Nghiên cứu: Ứng dụng quá trình nhiệt phân trong xử lý chất thải y tế

Trong đợt bùng phát COVID-19, một lượng lớn chất thải y tế (chủ yếu là khẩu trang, găng tay, áo choàng, ống tiêm, vật nhọn, v.v.) được tạo ra từ các bệnh viện. Chúng chủ yếu được phân loại là các thành phần nguy hiểm để mang các tác nhân lây nhiễm (  ). Việc xử lý không phù hợp sẽ dẫn đến việc nhiễm vi rút vào rác thải đô thị thông thường và cũng có khả năng lây truyền vi rút cao. Quản lý hiệu quả chất thải y tế đã được nêu ra trong COVID-19 có thể được thực hiện bằng cách áp dụng các biện pháp cụ thể như xác định chính xác, thu gom, phân loại, lưu trữ, vận chuyển, xử lý và xử lý cuối cùng. Trên khắp thế giới, tất cả các ngành chính phủ đã được hướng dẫn để xử lý chất thải y tế nguy hại như một ưu tiên công cộng cấp bách và quan trọng nhằm giảm các tác động thứ cấp của nó đối với sức khỏe của cá nhân và môi trường.

Chỉ riêng bệnh viện hoặc trung tâm chăm sóc sức khỏe không thể là nguồn phát sinh chất thải lây nhiễm; ngay cả những người có triệu chứng nhẹ hoặc những người không có triệu chứng cũng có thể tạo ra chất thải chứa đầy vi rút (chủ yếu là từ khẩu trang, găng tay và khăn giấy đã qua sử dụng của họ). Vì người ta ước tính rằng vi rút có thể tồn tại trong nhựa từ 6-8 giờ, thép không gỉ trong 5-6 giờ và trong PPE bị ô nhiễm, nó có thể tồn tại đến 7 ngày; chỉ cần đổ những chất thải như vậy sẽ lây nhiễm cho các công nhân vệ sinh tham gia quản lý chất thải. Tình hình còn tồi tệ hơn ở các nước đang phát triển đối với những người xử lý tham gia quản lý chất thải COVID-19 vì họ không được trang bị PPE đúng cách. Những người khác dễ bị nhiễm vi rút hơn từ chất thải chứa đầy vi rút ở các nước đang phát triển sẽ là những người thu gom vải vụn và chất thải bình thường.

Rác thải y tế là vấn đề cần được đặc biệt chú trọng, chúng dẫn đến nhiều hệ lụy khác nhau

Chất thải tạo ra từ các tổ chức y tế và các trung tâm nghiên cứu liên quan của họ sẽ được coi là chất thải y tế sinh học (BMW) theo định nghĩa chính xác của WHO. Thực hành y học đang được thực hiện ở những nơi như vậy bao gồm chẩn đoán, phòng ngừa, chữa bệnh và điều trị chăm sóc trong lĩnh vực thuốc chữa bệnh cho người và động vật. Ngay cả chất thải tạo ra từ các hoạt động chăm sóc sức khỏe của một cá nhân tại nơi ở của họ cũng được xếp vào nhóm BMW. BMW bao gồm thuốc, hóa chất, bệnh lý, truyền nhiễm, kim loại (sắc nhọn) và chất phóng xạ. Việc vứt bỏ BMW không đúng cách ở ven đường của các thành phố hoặc thị trấn cũng như ở những bãi đất trống ở ngoại ô có thể dẫn đến ô nhiễm nước ngầm, ảnh hưởng đến việc làm giàu đất của chúng, gây thương tích, rò rỉ phóng xạ và giết chết các vi sinh vật có lợi. Trong thời gian xảy ra đại dịch COVID-19, lượng tử của BMW đã tăng lên rất nhiều; điều này có thể là do mức tiêu thụ cao của các mặt hàng dùng một lần cho các phương pháp điều trị hoặc để phát triển sản xuất vắc xin. Các báo cáo gần đây cho thấy rằng nguồn lây nhiễm chính là do vô tình tiếp xúc với các vật dụng do công nhân hoặc bệnh nhân vứt bỏ vào thời điểm phát sinh bệnh. Ở một số quốc gia phát triển, các bệnh viện và trung tâm chăm sóc sức khỏe bị ràng buộc hợp pháp phải xử lý đúng cách những chất thải như vậy, nhằm ngăn chặn đáng kể sự quản lý yếu kém của BMW. Việc lây lan hoặc dễ bị nhiễm bệnh chủ yếu là do BMW xử lý bất cẩn và các bệnh viện hoặc trung tâm chăm sóc sức khỏe không được bảo dưỡng đầy đủ (  ;  ).

Ở một số nước đang phát triển, chất thải rắn đô thị bị trộn lẫn bởi CW nguy hại trong các tình huống đại dịch do thiếu các tiện nghi cơ bản như túi nhựa kín hoặc thùng an toàn để thu gom riêng. Các công ty bên thứ ba sẽ lạm dụng việc cung cấp các ưu đãi lớn và hệ thống giám sát chất thải không đầy đủ, dẫn đến việc xử lý không được kiểm soát và giá rẻ hoặc thậm chí là bán phá giá bất hợp pháp ( ). Các trường hợp bán lại đồ dùng một lần trên thị trường chợ đen để tái sử dụng như găng tay, khẩu trang, vật sắc nhọn và các chất thải lây nhiễm khác có thể dẫn đến bùng phát dịch bệnh ( ). Do thiếu luật thực hiện, những rủi ro như vậy có thể phổ biến hơn ở các nước đang phát triển. Một chủ đề đáng quan tâm khác là sự thất bại của các cơ sở điều trị tại chỗ của trung tâm chăm sóc sức khỏe hiện tại trong việc giải quyết sự khác biệt trong thế hệ BMW. Nhiều cơ sở trong số này được trang bị cơ sở hạ tầng khử trùng bằng hơi nước (hấp tiệt trùng), xử lý dựa trên năng lượng (vi sóng, sóng radio), đốt, khử trùng bằng hóa chất, v.v., cho BMW, theo quy định của cơ quan quản lý. Tuy nhiên, do chi phí gia tăng phải trải qua, việc không tuân thủ phát thải được kiểm soát chặt chẽ đã trở thành một hạn chế đáng kể đối với việc sử dụng các cơ sở này. Việc thay đổi hệ thống quản lý chất thải hợp nhất cũng có thể dẫn đến việc tuân thủ tốt hơn các tiêu chuẩn khí thải. Trong việc thiết kế các hệ thống này, cũng cần có một điều khoản để đối phó với các dòng chất thải khổng lồ phát sinh trong các thảm họa giống như COVID. Một số vấn đề khác cũng cần được giải quyết để tránh bị lây nhiễm nhiều hơn, chẳng hạn như phát thải các chất ô nhiễm vi sinh dạng sol khí từ quá trình nghiền / cắt nhỏ chất thải, v.v. Việc tích hợp chính quyền địa phương đô thị và phân công các vai trò duy nhất có thể là chìa khóa để đảm bảo thực thi trong các đại dịch để quản lý BMW hiệu quả bởi quản lý bệnh viện và nhân sự của nó.

Nhựa đã trở thành một phần quan trọng trong cuộc sống hàng ngày, đặc biệt là trong thời kỳ đại dịch COVID-19. Việc ngăn chặn đã được thực hiện bao gồm đóng cửa các nhà hàng và quán ăn, đóng cửa các khu chợ trên toàn thế giới nhằm tạo ra sự xa rời xã hội giữa mọi người để có thể kiểm soát sự lây lan của vi rút. Nhưng tình trạng này đã khiến công chúng chuyển sang sử dụng dịch vụ giao hàng tận nhà thực phẩm, hàng tạp hóa và các mặt hàng thiết yếu khác (thậm chí cả thuốc), dẫn đến sự gia tăng lớn rác thải bao bì nhựa. Các thành phần chính của chất thải nhựa bao bì bao gồm polypropylene, polyethylene, polyethylene terephthalate và polystyrene. Do sự bùng phát của COVID-19, một số nơi đã khiến các hoạt động tái chế tạm thời bị dừng lại, dẫn đến một lượng lớn rác thải bao bì nhựa, bao gồm cả CW tích tụ trong các thùng thu gom rác, bãi rác và thậm chí đôi khi ở ven đường ( ). Các ngành công nghiệp dược phẩm nhằm cung cấp các mặt hàng y tế trên toàn thế giới và nhu cầu cao của chúng trong thời gian COVID-19 cũng đã làm gia tăng chất thải bao bì nhựa. Nhiều quốc gia cho thấy sự gia tăng đột biến trong mua sắm trực tuyến trong đại dịch COVID-19 do lo ngại về an toàn và vệ sinh cao. Việc sử dụng nhựa đóng gói chủ yếu chỉ giới hạn trong thực phẩm và hàng tạp hóa và chúng ở dạng màng mỏng, xốp hoặc vật liệu nhựa dày. Mối quan tâm chính của các nhà bảo vệ môi trường hiện nay là về khả năng tái chế của những đống nhựa đóng gói khổng lồ đang nổi lên trong đại dịch COVID-19.

Người ta ước tính rằng trong đợt bùng phát COVID-19, lượng rác thải nhựa đã tăng lên đáng kể, chiếm gần 44,8% từ bao bì và 13,2% từ những thứ khác (y tế). Sự gia tăng này chủ yếu là do mua sắm trực tuyến cũng như một số mặt hàng tiêu dùng như nước rửa tay, bình xịt khử trùng, chất làm sạch, khăn lau dùng một lần, khẩu trang, găng tay, v.v. Tất cả đều phản ánh rằng việc sản xuất nhựa để đóng gói và các mục đích khác đã tăng lên. Ngay cả các chính phủ cũng đã tăng sản lượng của họ do nhu cầu ( ). Trong khi đó, hầu hết vật liệu đóng gói, cũng như các phụ kiện y tế (khẩu trang, găng tay, tấm chắn, áo choàng, ống tiêm), được làm từ nhựa, nhu cầu rộng rãi trong tình hình đại dịch. Việc tiêu thụ nhựa sẽ tiếp tục tăng và tình trạng sẽ trở nên tồi tệ hơn khi đặt hàng thực phẩm và hàng tạp hóa trực tuyến. Đại dịch COVID-19 sẽ gây nguy hiểm đáng kể cho môi trường khi lượng nhựa khổng lồ được sử dụng, điều này sẽ gây ra các vấn đề sức khỏe lớn cho con người và động vật.

Nhiệt phân là một phương pháp được đánh giá cao và ứng dụng trong xử lý rác thải y tế

Ứng dụng nhiệt phân trong xử lý rác thải y tế

Công nghệ khử trùng (DT) sẽ là bước chính có thể được áp dụng để xử lý và xử lý CW an toàn. Vì hầu hết CW có nguồn gốc từ các bệnh viện như CMW, chúng có thể trải qua các xử lý khử trùng sơ bộ tại nơi lưu trữ tạm thời trong các trung tâm chăm sóc sức khỏe trước khi được thải ra ngoài và vận chuyển đến cơ sở xử lý chất thải quy mô lớn. Nói chung, DT được phân thành ba loại: thiêu hủy, khử trùng hóa học và vật lý. Dựa trên lượng chất thải, các DT này có thể được áp dụng ở nhiều quy mô khác nhau. Công nghệ đốt rác (CNTT) chủ yếu được áp dụng cho các khoản đầu tư quy mô lớn cũng như xử lý một lượng lớn chất thải. Đặc biệt, công nghệ đốt rác sẽ giúp xử lý một lượng lớn chất thải bệnh viện được thải ra trong đại dịch COVID-19 và khử trùng hiệu quả khỏi chất thải lây nhiễm hoặc chất thải dược phẩm. Phương pháp xử lý khử trùng bằng hóa chất và hơi nước chủ yếu được áp dụng cho các khoản đầu tư nhỏ hơn như tại các bệnh viện hoặc trung tâm chăm sóc sức khỏe để lưu trữ hoặc xử lý tạm thời CW, có thể giảm thiểu sự lây truyền nhiễm trùng hoặc mầm bệnh giữa những người xử lý chất thải. 

Quy trình CNTT hoạt động ở nhiệt độ cao từ 800 °C đến 1200 °C và quá trình đốt cháy của nó có thể tiêu diệt hoàn toàn các tác nhân lây nhiễm do CW mang theo. Gần 90% các thành phần hữu cơ có trong CW được đốt cháy và chuyển thành bụi vô cơ còn sót lại. Trong quá trình CNTT, đã có sự phát tán lớn các chất độc như các sản phẩm của quá trình đốt cháy không hoàn toàn (PIC) và dioxin. PIC được hình thành khi chất thải bị phân hủy trong quá trình đốt và được tổ chức lại thành các phần tử nhỏ sau đó bằng cách làm mát sau đốt. Dioxin được giải phóng khi đốt CMW vì hầu hết các thành phần là chất thải nhựa. Các kim loại được CW mang theo khi đốt cháy được phân tán bên trong buồng và có thể hoạt động như chất xúc tác cho sự hình thành điôxin. Furans cùng tồn tại cùng với các chất độc khác, được giải phóng trong quá trình CNTT. Các chất độc được giải phóng trong quá trình CNTT có thể lưu trữ trong các tế bào mỡ và chạy dọc theo chuỗi thức ăn. Chúng là những chất gây ung thư có thể gây hại cho hệ thống miễn dịch cũng như gây mất cân bằng bài tiết nội tiết tố. Sản phẩm tro cuối cùng được hình thành trong quá trình hoàn thành công nghệ thông tin phải được phân tích xem có chất độc hại nào không trước khi chôn lấp tại các bãi chôn lấp. Để kiểm soát phát thải chất độc từ các lò đốt, các thiết bị xử lý khí thải bổ sung phải được gắn vào, điều này có thể gây thêm chi phí cho người điều hành hoặc người sử dụng. Rõ ràng, việc vận hành CNTT với lượng chất thải nhỏ hơn sẽ không khả thi trên thực tế và cần có các phương pháp thân thiện với môi trường thay thế để xử lý CMW an toàn và hiệu quả.

Lò đốt lò quay

Loại lò đốt này được sử dụng rộng rãi ở Trung Quốc để xử lý CW hoặc PW của họ. Thiết bị bao gồm một lò quay và một buồng đốt sau. Lò quay không chỉ giúp trộn chất thải một cách triệt để mà còn thể hiện hiệu quả đốt rác. Lò được nạp chất thải ở phía trên và quay từ 2 đến 5 lần mỗi phút. Nhiệt độ đốt có thể cao tới 1200–1600 ° C, có thể tiêu hủy hiệu quả các vật liệu độc hại do chất thải COVID-19 mang theo. Các khí phát triển trong lò nung buộc phải đi qua buồng đốt, tại đây các hợp chất hữu cơ được đốt cháy với thời gian lưu trú là 2 s. Phần tro còn lại được thu gom ở phía dưới. Công suất đốt hiện có từ 0,5 đến 3 tấn / giờ. Những chất thải được chỉ định là chất thải độc hại hoặc nguy hại như CW phải được vận hành riêng biệt và được đặt trong một môi trường biệt lập. Đây là một công nghệ thích hợp để xử lý chất thải lây nhiễm, chất thải độc tế bào, chất thải hóa học và dược phẩm nhưng không phù hợp với chất thải phóng xạ (việc xử lý không ảnh hưởng đến tính chất của nó và có thể làm phân tán bức xạ của nó), thùng chứa có điều áp (bị nổ trong quá trình đốt và có thể gây hỏng lò đốt) và chất thải có hàm lượng kim loại nặng cao (phát thải kim loại nặng độc hại vào khí quyển trong quá trình đốt). Khí thải và tro được tạo ra khi đốt CW có thể vẫn mang theo một số chất độc hại và phải được xử lý lại. Nói chung, thiết bị và chi phí vận hành cao do tiêu thụ năng lượng quá mức và các sản phẩm phụ được hình thành có tính ăn mòn cao, khiến lò thường phải sửa chữa hoặc thay thế.

Đốt plasma

Đây là một trong những công nghệ hiệu quả có thể được sử dụng để xử lý CMW hiệu quả. Trong quá trình này, năng lượng điện được sử dụng để tạo ra plasma và hơn 2700 ° C nhiệt độ được tạo ra. Điều này làm cho một lượng lớn chất thải nhanh chóng bị phân hủy thành các phân tử nhỏ hơn. Nó không tạo thành bất kỳ sản phẩm trung gian nào, và các khí được tạo thành như vậy được làm sạch và thải vào khí quyển. So với các kỹ thuật khác, công nghệ đốt plasma thể hiện hiệu quả hơn vì sản xuất năng lượng cao hơn và khối lượng tro tạo ra ít hơn.

Công nghệ khử trùng thay thế có thể được áp dụng để xử lý CMW sẽ là nhiệt phân nhiệt cao, nhiệt phân plasma, vi sóng nhiệt độ trung bình và kỹ thuật nồi hấp nhiệt thấp.

Kỹ thuật nhiệt phân nhiệt độ cao

So với thiêu hủy, nhiệt phân sẽ là một kỹ thuật tốt hơn. Kỹ thuật nhiệt phân nhiệt độ cao sẽ hoạt động đầy đủ ở phạm vi nhiệt độ từ 540 °C đến 8300 °C. Các loại kỹ thuật nhiệt phân nhiệt độ cao khác nhau tồn tại, bao gồm nhiệt phân-oxy hóa, nhiệt phân dựa trên cảm ứng, nhiệt phân dựa trên laser và nhiệt phân plasma. Trong quá trình oxy hóa nhiệt phân, nhiệt độ cao đồng nhất (khoảng 600 °C) được cung cấp cho buồng đốt chính. Các chất thải hữu cơ (rắn hoặc lỏng) bốc hơi và để lại tro tàn, kim loại và mảnh thủy tinh. Hơn nữa, các khí hóa hơi (chứa chủ yếu là độc tố) được đi qua buồng đốt thứ cấp, nơi nhiệt độ duy trì trong khoảng 982–1093 ° C, giúp tiêu hủy hoàn toàn các chất độc hại.

Nhiệt phân huyết tương

Đây là một trong những công nghệ tiên tiến sử dụng dòng điện để tạo ra nhiệt lượng cao tối đa lên đến 9730 ° C, dẫn đến sự hình thành các vòng cung điện hoặc ngọn đuốc plasma. Trạng thái plasma có được khi cung cấp điện, trong đó cả các chất hữu cơ và vô cơ có trong CMW đều được chuyển thành trạng thái ion ở thể khí và bắt đầu dẫn điện do điện trở cao, dẫn đến giải phóng năng lượng nhiệt cao. Ngay cả khi gia nhiệt ở 1300–1730 ° C cũng dẫn đến việc tiêu diệt các tác nhân lây nhiễm do CW mang theo. Ở 2730 ° C, các loại thuốc gây độc tế bào kháng thuốc cao bị phá vỡ thành các chất đơn giản, trong khi chất thải vô cơ của CW được chuyển thành xỉ trung tính và kim loại vẫn còn. Trong quá trình nhiệt phân huyết tương, việc phát thải độc tố trong khí quyển như dioxin, furan và các hợp chất pyrene đã giảm đáng kể. Hầu hết các khí tạo thành được giải phóng từ quá trình này có bản chất rất trơ và không độc hại. Việc hình thành tro và xỉ còn lại giảm nhiều so với việc xử lý chất thải bằng phương pháp đốt rác. Sự sinh nhiệt cao trong kỹ thuật plasma có thể phá hủy CW hoặc CMW hoặc CPPW một cách an toàn và đáng tin cậy. Nhiều loại chất thải như nhựa, kim loại, chất thải lây nhiễm, chất thải dược phẩm, chất thải bức xạ thấp được tiêu hủy hoàn toàn bằng cách sử dụng nhiệt phân plasma. Ưu điểm của kỹ thuật này bao gồm ít phát thải khí, trơ và vô trùng các hợp chất dư, thân thiện với môi trường và giảm thể tích lên đến 95%.

Kỹ thuật vi sóng nhiệt

Trong kỹ thuật này, CW được vận hành trong khoảng nhiệt độ từ 177 °C đến 540 °C và liên quan đến việc áp dụng vi sóng năng lượng cao trong môi trường trơ ​​của nitơ để phá hủy các thành phần khác nhau có trong CMW. Quá trình này bao gồm sự hấp thụ vi sóng của CW, cuối cùng làm tăng năng lượng bên trong do sự rung động và cọ xát của các phân tử. Nitơ không chỉ cung cấp một bầu không khí trơ mà còn tránh quá trình đốt cháy với oxy, có thể dẫn đến khử trùng ở nhiệt độ cao. Những lợi thế của việc sử dụng kỹ thuật vi sóng bao gồm tiêu thụ năng lượng thấp, đạt được nhiệt độ cao, thất thoát nhiệt một phần và thân thiện với môi trường không phát thải độc hại. Công nghệ vi sóng có thể được áp dụng như công nghệ khử trùng di động hoặc tại chỗ để xử lý CW và điều đó có thể tránh được rủi ro khi vận chuyển CW. Kỹ thuật vi sóng kết hợp với nồi hấp có thể mang lại hiệu quả trong các phương pháp công nghệ có thể được áp dụng để xử lý CW. Chất thải lây nhiễm bệnh viện như gạc, băng, áo choàng, vật nhọn có thể được khử trùng bằng công nghệ vi sóng. Các hợp chất hữu cơ (dễ bay hơi hoặc bán bay hơi), kim loại nặng (Thủy ngân) và chất thải phóng xạ không thể được xử lý bằng công nghệ vi sóng.

Kỹ thuật này hoạt động ở nhiệt độ từ 93 °C đến 177 °C và hầu hết, chúng bao gồm nồi hấp. Nồi hấp hoạt động bằng cách sử dụng hơi nước làm chất khử trùng. Để làm giảm khối lượng chất thải hấp tiệt trùng, chúng được xay hoặc cắt nhỏ. Không khí bên trong nồi hấp phải được khử trùng trước khi thải ra môi trường bằng cách cho phép nó đi qua bộ lọc tuyệt đối dạng hạt (HEPA) hiệu quả cao, có tác dụng giữ lại các mầm bệnh. Hầu hết CW có thể được khử trùng bằng kỹ thuật autoclave, nhưng chất thải nguy hại và hóa học không thể được thực hiện, vì chúng thải ra các chất độc hại. Ngay cả các vật chứa chịu nhiệt, chăn ga gối đệm từ bệnh viện và các chất thải cồng kềnh khác cũng không thể được khử trùng bằng kỹ thuật hấp tiệt trùng.

Nguồn: ncbi.nlm.nih.gov

Trả lời

Email của bạn sẽ không được hiển thị công khai.