Медицинские отходы могут подвергаться обезвреживанию в плазменной дуге. При температурах в 4000 град. C за счет энергии электрической дуги в плазмотроне молекулы кислорода и отходов расщепляются на атомы, радикалы, электроны, ионы.
При остывании в плазме протекают реакции с образованием простых соединений CO2, H2O, HCl, HF, P4O10 и др. Степень разложения полихлорированных дибензодиоксинов и фуранов (ПХДД и ПХДФ), полихлорбифенилов (ПХБ) достигает 99,9999 процента.
При обезвреживании хлорсодержащих отходов в результате разрушения химических связей между атомами исходных соединений в плазме образуется большое количество ионов хлора, которые при медленном остывании отходящих газов (отсутствии их эффективной закалки) взаимодействуют с ионами углерода, кислорода и водорода, вновь образуя вторичные супертоксиканты, в том числе ПХДД и ПХДФ.
Сотрудниками Института металлургии Уральского отделения РАН ГУ "ИМЕТ УрО РАН") в 2007 г. разработан способ утилизации отходов, содержащих ПХБ, заключающийся в подачи отходов непосредственно в струю плазмообразующего газа.
Ввод отходов осуществляется совместно с нейтрализующим агентом - негашеной известью, измельченной до крупности менее 74 мкм. Связывание хлора в CaCl2 предотвращает синтез вторичных органических супертоксикантов.
Специалистами Института тепло и массообмена им. А.В. Лыкова и ООО "Плазмактор" (г. Минск, Беларусь) разработана, изготовлена и испытана плазменная камерная печь периодического действия мощностью до 50 кВт и производительностью 20 - 30 кг/ч. Печь предназначена для обезвреживания сравнительно небольших объемов медицинских и биологических отходов. После загрузки отходов в количестве примерно 10 - 15 кг и включения плазмотрона цикл их переработки (сжигания) составляет примерно 10 мин и зависит от состава отходов. После завершения цикла работы плазмотрон выключается, и печь переходит в режим остывания и разгрузки шлака. Суммарное время реализации всех стадий составляет около 30 мин, после чего печь готова к следующей загрузке и включению.
Плазменная установка переработки инфицированных медицинских отходов была разработана и спроектирована специалистами ЗАО "Плазма Тест" и построена на территории Московской городской инфекционной клинической больницы N 1.
Основу оборудования составляет двухкамерная кессонная металлургическая печь с ванной расплава шлака и металла и плазмотроном на боковой стенке, обеспечивающим температурный уровень от 2000 до 5000 град. C. Максимальная проектная пропускная способность по отходам - 60 кг/т (500 т в год). По ряду технических и экономических факторов указанная установка не была введена в постоянную эксплуатацию.
В целом рассмотренная технология обработки неподвижного слоя токсичных отходов ударной плазменной струей характеризуется низкой эффективностью тепло и массообмена. Существенное усложнение установки за счет встроенной центрифуги для перемешивания расплава на поду печи кардинально не повышает эколого-технологические параметры процесса.
Наибольшее распространение в практике пиролиза и газификации твердых коммунальных, промышленных и медицинских отходов нашли вертикальные шахтные печи. Классическим примером противоточной шахтной печи для пиролиза твердых отходов является реактор, разработанный ГУП МосНПО "Радон".
Упаковки с отходами поступают через узел загрузки в верхние слои шахты и, опускаясь под действием силы тяжести, нагреваются за счет теплоты газов, движущихся вверх им навстречу.
Источником энергии служат дуговые плазмотроны, установленные в подовой части печи над ванной. В качестве плазмообразующего газа используется воздух. Применение воздушных плазмотронов достаточной мощности позволило отказаться от дополнительного топлива. В верхней части печи отходы проходят стадии сушки и пиролиза, сопровождаются интенсивным газовыделением.
В высокотемпературной зоне шахтной печи в нижних слоях отходов происходит возгонка летучих соединений. В то же время в среднем и верхнем уровнях шахты печи, в зоне относительно низких температур, эти соединения концентрируются и сорбируются в слое отходов. Коксовый остаток в значительной степени выжигается, а минеральный компонент плавятся и поступают в зону расплава.
С повышением температуры в реакторе до величин порядка 1100 - 1200 град. C за счет использования плазменно-дуговых источников энергии возникла возможность и целесообразность использования в качестве теплоносителя и реагента-окислителя водяного пара.
В настоящее время отсутствуют какие-либо технические средства, кроме плазмотронов, позволяющие разогреть большие количества H2O до плазменного состояния. Уровень развития плазмотронной техники позволяет утверждать, что мощные электродуговые генераторы водяной плазмы, устойчиво и надежно работающие в течение длительного времени, займут свое место в промышленности.
Помимо существенного повышения теплоты сгорания синтез-газа, а следовательно, общей энергетической эффективности процесса газификации использование H2O в качестве плазмообразующего газа исключает разбавление целевого продукта инертным (балластным) компонентом - азотом воздуха, не создает вредных примесей окислов азота, упрощая систему очистки и сокращая объемы выбросов.
Эти два фактора повышают техническую и экологическую привлекательность высокотемпературной газификации твердых, промышленных и медицинских отходов.
По сравнению с не плазменными печами, даже с использованием интенсивных газодинамических режимов обработки (псевдоожиженный слой, кислородное дутье и др.), при применении плазменного нагрева достигается ряд существенных преимуществ. Уменьшается в 6 - 8 раз объем печи (при сохранении производительности по сырью), снижается площадь необходимых производственных помещений, уменьшается примерно на порядок объем отходящих газов, в реакционной зоне печи увеличивается температура до 1800 - 2000 град. C. Указанные преимущества позволяют улучшить проплавление зольного остатка, образующегося от сжигания отходов, и уменьшить опасность образования в газовой фазе токсичных компонентов - хлора, диоксинов и полихлорированных бифенилов.