Soluções de alta tensão para reciclagem de materiais

Na Suíça, existem atualmente 29 usinas de transformação de resíduos em energia (WTE), que incineram todos os resíduos não recicláveis de forma ecológica.

No entanto, nem tudo acaba em chamas: cerca de 100 kg de escória contendo componentes não queimados são gerados por pessoa por ano. A escória geralmente é depositada em aterros, mas ainda contém materiais valiosos. A Selfrag AG, especialista em “Waste-to-Value”, está resolvendo esse problema: a empresa construiu uma planta piloto em Full-Reuenthal, Aargau, onde um processo especial é usado para recuperar recursos como metais — por exemplo, ferro, alumínio ou cobre — e minerais da escória. “Colheres, moedas de dois francos, parafusos — quase não há nada que não acabe no lixo. Nossa missão é recuperar o máximo possível de materiais valiosos da escória”, explica Jürgen Kalke, engenheiro elétrico da Selfrag.

Um tratamento especial sofisticado

Em Full-Reuenthal, a Selfrag atualmente processa 35.000 toneladas de escória anualmente das usinas de transformação de resíduos em energia em Turgi, Renergia Luzern e Buchs. A chamada escória bruta é despejada no bunker de material e transportada por guindaste até a “Grizzly”, uma peneira de peneira de tamanho considerável, onde as maiores peças são retidas. A partir daí, ele se move por meio de sistemas de transporte para a planta modular “Waste-to-Value”. As peças de metal leve são removidas usando separadores magnéticos e a escória é peneirada até que a fração alvo, com componentes não maiores que 40 mm, permaneça. O resto é separado manualmente, revelando o material não queimado, que é enviado de volta para a usina de transformação de resíduos em energia. “Nosso objetivo é recuperar metais e materiais cerâmicos que totalizem 50% da escória bruta entregue”, explica Kalke.

Graças à sua fragmentação de alta tensão desenvolvida por si mesma, a Selfrag pode recuperar cerca de 20% mais materiais valiosos da escória do que outras plantas.

A fração alvo então passa por várias telas secas e úmidas e é classificada por tamanho e densidade. Uma fração entra no coração da planta: dois geradores de 3,5 toneladas, desenvolvidos e patenteados pela Selfrag, separam ainda mais o material usando pulsos de alta tensão semelhantes a raios. Com um sistema de capacitores, eles atingem uma tensão de 200 kV e descarregam até 20 vezes por segundo. Essas descargas ocorrem na água e geram um fluxo de corrente muito alto. A corrente viaja ao longo dos limites dos grãos dos materiais, separando-os seletivamente, auxiliada pela onda de choque. “A fragmentação de alta tensão torna nosso processamento único e nos permite recuperar cerca de 20% mais material do que outras plantas”, enfatiza Kalke.

A Siemens vem nos apoiando há muito tempo. Normalmente, os componentes eletrônicos não são certificados para uso em ambientes de alta tensão, então nós mesmos submetemos as peças a esses testes rigorosos — os produtos da Siemens funcionam muito bem nesse contexto.

Josef Mullis, Engenheiro Elétrico, SF Engenharia Elétrica

Abordagem passo a passo em um ambiente desafiador

A recuperação de materiais valiosos é complexa e exigente, então não surpreende que toda a fábrica esteja equipada com mais de 900 dispositivos de campo, como motores, válvulas e sensores. “A Siemens vem nos apoiando há muito tempo. Normalmente, os componentes eletrônicos não são certificados para uso em ambientes de alta tensão, então nós mesmos submetemos as peças a esses testes rigorosos — os produtos da Siemens funcionam muito bem nesse contexto.”

A engenharia da fábrica foi feita pela empresa de automação SF Elektro-Engineering AG. “Cuidamos de tudo, desde o planejamento elétrico e a aquisição de materiais até a programação do software para os controladores, inversores e WinCC, bem como das interfaces para sistemas externos, até o comissionamento”, resume Josef Mullis, engenheiro elétrico da SF Elektro-Engineering, descrevendo o ambicioso projeto. O fato de a fábrica ter sido concluída dentro do cronograma se deve à visão do Siemens Solution Partner da Flums: “Durante e após a pandemia, abastecemos nosso armazém com os componentes mais importantes, o que nos permitiu abastecer a Selfrag rapidamente”, lembra Mullis. Kalke confirma que esse planejamento proativo foi uma grande vantagem. O design modular da planta também se mostrou eficaz: “Enquanto os eletricistas ainda trabalhavam na fiação em uma área, já pudemos testar outros módulos da planta. Essa abordagem passo a passo também provou ser uma grande vantagem durante o período de comissionamento de três meses. Um desafio eram as duras condições ambientais no grande salão: poeira, umidade e fumaça ácida no ar precisavam ser mantidas longe do painel de distribuição usando medidas de proteção apropriadas.”

A planta de produção é controlada por uma CPU de segurança 1512F e uma S7-1517. Controladores adicionais da Siemens são instalados em três módulos e as prensas de filtro dentro da fábrica.