiene un poder calorífico la mitad del que se produce a partir de biomasa.
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