KLINOTECH RMO® - Ceramiczny Reaktor Molekularny Odpadów - Reaktor Molekularny III-ciej generacji instalacji Recyklingu Molekularnego Odpadów (RMO)

Przedstawione rozwiązanie podlega ochronie patentowej

Ceramiczny Reaktor Molekularny Odpadów CRMO III-ciej generacji jest jednym ostatnich rozwiązań technicznych i technologicznych opracowanym na potrzeby ekologii i energetyki środowiskowej. CRMO pracuje w temperaturze 1400 ^oC, w której nie istnieją już żadne związki chemiczne, a każdy fragment odpadów organicznych umieszczony w tym Reaktorze zamienia się na strumień swobodnych gorących atomów/molekuł składowych. Z tych to swobodnych atomów składowych na wyjściu Reaktora syntezowane są zupełnie inne związki chemiczne, niż wejściowe – zwykle ekologiczne paliwa gazowe lub po prostu wodór atomowy/cząsteczkowy jako jedyny produkt wyjściowy. W pracy Reaktorów Molekularnych ważny jest skład pierwiastkowy odpadów, a nie ich wygląd, pochodzenie czy rodzaj (pomijamy szkło, metale i gruz). W tym sensie w Reaktorach Molekularnych można wytworzyć energię z czegokolwiek.

Pierwszy z Reaktorów Molekularnych Odpadów (RMO I-szej generacji) wykorzystywał jako źródło ciepła złoże ciekłometaliczne rozgrzane indukcyjnie do temperatur 1400 ^oC. Drugi z nich wykorzystywał palniki plazmowe, w których gazem plazmotwórczym była wysokozjonizowana para wodna. Dla obu tych typów Reaktorów Molekularnych charakterystyczne było to, że działały na odpadowy materiał wsadowy powierzchniowo, co ograniczało ich wydajność i mogły działać tylko w charakterystycznej dla siebie jednej temperaturze ok. 1400 ^oC.

Reaktor CRMO działa natomiast objętościowo na odpadowy materiał wsadowy i wykonany jest w całości z elementów ceramicznych bez użycia części metalowych.

Cechy Reaktora CRMO

• Surowce wejściowe I

Surowcem wejściowym Reaktorów CRMO są odpady organiczne, przy czym są to odpady organiczne pochodzenia biologicznego (odpady roślinne i odpady zwierzęce) i odpady organiczne pochodzenia przemysłowego (zużyte opony, tekstylia, plastiki, papier, lakiery, zużyte oleje wszelkiego rodzaju, lakiery, przeterminowane środki ochrony roślin, przeterminowane lekarstwa, odpady szpitalne i inne) i ich dowolne mieszaniny.

• Surowce wejściowe II

Surowcem wejściowym Reaktorów CRMO są odpady nieorganiczne np. takie jak : odpadowy azbest, mieszanina różnych metali, węgiel popirolityczny i inne.

• Działanie Reaktora CRMO na przykładzie odpadów organicznych I

Typowe odpady organiczne pochodzenia biologicznego mają skład:

                                                                       - węgiel C   –  55%,

                                                                       - tlen O₂      –  38%,

                                                                       - wodór H₂  –    6%,

                                                                       - inne          –    1 %.

Na wyjściu Reaktora wszystkie te pierwiastki tworzą gorący gaz procesowy.

W rzeczywistym rozwiązaniu odpady biologiczne na wejściu miesza się z wodą w proporcjach : 45% - sucha masa biologiczna, 55% - woda. (Woda nie wprowadza innych atomów do obszaru reakcji niż te, które i tak są w nim obecne). Woda użyta w Reaktorze i w procesie ulega termokatailtycznemu rozkładowi na tlen i wodór. Dzięki temu powstaje taka ilość tlenu, która pozwala na całkowite i zupełne utlenienie węgla organicznego do dwutlenku węgla CO₂. Dwutlenek węgla CO₂ należy do najtrwalszych znanych związków chemicznych i powstaje już w wysokich temperaturach wyczerpując tym samym wszystkie wartościowości węgla na poziomie tych wysokich temperatur, w których nie występują jeszcze substancje szkodliwe zbudowane na bazie atomów węgla. Zapewniona jest tym samym czystość ekologiczna procesu. Należy tu wspomnieć też o tym, że w temperaturach procesu powinowactwo chemiczne tlenu do węgla jest większe niż do wodoru. Tak więc w obszarze reakcji nie powstaje para wodna.

Ostatecznym produktem reakcji w tym przypadku jest mieszanina dwóch gazów :

- dwutlenku węgla CO₂ i

- wodoru cząsteczkowego H₂.

W dalszych elementach instalacji mieszanina dwóch gazów przechodzi przez wodny roztwór wodorotlenku potasu KOH. W tym wodnym roztworze zachodzi reakcja : CO₂ + H₂ + 2KOH = K₂CO₃ + H₂O + H₂ .K₂CO₃  przyjmuje postać krystaliczną, który nie jest odpadem wtórnym, tylko jako składnik nawozów potasowych jest produktem użytecznym. W ten sposób jedynym produktem reakcji jest swobodny wodór cząsteczkowy H₂.

CRMO może pracować jako wytwornica wodoru – paliwa przyszłości – z odpadów.

Wytwarzaniem taniego wodoru zainteresowany jest m.in. koncern motoryzacyjny Toyota.

• Działanie Reaktora CRMO na przykładzie odpadów organicznych II

Procesy zachodzące w Reaktorach CRMO można zmodyfikować w taki sposób, że w miejsce CO₂ powstają proste węglowodory typu CH₄, C₂H₆,C₃H₈  i CO. W ten sposób powstaje gaz procesowy energetyczny, który zdolny jest zasilać agregaty prądotwórcze wyposażone w silnik gazowy. Potencjał energetyczny gazu procesowego jest tak duży, że energia elektryczna z niego wytworzona w połowie może zasilać zwrotnie CRMO, a druga połowa może być przeznaczona na sprzedaż. Zatem CRMO jest również generatorem czystej ekologicznie energii.

W Reaktorze CRMO duży udział w wytworzeniu energii ma woda i w tym przypadku jest ona taktowana jako paliwo.

Woda ma stabilizujące działanie na procesy zachodzące w CRMO. Okazuje się bowiem, że dla różnych grup rodzajowych odpadów organicznych skład energetycznego gazu procesowego jest prawie identyczny.

Duży udział wody w procesie ma kapitalne znaczenie dla gospodarki odpadami, w tym odpadami niebezpiecznymi i tzw. trudnymi. W przypadku działania reaktorów CRMO można mówić bowiem o zjawisku „samolikwidacji” odpadów. Odpady same dla siebie są źródłem energii potrzebnej do ich unicestwienia.

• Redukcyjne działanie wodoru

Procesy zachodzące w CRMO są procesami beztlenowymi w sensie tlenu atmosferycznego. Procesy te nie są więc spalaniem !

Azot jaki może się pojawić w przestrzeni reakcjyjnej jest azotem pochodzącym z białek odpadów biologicznych. W tym przypadku ewentualne tlenki azotu NO_X redukowane są do azotu zgodnie z równaniem : NO_X + xH₂ = xH₂O  + N .

• CRMO a spalanie

Przedstawiony powyżej proces nie jest spalaniem i w sposób zasadniczy różni się od spalania. W procesie spalania ważne są m. in. wartość opałowa i temperatura zapłonu paliwa. Temperatura spalania paliwa ustala się przy tym samoistnie w sposób przyrodniczy. W rozpatrywanym przypadku natomiast wartość opałowa przekształcanego materiału odpadowego, ani też temperatura jego zapłonu, nie grają żadnej roli. Poza tym w reaktorze CRMO najpierw nastawia się pożądaną temperaturę procesu, a potem ten proces się przeprowadza. Poprzez dodanie czynników zewnętrznych, np. wody, zmienia się chemię procesu, co nie jest możliwe w procesach spalania. W CRMO nie występuje komin.

• Działanie Reaktora CRMO na przykładzie odpadów nieorganicznych

Jeśli w Reaktorze CRMO umieści się rozdrobniony eternit, to w temperaturze procesu włókna azbestowe ulegają wypaleniu, a pozostałość przetwarza się zwrotnie w cement portlandzki.

Jeśli w Reaktorze CRMO umieści się drobne zmieszane elementy złomu elektronicznego, to nastawiając w nim temperaturę np. 190 ^oC  wytapia się najpierw stop lutowniczy, nastawiając kolejno coraz wyższe temperatury można kolejno z mieszaniny metali wytopić np. cynę, ołów, cynk, aluminium, itd.

• użyciem Reaktora CRMO można zatem prowadzić termoselekcję metali.

Jeśli w Reaktorze CRMO umieści się np. sadzę techniczną („carbon black”), jako pozostałość po pirolizie zużytych opon samochodowych, to wypalając ją w ciągu 6 godzin w temperaturze procesu można przekształcić ją w węgiel aktywny.

Jeśli w Reaktorze CRMO umieści się natomiast drobne elementy skały bazaltowej, to można ją stopić w celu ciągnienia włókien bazaltowych, itd.

• Inne zastosowania CRMO

W temperaturze 200 ^oC  można np. suszyć osady ściekowe.

W temperaturze 400 ^oC można przetwarzać odpadowe tworzywa sztuczne na komponent paliwowy – olej parafinowy, a zużyte opony samochodowe na komponent paliwowy – olej pirolityczny.

W temperaturze 800 – 900 ^oC można dokonywać zgazowania wysokotemperaturowego frakcji organicznej odpadów komunalnych, itd.

Wstępne posumowanie

• Wstępna teoria procesów zachodzących w CRMO została opracowana. W Reaktorze zachodzi jednakże jednocześnie wiele zjawisk egzotermicznych i endotermicznych. Dlatego całkowita teoria procesów wymaga jednak opracowania.
• W kontekście powyższego CRMO należy do uniwersalnych urządzeń ochrony środowiska.

Galeria:

W reaktorze doświadczalnym umieszczono pudełko plastikowe wykonane z Polipropylenu (PP) wypełnione wodą czyli: (C₂H₆)_n + H₂O

Widoczny na zewnątrz reaktora płomień jest wynikiem spalania pozostałej części wodoru w powietrzu dowodząc w ten sposób że w Reaktorze CRMO zachodzą dokładnie takie same reakcje jak w Reaktorze RCM (wykonane tyko dla celów pokazowych).

• Opracowano skład mieszanki ceramicznej pracującej do 1600 ^oC.

• Dobrano Zasilacze Elektryczne.

• Sprawdzono działanie Agregatu Prądotwórczego na gaz reakcyjny.

• Opracowano wstępną dokumentację.

• Moduł widoczny na zdjęciu będzie zwielokrotniany w rozwiązaniach przemysłowych.

• Dobrano elementy konstrukcyjne pracujący do temp. 1400 ^oC.

• Opracowano wstępną teorię procesu.

• Przeprowadzono pozytywnie próby.