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Rifiuti sanitari: i campi magnetici possono ritrasformarli

Un processo che sfrutta i campi magnetici potrebbe aiutare ad elaborare la ritrasformazione della miriade di rifiuti sanitari che sono stati prodotti, ad esempio durante il Covid19.

Categorie Biomateriali · Covid-19 · Innovazione
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I campi magnetici alternati possono essere utilizzati per convertire rapidamente i rifiuti medici, come le siringhe di plastica, in gas ricchi di idrogeno e grafite di alta qualità. Questa tecnica catalitica, scoperta in Cina, è rispettosa dell’ambiente e meno energivora di molte altre strategie di gestione dei rifiuti: potrebbe aiutare a smaltire altri tipi di rifiuti medici come maschere e indumenti protettivi particolarmente utilizzati durante la pandemia di Covid19.

Rifiuti medici
Riassunto grafico dello studio effettuato – Credits: Cell Reports Physical Science

Rifiuti medici durante la pandemia di Covid19

La pandemia di Covid19 ha prodotto montagne di rifiuti medici. Secondo l’Organizzazione Mondiale della Sanità, tra marzo 2020 e novembre 2021, l’ONU ha spedito 87.000 tonnellate di dispositivi di protezione individuale, come mascherine e abiti, in paesi di tutto il mondo. Questa è solo la punta dell’iceberg, in quanto questi numeri non coprono gli oggetti acquistati al di fuori dell’iniziativa delle Nazioni Unite da parte dei governi e del pubblico. Sono stati spediti anche più di 140 milioni di kit di test e gli oltre 8 miliardi di dosi di vaccino somministrate a livello globale che hanno prodotto 144.000 tonnellate di prodotti di scarto, come siringhe, aghi e bidoni.

Mascherine
Tra i rifiuti medici più presenti durante la pandemia di Covid19 troviamo sicuramente le mascherine.

Smaltimento tradizionale dei rifiuti di questa tipologia

É ampiamente usato l’incenerimento per smaltire i rifiuti di plastica; questo è veloce e semplice, ma può produrre grandi quantità di anidride carbonica e altri gas tossici, l’unico sottoprodotto utile è il calore. La plastica nei rifiuti medici è ricca di idrogeno e recentemente i ricercatori hanno sviluppato una tecnica a due stadi che utilizza la pirolisi ad alta temperatura seguita da cracking catalitico per trasformarla in gas ricchi di idrogeno, etanolo e metano. 

La svolta

Per affrontare la sfida di convertire in modo efficiente i rifiuti sanitari in gas ricchi di idrogeno, si è pensato all’ipertermia magnetica. Questo nuovo approccio catalitico eterogeneo di due fasi, fa si che il polimero plastico dei rifiuti sanitari venga prima decomposto in una miscela vapore/gas (piccoli idrocarburi) tramite pirolisi ad alta temperatura e, in seguito, sia crackizzato cataliticamente per la produzione di syngas (ad es. H2 , CH4 e C2H4). Questo rappresenta un enorme progresso, ma la bassa efficienza di conversione accompagnata dalla rapida disattivazione del catalizzatore sembra inevitabile

Progettazione concettuale: (A) Processo di incenerimento; (B) Processo di gassificazione; (C) L’attuale processo catalitico avviato da AMF in una fase per la decostruzione di rifiuti medici per produrre gas ricchi di idrogeno e grafite di alto valore; (D) Una tipica configurazione di raccolta del gas utilizzata per determinare il volume di gas prodotto quando il campo magnetico alternato è attivo (HB-5PP); (E) Il dispositivo sperimentale e la configurazione del sistema di reazione – Credits: Cell Reports Physical Science

Analisi dei ricercatori e verifiche

Il processo catalitico di avvio del campo magnetico alternato in un’unica fase semplifica notevolmente gli approcci alla demolizione dei rifiuti sanitari; questo converte rapidamente la plastica per siringhe monouso (PP) in gas ricchi di idrogeno e grafite di alto valore utilizzando un ago per siringa monouso come un catalizzatore a risposta magnetica. Si è notato che con l’aumentare della temperatura, il bio-olio e le siringhe di plastica si decompongono generando idrogeno, metano e altri gas.

Il processo estrae oltre il 75% di idrogeno dalle siringhe monouso e circa il 67,8% di grafite. Dopo 10 cicli di aggiunta di siringhe monouso, la microscopia elettronica conferma la crescita di una grande quantità di carbonio traballante.

Rifiuti medici
Diagramma schematico: (A) Illustrazione schematica del processo catalitico di avvio dell’AMF; (B) Le mappe termiche di diverse forme di aghi a 10,4 mT; (C) Il grafico tempo-temperatura dell’ago a catena ha reagito con diversi punti di forza del campo magnetico alternato; (D) Grafico tempo-temperatura di HB, PP, ago a catena e un campione misto a 10,4 mT; (E) Grafico tempo-temperatura per l’aggiunta continua di PP a 10,4 mT – Credits: Cell Reports Physical Science

Rifiuti medici: conclusione sull’ipertermia magnetica

Secondo i ricercatori, questa tecnica semplifica il trattamento dei rifiuti medici convertendoli in idrogeno e grafite di alto valore in un processo in una fase. L’uso del campo magnetico alternato ad alta frequenza riduce al minimo la quantità di energia utilizzata rispetto ad altri processi catalitici, poiché l’intero reattore non ha bisogno di essere riscaldato contemporaneamente.