Aunque aún es poco conocido por muchos, el plasma es el estado de la materia que está más presente en el universo. Fue identificado por primera vez por Sir William Crookes en 1879 y fue nombrado por Irving Langmuir en 1920 y se considera el cuarto estado de la materia. El plasma es un gas ionizado; es decir, sus moléculas han perdido uno o más electrones. Lo podemos observar en las estrellas y auroras boreales, en los relámpagos y la magnetósfera de la Tierra, aunque también puede ser creado artificialmente.

En los últimos años ha crecido el interés por estudiar el comportamiento del plasma y encontrar la forma de aprovecharlo en diferentes aplicaciones. El plasma se utiliza en las industrias microelectrónica, automotriz, aeroespacial y médica; como recurso para la limpieza y el tratamiento de superficies y como una forma de obtener biocompatibilidad en diferentes tipos de materiales. Su uso se considera ecológicamente amigable debido a la poca generación de residuos y el bajo consumo energético.

El gran desarrollo industrial que hemos experimentado recientemente a nivel global ha generado una necesidad de explotar alternativas energéticas y aprovechar los recursos, apostando por la innovación tecnológica, la competitividad y productividad.

En Costa Rica se cuenta con el Laboratorio de Plasmas para Energía de Fusión y Aplicaciones del Tecnológico de Costa Rica, dirigido por el Dr. Iván Vargas Blanco, especialista en Física de Plasmas y Fusión Nuclear. El laboratorio abrió sus puertas en 2011 y actualmente cuenta con la participación de funcionarios y estudiantes de la institución, que investigan el plasma para aplicaciones en campos como fusión, medicina, agricultura e industria.

En el laboratorio se enfocan en la investigación de energía alternativa de fusión nuclear y en las aplicaciones industriales de los plasmas. Como parte de estas investigaciones, en 2012 el Dr. Vargas publicó el informe “Determinación del potencial y los requerimientos para aplicar la tecnología de gasificación por plasma en el tratamiento de desechos y la producción de energía eléctrica en el país”. En este informe el doctor plantea la implementación de tratamientos con plasmas térmicos como una alternativa o complemento para el manejo de desechos en el país. La investigación se planteó tomando en consideración desechos sólidos municipales, sólidos hospitalarios y químicos tóxicos.

Gasificación

Los métodos de tratamiento de residuos por medio del plasma han sido investigados e incluso aplicados en diferentes países. En el Centro Atómico Bariloche, en Argentina, trabajan en el desarrollo de un sistema de gasificación por plasma para tratar residuos hospitalarios de forma más segura y eficaz. Se espera que ese sistema pueda ser instalado en hospitales y sitios generadores de residuos peligrosos con el propósito de disminuir el volumen, la manipulación y el traslado de estos desechos.

La compañía Sierra Energy aplica la tecnología de gasificación FastOx para descomponer los residuos a nivel molecular, utilizando vapor y oxígeno. Esta tecnología convierte los materiales orgánicos en un gas sintético de alta densidad energética y los inorgánicos se funden en piedra y metales que no generan lixiviados. Estos residuos se convierten en un gas sintético sin partículas ni alquitrán, por lo que es viable para generar productos finales de alto valor.

Un beneficio adicional del gas sintético generado a partir de la gasificación de los residuos por plasma, es que puede producir electricidad incluso con menos emisiones que el gas natural. Para la aplicación de este tipo de proceso, no se requiere de la separación de residuos, por lo que representa un método práctico, que puede reducir el volumen y el peso de los residuos sólidos hasta en un 97%.

La implementación de este método para el tratamiento de residuos municipales puede no ser viable de momento en el país, debido a la gran cantidad de recursos económicos e intelectuales requeridos. Sin embargo, puede ser rentable a menor escala, como en el caso de los residuos sólidos hospitalarios y químicos.

En el proceso de vitrificación con plasma los residuos son mezclados con aditivos ricos en silicato y expuestos a altas temperaturas. Al terminar su proceso, se obtienen cristales inertes hacia la mayoría de los agentes químicos y biológicos que pueden ser utilizados como un compuesto de alta calidad en la construcción de caminos, pavimentos y taludes.

Necesidad

Según datos de la organización de las Naciones Unidas (ONU), se estima que los seres humanos generamos más de 2.000 millones de toneladas de residuos sólidos al año y que si no existe un cambio drástico en nuestras prácticas, el número aumentará a 4.000 millones de toneladas para 2050. Lo más recomendable para evitar llegar a este extremo es reducir la cantidad de desechos que generamos, pero ¿qué hacemos con los 7 mil millones de toneladas de residuos que actualmente inundan nuestro planeta?

De los ocho rellenos sanitarios que operan en Costa Rica siete están llegando o llegaron ya al final de su vida útil y uno está fuera de servicio.

Por otra parte, el reciclaje también es insuficiente. En muchos hogares aún no se ha adoptado la práctica, algunas municipalidades no han implementado la recolección ni la gestión de desechos aptos para el reciclaje y a los lugares que cuentan con gestión de desechos reciclables llegan con frecuencia materiales que no pueden ser tratados en nuestro país y terminan de igual forma en un relleno sanitario.

La crisis de residuos es inminente. Se requieren acciones concretas, reales y, sobre todo, efectivas. ¿Será el plasma la solución?

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