Como funcionam os conversores de plasma

Autor: 
Jonathan Strickland

Lembra da cena em "De volta para o futuro" onde Doutor Brown joga lixo no seu carro, alimentando sua máquina do tempo? Embora a fusão doméstica esteja ainda no reino da ficção científica, nós, provavelmente, estamos mais perto do que você imagina rumo à geração de eletricidade para nossas casas através da utilização de lixo, e o conversor de resíduo com plasma fará o trabalho.


PyroGenesis Plasma Arc Waste Disposal System
Foto cedida pela Confederate Motor Company
Sistema de coleta de lixo através do arco de plasma da PyroGenesis

Em seu nível mais básico, um conversor de resíduo com plasma é um maçarico de plasma aplicado no lixo. Um maçarico de plasma usa gás e eletrodos poderosos para criar plasma, chamado por alguns de quarto estado da matéria. O plasma é um gás ionizado; em outras palavras, é um gás com elétrons livres que carrega e gera um campo magnético. Na Terra, podemos ver demonstrações naturais de campos de plasma nos relâmpagos. A temperatura gerada pelo maçarico de plasma pode chegar a níveis superiores a superfície do Sol (mais de 6.000 graus Celsius).


Plasma torches
Foto cedida por PyroGenesis  (em inglês)  2006
Maçaricos de plasma

Nesta temperatura, o lixo não tem a mínima chance. As moléculas se quebram em um processo chamado de dissociação molecular. Quando as moléculas são expostas a uma energia intensa (como o calor gerado pelo maçarico de plasma), as ligações covalentes que as unem são excitadas e se quebram. O que resta são os componentes elementares das moléculas. Com o cianeto, por exemplo, você produz átomos de carbono e nitrogênio.

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As moléculas orgânicas (aquelas que têm como base o carbono) ficam volatilizadas, ou se transformam em gases. Esse gás sintético (gás de síntese) pode ser usado como fonte de combustível se corretamente limpo. Os compostos inorgânicos derretem e se vitrificam, ou se convertem em uma substância dura, vítrea, similar em aparência e peso com a obsidiana. Os metais também derretem, combinando-se com o resto do material inorgânico (chamado de escória).

Um agradecimento

Agradecimento ao Dr. Louis Circeo do Georgia Tech, Dr. Hilburn Hillestad e Crinu Baila da GeoPlasma e Bill Haynes do Energy Systems Group por sua assistência neste artigo.

Diferente dos incineradores comuns, que usam combustão para quebrar o lixo, não existe fogo ou oxidação neste processo. O calor do conversor de plasma provoca pirólise, um processo pelo qual o material orgânico se quebra e se decompõe. Os maçaricos de plasma podem operar em recipientes herméticos. A combustão requer oxidação, a pirólise não.

Os conversores de resíduo com plasma podem tratar quase todo tipo de refugo, incluindo alguns materiais tradicionalmente difíceis. Ele pode tratar lixo hospitalar ou químico e não deixar sobrar nada além de gases e escória. Dado que ele quebra esses materiais perigosos em seus elementos básicos, estes podem ser descartados com segurança. O único lixo que o conversor de plasma não pode quebrar é o material radioativo pesado, como por exemplo as pastilhas usadas em um reator nuclear. Se você colocar esse material em um forno de plasma, ele provavelmente pegaria fogo ou poderia até mesmo explodir.

Não páginas seguintes, veremos o que compõe um típico conversor de resíduo com plasma, examinaremos os subprodutos produzidos no processo de gaseificação e discutiremos os benefícios e preocupações concernentes aos conversores de plasma.

Resíduo sólido municipal

Este artigo aborda a gaseificação por plasma do resíduo sólido municipal, os fins industriais para o que nós normalmente chamamos de sobras ou restos.