ES2978760B2 - Procedimiento de obtencion de una mezcla asfaltica aditivada con pellet de mezcla de residuos municipales y/o industriales y/o mezcla de materiales procedente del tratamiento mecanico de residuos que no contengan sustancias peligrosas - Google Patents

Procedimiento de obtencion de una mezcla asfaltica aditivada con pellet de mezcla de residuos municipales y/o industriales y/o mezcla de materiales procedente del tratamiento mecanico de residuos que no contengan sustancias peligrosas

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Description

DESCRIPCIÓN
PROCEDIMIENTO DE OBTENCIÓN DE UNA MEZCLA ASFÁLTICA ADITIVADA CON
PELLET DE MEZCLA DE RESIDUOS MUNICIPALES Y/O INDUSTRIALES Y/O MEZCLA DE MATERIALES PROCEDENTE DEL TRATAMIENTO MECÁNICO DE RESIDUOS QUE
NO CONTENGAN SUSTANCIAS PELIGROSAS
El objeto de la invención, según se expresa en el enunciado de esta memoria descriptiva, se refiere a un procedimiento de obtención de una mezcla asfáltica aditivada con pellets de mezcla de residuos municipales y/o industriales y/o mezcla de materiales procedentes del tratamiento mecánico de residuos que no contengan sustancias peligrosas.
En este caso se entiende que la mezcla de residuos municipales e industriales se refieren a residuos municipales e industriales definidos según el Listado Europeo de Residuos (LER) con los códigos 200301, 200199, 200399, mientras que los materiales definidos como mezcla de materiales procedentes del tratamiento mecánico de residuos que no contengan sustancias peligrosas, se refiere específicamente a los definidos según el código LER 191212.
Lo novedoso de este procedimiento es la producción de mezclas asfálticas que contienen pellets constituidos por una mezcla de residuos que por su naturaleza y estado no podrían entrar a hacer parte de una economía circular, porque no pueden ni reciclarse ni reutilizarse. En definitiva, al momento, las únicas vías de eliminaciones de estos residuos son la incineración o el envío a vertedero, terminando así su ciclo de vida.
Las mezclas asfálticas producidas con este sistema son del todo similares a las mezclas asfálticas convencionales utilizadas para la pavimentación de todo tipo de vía (urbana, interurbana, aparcamientos, autopistas, aeropuertos, entre otros) y se fabrican, se manejan y se extienden a las mismas temperaturas, en las mismas condiciones y con las mismas plantas, las mismas maquinarias y los mismos equipos utilizados comúnmente en las obras de asfaltado.
La introducción del pellet del tipo de residuos definido en este documento no altera las características mecánicas y de durabilidad de las mezclas asfálticas.
SECTOR DE LA TÉCNICA
El campo de la invención corresponde a la industria de la fabricación de asfalto, industria auxiliar de la construcción.
ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN
El sistema económico en el que estamos inmersos los países desarrollados, basado en la fabricación, prestación y consumo de toda clase de productos y servicios, en el que la actividad se rige por criterios de crecimiento económicos, produce graves problemas ambientales tanto a escala local como global.
El reto más importante al que nos enfrentamos en el siglo XXI es mantener y, si posible mejorar, la salud del planeta y la de sus habitantes. No nos damos cuenta de que vivimos en un mundo finito, con límites físicos que no admiten un crecimiento ilimitado. Tenemos una disponibilidad limitada de recursos, así como una capacidad limitada de absorción por parte de los sistemas naturales de los residuos y de otras formas de contaminación que generamos. No debemos permitir que la expresión “desarrollo sostenible” sea una simple "pose”.
La gestión de residuos está integrada en el ciclo de vida de todos los materiales, por tanto, es necesario que a través de una gestión ambiental apropiada los residuos sean parte del ciclo y no el punto final. Por ejemplo, se pueden utilizar diferentes residuos como materia prima reincorporándolos en procesos constructivos.
Los residuos generados por la actividad humana se han ido incrementando a lo largo de la historia. En los últimos tiempos, con el aumento generalizado del consumo de recursos, esta tendencia se está acelerando.
El problema con esta generación aparece porque, tradicionalmente, los residuos se han considerado algo sin valor y, de los que hay que deshacerse de la forma menos costosa posible. Esto ha generado que la mayor parte de los residuos del mundo acaban depositados en el suelo en vertederos.
Actualmente los vertederos son uno de los principales desafíos de las ciudades. Son uno de los causantes del cambio climático, ya que en ellos pueden producirse incendios o explosiones, pueden contaminar las aguas y el suelo, alteran la fauna o deprecian el entorno, entre otros. Es fundamental buscar soluciones que reduzcan los residuos que llegan a los vertederos.
Solo en España después de años de concienciación en separación y tratamiento de residuos, el 57% de nuestros residuos siguen acabando en un vertedero de forma irremediable.
Los inventores conocen la existencia de algunos antecedentes de aditivos a una mezcla asfáltica para modificar sus cualidades.
Entre ellos podemos citar los siguientes:
Patente FR 19720009118 de fecha de solicitud 10.03.1972, por “Procedimiento para preparar un nuevo asfalto aditivando una amina de cadena corta”.
Técnicamente se trata de un aditivo diferente al de la invención preconizada y, por tanto, no tienen las mismas características y cualidades que la incorporación de pellets de mezcla de residuos municipales y/o industriales, y/o mezcla de materiales procedente del tratamiento mecánico de residuos que no contengan sustancias peligrosas (definidos según el Listado Europeo de Residuos (LER) con los códigos 200301, 200199, 200399, 191212). No lo consideramos antecedente muy relevante.
Patente WO2012010150 de la empresa SasolWax GmbH por “Método para producir aglomerados que tienen caucho y cera, aglomerado producido de acuerdo con dicho método y uso de dicho aglomerado en asfaltos o compuestos bituminosos.
En este caso particular los aditivos son compuestos de caucho y cera, que difieren sustancialmente de los aditivos propuestos en la patente preconizada.
No lo consideramos tampoco antecedente muy relevante.
Patente ES201930334 de fecha de solicitud 12.04.2019 cuyo título es “Nueva composición de mezcla asfáltica” y en esencia se trata de una composición de mezcla asfáltica a partir de pavimento asfaltico recuperado (R.A.P) que comprende un polímero reciclado en una cantidad entre 0,5% y un 2% en peso respecto al peso del pavimento asfaltico recuperado (R.A.P) incluido en la mezcla.
Es también objeto de la invención el procedimiento de obtención de dicha mezcla asfáltica a partir de pavimento asfaltico recuperado (R.A.P).
En este caso se trata también de la aditivación de la mezcla asfáltica con productos reciclados, pero exclusivamente con aditivos procedente de pavimento asfaltico recuperado producto muy diferente de los pellets de mezcla de residuos municipales y/o industriales, y/o mezcla de materiales procedente del tratamiento mecánico de residuos que no contengan sustancias peligrosas (definidos según el Listado Europeo de Residuos (LER) con los códigos 200301, 200199, 200399, 191212).
No lo consideramos tampoco antecedente muy relevante.
Los inventores no conocen ningún antecedente similar a lo expuesto en la patente preconizada.
EXPLICACIÓN DE LA INVENCIÓN
La presente invención se refiere a un procedimiento de obtención de una mezcla asfáltica aditivada con pellets de mezcla de residuos municipales y/o industriales y/o mezcla de materiales procedente del tratamiento mecánico de residuos que no contengan sustancias peligrosas (definidos según el Listado Europeo de Residuos (LER) con los códigos 200301, 200199, 200399, 191212), lo que implica además un doble beneficio: técnico y ambiental.
Una vez realizada la actividad de recogida del residuo sólido urbano e industrial por parte de la empresa de gestión, este viene comúnmente clasificado según su naturaleza. Se podrán bien identificar, entre otras, las siguientes categorías: plástico de varia naturaleza, papel y cartón, vidrio, metal, madera, residuos orgánicos. Cada una de estas categorías de residuos es tratada de forma específica para su reutilización, reciclado o reincorporación en algún proceso productivo. Sin embargo, existe una última categoría de residuo que se corresponde al "resto”, la parte "indiferenciada”, que incluye un poco de todo y que, al no poderse definir un sistema de tratamiento específico, se suele llevar a vertedero o se suele incinerar. En general estos "restos” se identifican, según el sistema europeo de identificación de residuos, con los siguientes códigos LER: 200301, 200199, 200399, 191212. Esta invención se refiere a esta última categoría de residuos.
Los residuos objeto de esta invención se trasladan a una planta especializada para la ejecución del proceso industrial de producción de los pellets. El residuo pasa por un primer sistema de extracción de materiales metálicos (ferrosos y no ferrosos) para la eliminación de las partes no compatibles con el proceso de aditivación a las mezclas asfálticas.
Para la separación de materiales metálicos se van a utilizar potentes imanes de la línea de procesamiento, atrapándolos contra la cara del imán y asegurando que no puedan volver a entrar en el flujo de material. La fuerza del campo magnético significa que el flujo continuo de material, sin importar lo rápido que sea, no podrá desalojar el material ferroso de donde fue atrapado inicialmente. Se van a utilizar equipos de separación magnética adecuados para el procedimiento. Los sistemas generan un campo electromagnético a través del cual fluye el material, detectando y rechazando cualquier metal ferroso o no ferroso que esté oculto dentro del material. En situaciones en las que un separador magnético no pueda eliminar un contaminante no ferroso, como el aluminio, un detector de metales puede detectar este metal y eliminar la sección de material contaminado del mayor flujo de operaciones.
Una vez eliminado de los residuos esos materiales no compatibles con la mezcla asfáltica, se pasará a un proceso de trituración primaria.
La trituración primaria puede ser definida como un método de procesamiento que ayuda a reducir el tamaño de los materiales. Dentro del aprovechamiento de residuos, la trituración tiene un papel muy importante. Primero, ayuda a ahorrar espacio y facilita el transporte de los residuos, asimismo, los materiales triturados pueden ser fácilmente reciclados. El tipo de trituradora que se va a emplear es acorde al residuo que se va a tratar y al proceso de producción de los pellets. La trituración primaria tiene como objetivo reducir y homogeneizar el tamaño del material que entra. Como su nombre explica, forma parte del primer paso del proceso, por lo que se alimenta con materiales que no han sido tratados, como el residuo sólidos urbanos e industriales objeto de esta invención.
Una vez terminada la trituración primaria, el material es transportado por una cinta hacia la trituración secundaria (refinado). En este flujo actúan unos imanes que (igual que en el proceso anterior) atrapan los materiales metálicos residuales (ferrosos y no ferrosos), actuando un segundo sistema de extracción de materiales metálicos. Antes de entrar a la refinadora (trituración secundaria), se realiza un pulverizado de emulsión de betún por medio de unos difusores que actúan al pasar el material por la cinta transportadora. Las características y la cantidad de emulsión aplicada están controlada y bien definida de acuerdo al diseño del pellet.
Una vez que el residuo está homogeneizado por el triturador primario, se ha eliminado cualquier resto metálico y se ha incorporado la emulsión correspondiente, pasa por un segundo triturador (trituración secundaria o refinado) para obtener una granulometría más refinada necesaria para el proceso de fabricación de los pellets. La granulometría del residuo triturado está perfectamente definida en fase de diseño del pellet, por lo que el residuo está listo para ser transformado en pellet.
El peletizado es un método de compresión de un material en gránulos (pellets). Se utiliza en una gran variedad de industrias para procesar miles de materiales, para que sean más fáciles de manejar. Tiene muchos beneficios y es un proceso altamente personalizable, por lo que se ha convertido en un elemento básico para muchas empresas.
La peletización de los materiales ofrece muchos beneficios. Es por ello por lo que se ha convertido en un método muy popular para mejorar el rendimiento de los productos, facilitar los desafíos que tiene el manejo y trasporte e incluso permite darles a los productos las características deseadas. En general, cualquier método de peletización mejora el manejo y la aplicación de un material.
Los beneficios de un producto que ha pasado por esta técnica son muchos, entre los que podemos destacar los siguientes:
a. Rendimiento mejorado del producto: El rendimiento del producto se puede mejorar de varias maneras como resultado de la peletización. Los gránulos tienen más probabilidades de ofrecer resultados específicos sobre su forma en polvo, en placas, láminas u otras presentaciones, y son mucho más fáciles de aplicar con precisión. b. Manipulación y aplicación mejoradas del producto: Los productos granulados son mucho más fáciles de manejar y aplicar en los procesos de producción. Los pellets son más fáciles de alimentar, debido a una fluidez mejorada y más consistente. c. Los pellets son menos polvorientos: Algunos materiales pueden incluso peletizarse antes del vertido para reducir la pérdida de polvo durante el transporte y la manipulación, así como para evitar que el material sea arrastrado por el viento. d. Residuos reducidos: A menudo los productos producen un exceso de residuos de materiales. La peletización evita este problema al reducir significativamente la cantidad de residuos.
e. Desglose más rápido del producto: Los pellets ofrecen un desglose más rápido del producto en comparación con los gránulos creados en un compactador de rodillos. Esto se debe a que la compactación con rodillo utiliza una presión extrema para formar gránulos y crear un producto muy denso. Los pellets creados a través de la peletización no son tan densos, por lo tanto, son lo suficientemente fuertes como para soportar la manipulación y la aplicación.
f. Desgaste reducido: El desgaste se refiere a la ruptura de los bordes de los gránulos finos y produce un exceso de polvo. Los pellets producidos a través de la granulación ofrecen polvo y desgaste significativamente reducidos, ya que son redondos, por lo que no hay bordes afilados que degradar.
g. Mayores capacidades de formulación: La peletización es un proceso altamente flexible, que permite una cantidad significativa de personalización del producto. Se pueden incluir aditivos para mejorar las formulaciones del producto y se pueden ajustar variables para identificar parámetros específicos del producto final, como la distribución del tamaño de las partículas, la resistencia al aplastamiento, la fluidez y más.
El tamaño de los pellets así producidos con el residuo objeto de esta invención está perfectamente definido para cumplir con su función de aditivación de las mezclas asfálticas.
Los pellets producidos con el procedimiento industrial arriba explicado se fabrican con el objetivo último de introducirlos como componentes de las mezclas asfálticas generalmente utilizadas para la pavimentación de calles y carreteras.
Para entender cómo se emplean estos pellets de residuo dentro del proceso de fabricación de asfalto, es necesario hacer una descripción de una planta de producción de mezclas bituminosas a la cual nos referiremos como "Planta de Asfalto”.
La planta de asfalto es un conjunto de equipos que se utilizan para mezclar áridos y betún para producir una mezcla bituminosa (o mezcla asfáltica). En algunos casos, es posible que se requieran aditivos minerales (filler) y/u otros tipos de aditivos (químicos, fibras, polímeros, etc.), para agregar al proceso de mezcla. La mezcla asfáltica se aplica ampliamente para la pavimentación de carreteras, caminos municipales, estacionamientos, autopistas de aeropuertos, entre otras.
El principio de funcionamiento de las plantas de asfalto es el siguiente:
1) Se introducen los agregados fríos en diferentes tolvas según el tamaño de las partículas.
2) La cinta transportadora de recogida debajo de las tolvas y una cinta transportadora inclinada los transfieren sucesivamente al tambor de secado. 3) Una vez secos, los materiales calientes salen y entran al elevador, que los transporta hasta el sistema de cribado.
4) Los áridos en calientes se separan mediante cribas vibratorias de múltiples capas.
5) Entran en contenedores de almacenamiento temporal, cuyo número es diferente en función del modelo de planta.
6) Loa áridos pasan a un mezclador de acuerdo con los pesos de dosificación establecidos en fase de diseño de la mezcla asfáltica.
7) Simultáneamente, el betún y los aditivos minerales y/o de otra naturaleza también se pesan y se transfieren al mezclador.
8) Después de mezclar durante un tiempo aproximado de 20 segundos, la mezcla final se descarga en un camión o en un silo de almacenamiento.
El pellet, obtenido según el proceso industrial definido en este documento, se incorporaría directamente al mezclador de forma automática como un aditivo y se mezclaría con los áridos y el betún. En este proceso no existe ninguna combustión del residuo aditivado si no una mezcla totalmente homogénea donde estos residuos pasarían a formar parte del conjunto de componentes, sin alterar las características de las mezclas (en algunos casos mejorando algunos parámetros mecánicos).
La mezcla asfáltica obtenida con la incorporación de los pellets se extiende y se compacta con los equipos usuales de trabajo y se trata como cualquiera mezcla convencional.
La incorporación del pellet de residuos no conlleva ninguna modificación en el diseño de las mezclas asfálticas hasta ciertos límites. Para grandes cantidades de incorporación será necesario hacer un diseño de laboratorio específico.
La incorporación al asfalto de pellet de la mezcla de residuos municipales y/o industriales y/o mezcla de materiales procedente del tratamiento mecánico de residuos que no contengan sustancias peligrosas (definidos según el Listado Europeo de Residuos (LER) con los códigos 200301, 200199, 200399, 191212) así obtenida, permitiría acabar con una inmensa cantidad de este tipo de residuo. Si utilizáramos entre un 0,5 % y un 10% de pellets sobre el peso de la mezcla asfáltica gastaríamos entre 5 y 100 kilos de residuos por cada tonelada de asfalto. De otra forma estos residuos seguirían el proceso habitual de incineración o deposito a vertedero.
REALIZACIÓN PREFERENTE DE LA INVENCIÓN
La presente invención se refiere a un procedimiento de obtención de una mezcla asfáltica aditivada con pellet de mezcla de residuos municipales y/o industriales y/o mezcla de materiales procedente del tratamiento mecánico de residuos que no contengan sustancias peligrosas (definidos según el Listado Europeo de Residuos (LER) con los códigos 200301, 200199, 200399, 191212).
Una vez realizada la actividad de recogida del residuo por parte de la empresa de gestión, la parte de residuo objeto de esta invención se traslada a una planta especializada para la ejecución del proceso industrial de producción de los pellets y estos pellets, sucesivamente, se incorporan a la mezcla asfáltica (durante el proceso de fabricación en Plantas de Asfalto) para la pavimentación de todo tipo de vías (urbanas, interurbanas, comarcales, nacionales, autopistas, etc.) y también de otras infraestructuras como aparcamientos, aeropuertos, etc.
En una forma preferente de realización el procedimiento consta de las siguientes fases: a) El residuo pasa por un primer sistema de extracción de materiales metálicos (ferrosos y no ferrosos) para la eliminación de las partes no compatibles con el proceso de aditivación a las mezclas asfálticas.
b) El residuo pasa por una trituración primaria cuyo objetivo es reducir y homogeneizar su tamaño a la dimensión de entre 5 y 10 cm
c) El residuo pasa por un segundo sistema de extracción de materiales metálicos (ferrosos y no ferrosos) para la eliminación de las partes restante no compatibles con el proceso de aditivación a las mezclas asfálticas. d) Al residuo se pulveriza una emulsión de betún por medio de unos difusores que actúan al pasar el material por una cinta transportadora de transporte. La proporción de emulsión está comprendida entre el 1% y el 10% sobre el peso del residuo.
Esta emulsión consigue mejorar la compatibilidad entre el residuo y la mezcla asfáltica.
e) El residuo pasa por una segunda trituración definida como refinado. De esta forma se obtiene una granulometría más fina necesaria para el proceso de fabricación de los pellets. El tamaño de partículas será menor de 4 mm y el material se presenta muy uniforme y con una humedad menor del 18% en peso. Todas estas características hacen el residuo apto para pasar al proceso de peletización: f) Fase de paletización: Una vez conseguida la granulometría y el grado de humedad adecuado, el residuo se peletiza por medio de un proceso industrial de compactación.
g) El pellet así obtenido se incorpora al asfalto. La incorporación del producto al asfalto se realiza, de forma automática, por introducción directa al mezclador del equipo de fabricación de mezclas asfálticas (Planta de Asfalto).
En este proceso no existe ninguna combustión del residuo aditivado si no una mezcla totalmente homogénea donde estos residuos pasarían a formar parte del conjunto de componentes, sin alterar las características de las mezclas (en algunos casos mejorando algunos parámetros mecánicos). Una vez que el pellet entra en contacto con el árido y el betún en caliente, este se deshace perdiendo la humedad. La presencia del betún, incorporado al pellet en forma de emulsión en fase de producción, mejora la compatibilidad con la matriz árido-betún. El residuo constituyente del pellet se dispersa de forma homogénea en la mezcla asfáltica.
h) Los porcentajes de incorporación de pellet al conjunto pueden variar entre un 0,1% hasta un 10 % en peso de la mezcla asfáltica.
Descrita suficientemente la naturaleza de la invención, así como la manera de llevarse a la práctica, debe hacerse constar que las disposiciones anteriormente indicadas son susceptibles de modificaciones de detalle en cuanto no alteren sus principios fundamentales, establecidos en los párrafos anteriores y resumidos en las siguientes reivindicaciones.

Claims (6)

  1. REIVINDICACIONES
    1a.- Procedimiento de obtención de una mezcla asfáltica aditivada con pellets de residuos caracterizada porque el residuo es una mezcla de residuos municipales y/o industriales, y/o mezcla de materiales procedente del tratamiento mecánico de residuos que no contengan sustancias peligrosas (definidos según el Listado Europeo de Residuos (LER) con los códigos 200301, 200199, 200399, 191212).
    2a.- Procedimiento de obtención de pellets de mezcla de residuos municipales y/o industriales, y/o mezcla de materiales procedente del tratamiento mecánico de residuos que no contengan sustancias peligrosas (definidos según el Listado Europeo de Residuos (LER) con los códigos 200301, 200199, 200399, 191212), caracterizado porque el procedimiento de obtención tiene las siguientes fases:
    1) primer sistema de extracción de materiales metálicos (ferroso y no ferroso)
  2. 2) trituración primaria
  3. 3) segundo sistema de extracción de materiales metálicos (ferroso y no ferroso)
  4. 4) pulverizado de emulsión de betún en proporciones entre el 1% y el 10% sobre el peso del residuo
  5. 5) trituración secundaria o refinado
  6. 6) peletizado con presencia de emulsión de betún y de humedad menor del 18%
    3a.- Procedimiento de obtención de una mezcla asfáltica aditivada con pellet de mezcla de residuos municipales y/o industriales y/o mezcla de materiales procedente del tratamiento mecánico de residuos que no contengan sustancias peligrosas (definidos según el Listado Europeo de Residuos (LER) con los códigos 200301, 200199, 200399, 191212) de acuerdo con la 1a reivindicación y caracterizado porque una vez que el pellet entre en contacto con el árido y el betún en caliente, este se deshace perdiendo la humedad y donde la presencia del betún, incorporado al pellet en forma de emulsión en fase de producción, mejora la compatibilidad con la matriz árido-betún por lo que el residuo constituyente del pellet se dispersa de forma homogénea en la mezcla asfáltica.
    4a.- Procedimiento de obtención de una mezcla asfáltica aditivada con pellet de mezcla de residuos municipales o industriales o mezcla de materiales procedente del tratamiento mecánico de residuos que no contengan sustancias peligrosas (definidos según el Listado Europeo de Residuos (LER) con los códigos 200301, 200199, 200399, 191212) de acuerdo con la 1a reivindicación y caracterizado porque los porcentajes de incorporación de pellet al conjunto pueden variar entre un 0,1% hasta un 10 % en peso de la mezcla asfáltica.
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