BRPI0810347B1

BRPI0810347B1 - "sistema para a esterilização de resíduos bio-infecciosos, forno solar esterilizador e método para a esterilização de resíduos bio-infecciosos"

Info

Publication number: BRPI0810347B1
Application number: BRPI0810347A
Authority: BR
Inventors: Giampietri Ricci Eddio
Original assignee: Univ Nacional Da Costa Rica
Priority date: 2007-05-09
Filing date: 2008-07-04
Publication date: 2018-09-11
Also published as: GT200900291A; ES2399007B8; ES2399007A2; BRPI0810347A2; ES2399007B1; WO2008138277A2; ES2399007R2; BRPI0810347B8; MX2009011939A; WO2008138277A3; CR9110A

Description

(54) Título: SISTEMA PARA A ESTERILIZAÇÃO DE RESÍDUOS BIO-INFECCIOSOS, FORNO SOLAR ESTERILIZADOR E MÉTODO PARA A ESTERILIZAÇÃO DE RESÍDUOS BIO-INFECCIOSOS (51) Int.CI.: A61L 11/00 (30) Prioridade Unionista: 09/05/2007 CR 9110 (73) Titular(es): UNIVERSIDAD NACIONAL DA COSTA RICA (72) Inventor(es): EDDIO GIAMPIETRI RICCI (85) Data do Início da Fase Nacional: 09/11/2009

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SISTEMA PARA A ESTERILIZAÇÃO DE RESÍDUOS BIOINFECCIOSOS, FORNO SOLAR ESTERILIZADOR E MÉTODO PARA A ESTERILIZAÇÃO DE RESÍDUOS BIO-INFECCIOSOS &

DESCRIÇÃO DA INVENÇÃO

- 5 SETOR TECNOLÓGICO: saúde, ciências médicas e higiene.

A presente invenção refere-se a um forno solar para a esterilização de resíduos bio-contagiosos ou infectocontagiosos (daqui por diante, HSEDBC), principalmente hospitalares e de centros de assistência de saúde, e ao método para a sua utilização na esterilização ambiental e sanitariamente segura deste tipo de resíduos.

A invenção proposta oferece um meio e um método limpo e econômico para processar resíduos bio-infecciosos, especialmente resíduos hospitalares perigosos, evitando a difusão de enfermidades e a contaminação posterior de aterros sanitários na localidade correspondente. O acima exposto, na medida em que se oferece um meio e método que atinge 100% de esterilização nos resíduos, sem a produção de compostos químicos tóxicos tais como furanos, difenilas e dioxinas que são o resultado dos processos de combustão convencionais.

ANTECEDENTES DA INVENÇÃO

Com efeito, a esterilização de resíduos bio' contagiosos ou bio-infecciosos mediante formas convencionais tais como o uso de autoclaves ou de incineradores apresenta *

desvantagens e graves conseqüências para o meio ambiente.

No primeiro caso, a autoclave ou esterilização por vapor implica o uso de vapor saturado dentro de um ambiente pressurizado a médias ou altas temperaturas. A esterilização

0 com vapor é eficaz com materiais de resíduos de baixa densidade, tais como plásticos e similares, mas não com materiais de resíduo hospitalar de alta densidade tais como placentas e resíduos de práticas cirúrgicas. Hoje em dia, a

2/9 nível mundial, menos de 10% da totalidade dos dejetos hospitalares são tratados com autoclaves. Estas máquinas são muito dispendiosas, operam com temperaturas moderadamente elevadas entre 200°C e 300°C, consomem consideráveis .·, 5 quantidades de energia convencional, exibem uma capacidade de processamento muito limitada (volumes escassos), não conseguem tratar a totalidade dos resíduos bio-infecciosos gerados, não garantem 100% de esterilização e executam um processo que pode resultar um tanto perigoso, especialmente durante a fase de extração de ar e vapor. Adicionalmente, as autoclaves podem gerar transbordamentos da parte líquida dos resíduos, encher e ficar fechadas, não conseguem separar os resíduos líquidos dos sólidos, podem produzir compostos químicos tóxicos, freqüentemente não minimizam a formação de aerossóis perigosos, e podem causar queimaduras no manejo de recipientes quentes. Por último, as temperaturas operativas das autoclaves devem ser controladas com um termômetro de registro para garantir a sua faixa de operação (temperatura tempo) apropriada e, apesar do controle estreito, os custos energéticos de operação são geralmente muito elevados.

Todos estes problemas são solucionados pelo aparelho e método da presente invenção.

Quanto ao uso de incineradores, é necessário assinalar que em muitos países eles são legalmente proibido.

A incineração reduz drasticamente, de 90 a 95%, os materiais ί

de resíduo combustível e converte os mesmos em cinzas residuais. Em algumas ocasiões, a redução pode ser maior do que 95%. As cinzas residuais são transladadas a aterros municipais, mas segundo os dados oficiais da EPA (Enviromental Protecction Agency) OMS E OPS, os incineradores poluem o solo, o ar e capotas aqüíferas. Esta tecnologia é habitualmente utilizada para volumes muito grandes de resíduos bio-infecciosos, com a conseqüente geração de

3/9 grandes volumes de emissões gasosas tóxicas, e grandes quantidades de cinzas, também tóxicas. Os custos iniciais de investimento, operação e manutenção desta tecnologia são elevados (de três a quatro vezes mais do que para qualquer outra tecnologia convencional). Assim mesmo, o seu uso requer mão de obra e apoio altamente qualificado e treinado e de espaços operativos muito amplos, com o potencial exposição dos trabalhadores a efeitos nocivos pelo fato de vazamentos, transbordamentos, mal uso de filtros, ou vedações. Adicionalmente, as temperaturas utilizadas nas duas câmaras de combustão clássicas dos incineradores são muito altas (variam de 900°C a 1100°C) , com o que os custos se elevam bastante, similarmente ao risco em sua operação. Por último, a operação desta técnica gera grandes quantidades de furanos, difenilas e dioxinas, que se encontram entre as vinte substâncias mais tóxicas do planeta e o descarte final das cinzas pode ocasionar problemas de saúde pública.

O HSEDBC, objeto da presente invenção, opera baseado no princípio físico de um sistema ou volume de controle ao qual é aplicado energia por radiação solar direta, com o conseqüente aumento da temperatura operativa interna, em conformidade com as leis básicas da calorimetria (primeira e segunda leis da termodinâmica) , de modo que o sistema ao qual é administrado calor deve aumentar a sua temperatura interna gradual até uma faixa entre 180 e 200°C, podendo ser graduada entre 160 e 170°C, que são temperaturas superiores àquelas do limite de esterilização para resíduos bio-infecciosos, o qual fica localizado entre 135 e 140°C, em uma faixa de tempo entre 35 e 40 minutos. Trata-se de uma tecnologia que pode funcionar os 365 dias do ano, as 24 horas do dia, a um custo mínimo de aproximadamente $600 dólares americanos ao ano e com uma capacidade que permite tratar grandes volumes de resíduos bio-infecciosos (de 25 kg a 50

4/9 toneladas métricas por dia) . Ele não utiliza combustível ou energia tradicional, não há chamas nem combustão durante a totalidade do processo. Ele utiliza exclusivamente energia solar (1% solar fotovoltaica + 99% solar térmica), sem decomposição química dos resíduos, nem geração de contaminação ou disseminação de enfermidades em seu transporte posterior.

DESCRIÇÃO DETALHADA DA INVENÇÃO

O HSEDBC da presente invenção é caracterizado por permitir a esterilização de resíduos bio-infecciosos por meio da aplicação de altas temperaturas e não pelo uso de pressão ou vapor. Ele não opera como uma autoclave ou como um incinerador ou caldeira convencional. A esterilização é levada a cabo sem chamas, sem fogo e sem combustão, durante um mínimo de dois dias e um máximo de cinco, com uma carga diária de entre 120 e 130 Kg de resíduos por dia, com a enorme vantagem de não produzir emissões tóxicas.

O HSEDBC é conformado por uma câmara de esterilização, a qual é alimentada por um sistema concentrador de refletores que canaliza a radiação solar direta para um mecanismo de cobertura de triplo vidro (vide as figuras 4.1, 4.2 e 7). A câmara de esterilização é provida com um sistema de fechamento hermético em cujo interior são localizados os recipientes metálicos para os resíduos (vide as figuras 4.1, 4.2 e 6.2). Os recipientes (vide as figuras 1.1 e 1.2) que utilizam o HSEDBC são de aço inoxidável, esterilizados e é previstos que eles não permitem o vazamento de tóxicos ou a saída de material, quer seja sólido ou líquido ou gasoso. Os recipientes têm uma resistência superior a 12,5 Newtons em todas as suas partes e também são providos, por sua vez, com uma tampa hermética. Dentro da câmara de esterilização, são localizados sensores de temperatura (vide a figura 6.2) acoplados a um programa de

5/9 controle automático (um PLC em um gabinete de controle que é descrito mais adiante, vide as figuras 3.1 e 3.2), que registram para cada um dos recipientes metálicos, a cada minuto, a temperatura atingida internamente por cada recipiente, assim como a câmara de esterilização. A dita câmara também é provida com um tubo de serpentina coletora interna (vide as figuras 5 e 6.2) para a coleta de vapores dentro da câmara de esterilização, o qual é comprido e provido com três segmentos verticais contra a gravidade. Por sua vez, o tubo de serpentina é provido com válvulas e mangueiras (vide figura 5) que permitem a sua conexão aos recipientes de resíduos.

HSEDBC é provido com quatro filtros para a eliminação de microorganismos patogênicos e maus cheiros. Os dois primeiros são localizados na saída dos recipientes (vide as figuras 1.1 e 1.2), e os dois últimos na saída final da câmara esterilizadora (vide as figuras 4.1 e 4.2). Na modalidade preferida da presente invenção, são utilizados filtros da indústria Whatman, conhecidos como filtros HEPA, por sua alta eficiência de filtrado, e são, além disso, recomendados pela agência internacional EPA (Enviromental Protection Agency). Estes filtros resistem a temperaturas de até 300°C. A configuração interna do HSEDBC de quatro filtros em série e o tubo coletor interno de vapores ou tubo de serpentina tornam impossível o transporte de vírus, bactérias e esporos nos exíguos vapores condensáveis e volatilizados que imediatamente depois do processo de esterilização são exalados pelo HSEDBC.

Em sua parte inferior, o HSEDBC é provido com um sistema de movimento rotatório (vide as figuras 6.1 e 6.2) que permite que o forno funcione adequadamente durante os 365 dias do ano, de maneira que a posição do mesmo atinja a maior concentração de raios solares, para obter sempre a

6/9 concentração de energia necessária.

O HSEDBC é controlado por meio de um gabinete de controle eletrônico (vide as figuras 3.1 e 3.2), que executa a logística e mecânica de orientação automática do forno para o acompanhamento necessário e, adicionalmente, é acondicionado para controlar, visualizar e imprimir as temperaturas internas dos recipientes e da câmara de esterilização através do PLC associado aos sensores na câmara de esterilização.

A carga mecânica dos recipientes no forno é conduzida mediante um elevador de carga mecânico manual.

O funcionamento do HSEDBC é produzido por radiação solar direta sobre a cobertura e a operação de coletores solares térmicos concentradores (vide a figura 7) , a partir dos quais é gerado o conseqüente aumento da temperatura operativa interna, de maneira que a câmara de esterilização aumenta a sua temperatura até as faixas (tempo e temperatura) necessárias para a esterilização de resíduos. No intervalo de tempo de esterilização, que, por razões de segurança na realização preferida da presente invenção será de seis horas como um mínimo (faixa temporária de segurança), os raios solares concentrados que a câmara de esterilização recebe e absorve geram calor, o qual é transferido por condução térmica aos recipientes dos resíduos, para atingir logo os próprios resíduos, elevando a sua temperatura a um mínimo de 160°C, durante a faixa de tempo de segurança acima mencionada. Durante o processo de esterilização, ao utilizar o HSEDBC, os resíduos sólidos liberam a fase líquida, em forma de vapores condensáveis e não condensáveis, os quais também são esterilizados durante o processo de formação e circulação dentro da câmara esterilizadora. Os vapores recebem mais de 99% de esterilização na fase de vaporização e circulação iniciais e, antes de serem descarregados no meio

7/9 ambiente, recebem um filtrado seletivo químico-mecânico forte triplo de potência muito alta, através da seqüência de cascata dos filtros dispostos no HSEDBC. Em particular, é importante especificar que os vapores não circulam na câmara esterilizadora, mas circulam no tubo de serpentina intercambiador. Antes de serem descarregados no meio ambiente, os vapores recebem um primeiro grau de esterilização muito forte dentro dos recipientes metálicos e de filtrado na saída dos mesmos; em seguida eles recebem outro grau forte de esterilização com a passagem do tubo de serpentina intercambiador, e finalmente experimentam um filtrado seletivo químico-mecânico forte duplo na saída da câmara de esterilização. Ao final do processo de tratamento não resta nenhuma fase líquida dentro do forno.

Agora, o método para a esterilização de resíduos que é proposto pela presente invenção é o seguinte:

Os resíduos bio-infecciosos são levados, introduzidos nos recipientes e estes, por sua vez, na câmara esterilizadora do HSEDBC mediante o uso de um elevador de carga mecânico - manual. Os recipientes são hermeticamente conectados às respectivas mangueiras do tubo de serpentina interno, a câmara de esterilização é hermeticamente fechada e o forno fica em funcionamento. A temperatura passa dos 20°C “ 25°C iniciais aos 160°C - 170°C finais, ou inclusive até uma faixa entre 180°C e 200°C. Os resíduos ficam dentro dos recipientes fechados correspondentes durante um mínimo de dois dias e um máximo de cinco, por um número total mínimo de seis horas a uma temperatura superior ao limite de esterilização (T > 135°C). O calor é transferido à câmara para os recipientes e dos mesmos aos resíduos. Os resíduos emitem vapores que logo são filtrados e finalmente são eliminados no ambiente externo, isentos de emissões nocivas e/ou tóxicas.

8/9 processo de esterilização é considerado como completado quando em cada um dos recipientes registrou uma temperatura mínima de 160°C durante um tempo mínimo de seis horas.

Tant<	o os recipientes	metálicos	dos	sistemas	de
vazamento de	vapores quanto os sensores	de	medição	são
desacoplados	momentaneamente	e, antes	de	extrair	os
recipientes	da câmara, os	ditos	recipientes	são
hermeticamente	fechados.
Com	o mesmo elevador	de carga	utilizado para a

carga inicial, os recipientes são descarregados do forno e localizados em uma área de quarentena coberta, idealmente contígua ao HSEDBC (vide a Figura 2).

DESCRIÇÃO DOS DESENHOS

Figuras 1.1 e 1.2. RECIPIENTES (PEQUENO E MÉDIO).

Vista superior, vista frontal, vista lateral.

Sonda para temperatura; saída de emissões com filtro duplo; reforço estrutural; fechamento hermético a pressão.

Figura 2: ÁREA COBERTA E FECHADA PARA QUARENTENA.

Figuras 3.1 e 3.2: GABINETE DE CONTROLE ELETRÔNICO. Vista superior, vista frontal, vista lateral.

Fechamento de proteção, base de suporte isolante,

- aberturas de ventilação; isométrico.

5 Figuras 4.1 e 4.2: CÂMARA DE ESTERILIZAÇÃO. Vista superior, vista frontal, vista lateral.

Comportas de carga e descarga; fechamento hermético a pressão, sistema de cobertura de triplo vidro, rodinhas para a rotação automatizada, tubo de saída de emissões com filtro duplo, isométrico interno, recipientes internos de resíduos.

Figura 5: SISTEMA DE VÁLVULAS, MANGUEIRAS E TUBO DE SERPENTINA COLETOR.

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Isométrico interno; tubo de serpentina coletor, mangueira de interconexão; válvula, base de suporte fixada à placa de concreto horizontal em sentido astronômico.

Figuras 6.1 e 6.2: BASE ESTRUTURAL COM SISTEMA 5 AUTOMÁTICO GIRATÓRIO.

Componentes internos da câmara: recipientes, válvulas, sensores, mangueiras, tubo de serpentina coletor.

Figura 7: FORNO SOLAR CONCENTRADOR ESTERILIZADOR COMPLETO SEM GABINETE.

Sistema Concentrador; Comportas de carga e descarga do resíduo; câmara de esterilização, base giratória.

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Claims

REIVINDICAÇÕES

1. FORNO SOLAR ESTERILIZADOR (1), caracterizado por ser composto por uma câmara de esterilização (2) , na qual são localizados recipientes (9), conectados a um tubo

5 de serpentina (3) com três segmentos verticais contra a gravidade, que permitem o tratamento de resíduos bioinfecciosos; e um sistema de concentração (11).
2. FORNO (1), de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo sistema concentrador (11) que compreende

10 refletores (13), que canaliza a radiação solar diretamente para um mecanismo de cobertura de triplo vidro (14).
3. FORNO (1), de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por ainda compreender comportas (12) para carga e descarga de resíduos.

15 4. FORNO (1), de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por ser provido com quatro filtros (4) para a eliminação de microrganismos patogênicos e maus cheiros.

5. FORNO (1), de acordo com a reivindicação 4,

20 caracterizado pelos filtros (4) utilizados serem filtros (4)

HEPA da indústria Whatman, localizados na saída dos recipientes (9) e na saída final da câmara de esterilização (2).

6. FORNO (1), de acordo com a reivindicação 1,

25 caracterizado por ser provido com um sistema de movimento rotatório (10) para permitir o posicionamento adequado do forno (1) para melhor aproveitamento dos raios solares.

7. FORNO (1), de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por ser provido com sensores (5) de

30 temperatura na câmara de esterilização (2) e recipientes de resíduos (9), associados a um programa de controle automático (PLC) (6).

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8. FORNO (1), de acordo com qualquer uma das reivindicações 2 a 6, caracterizado por ainda compreender um gabinete de controle eletrônico (7).

9. MÉTODO PARA A ESTERILIZAÇÃO DE RESÍDUOS BIO5 INFECCIOSOS, caracterizado por compreender: i) o tratamento dos resíduos bio-infecciosos em um forno solar esterilizador (1), conforme definido em qualquer uma das reivindicações 1 a 8, ii) a sua análise biológica durante uma breve estadia na área de quarentena (8), e iii) a sua posterior disposição

10 segura em um aterro municipal.

10. MÉTODO, de acordo com a reivindicação 9, caracterizado pela primeira etapa de tratar os resíduos bioinfecciosos ser realizada em um forno solar esterilizador (1), conforme definido em qualquer uma das reivindicações de

15 1 a 8, e pelo processo ainda compreender a filtração tripla dos vapores liberados na fase de esterilização.

11. MÉTODO, de acordo com a reivindicação 9, caracterizado pelo tratamento dos resíduos ser levado a cabo a temperaturas entre 160°C e 170°C por um mínimo de quatro a

20 seis horas ininterruptas.

12. MÉTODO, de acordo com a reivindicação 9, caracterizado pelo tratamento dos resíduos bio-infecciosos no forno esterilizador (1) ser levado a cabo a uma temperatura mínima de 160°C, durante um mínimo de seis horas

25 ininterruptas.

13. SISTEMA PARA A ESTERILIZAÇÃO DE RESÍDUOS BIOINFECCIOSOS, caracterizado por compreender: i) uma área fechada de quarentena (8) para a armazenagem temporária de recipientes (9) para resíduos bio-infecciosos, ii) um forno solar

30 esterilizador (1) para resíduos bio-infecciosos, conforme definido em qualquer uma das reivindicações 1 a 8, e iii) um gabinete de controle (7) para o forno solar esterilizador (1).

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Entrada para carga/descarga

Sistema de válvulas, mangueiras e tubo de serpentina coletor [FIG 5]

Mangueira de inte rconexão

-Válvula

Base de suporte fixa

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Base estrutural com sistema automático

Base estrutural com sistema automático giratório [FIG 6.2]

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Forno solar concentrador esterilizador completo sem gabinete [FIG 7]

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