La
protección del medio ambiente se ha basado tradicionalmente en la adopción de
medidas correctoras cuando el daño ya se había producido. Hoy en día, se está
generalizando el concepto de prevención, a través de medidas que se anticipen
en lo posible a la aparición del problema.
Los
focos industriales emiten productos contaminantes a la atmósfera, cuyas
características dependen fundamentalmente de las calidades de los combustibles
y materias primas empleadas, del tipo de proceso y de la tecnología que se utiliza.
Los
principales focos industriales de emisión de contaminantes a la atmósfera son
las chimeneas de las instalaciones de combustión para la generación de energía
eléctrica y calor industrial, y de los procesos industriales propiamente
dichos. Los sectores industriales más contaminantes: las industrias
energéticas, petroquímicas, del papel y alimentarias así como la siderurgia,
metalurgia no férrea y las industrias químicas inorgánicas y orgánicas. Las
centrales termoeléctricas son las fuentes de contaminación atmosférica de
origen industrial, tanto por el volumen como la variedad de los contaminantes
que emiten.
Los
principales contaminantes emitidos a la atmósfera son: óxidos de azufre,
nitrógeno y carbono, partículas, metales pesados, hidrocarburos y compuestos de
cloro y flúor.
Acciones
preventivas
Son
medidas de carácter preventivo, por ejemplo, las evaluaciones de impacto
ambiental, la utilización de tecnologías de baja emisión de residuos y una
planificación más eficiente del uso de la energía. Las evaluaciones del impacto
ambiental tienen como objeto prever las alteraciones que sobre el medio
ambiente va a provocar la realización de determinadas acciones, planes y
proyectos, con el fin de adoptar medidas correctoras que mitiguen los impactos
antes de que éstos se produzcan.
Acciones
correctoras
Cuando
las medidas preventivas no se pueden llevar a cabo o su aplicación no es
posible desde el punto de vista económico se recurre, para limitar la descarga
de contaminantes a la atmósfera, a acciones correctivas que pueden ser de dos
tipos:
Concentrar
y retener los contaminantes con equipos adecuados de depuración que producen
residuos sólidos o líquidos que contaminarán los suelos y el agua si no se
planifica un tratamiento adecuado de estos residuos y, además, con el
inconveniente de que estos equipos depuradores consumen recursos naturales y
energía.
Expulsar
los contaminantes por medio de chimeneas suficientemente altas para que la
dilución evite concentraciones elevadas a nivel del suelo. Este procedimiento,
si bien atenúa los problemas de contaminación desde el punto de vista local,
puede producir problemas en lugares alejados de las fuentes de emisión (lluvias
ácidas).
Técnicas de eximición de gases
contaminantes
Los
equipos de depuración para corrientes de gases contaminantes forman parte de un
proceso físico-químico de: absorción, adsorción o combustión
Proceso de absorción
Basan su
funcionamiento en el hecho de que los gases residuales están compuestos de
mezclas de sustancias en fase gaseosa, algunas de las cuales son solubles en
fase líquida. En el proceso de absorción de un gas, el efluente gaseoso que
contiene el contaminante a eliminar se pone en contacto con un líquido en el
que el contaminante se disuelve. La transferencia de materia se realiza por el
contacto del gas con el líquido en lavadores húmedos o en sistemas de absorción
en seco.
Proceso de adsorción
Una
alternativa a los sistemas de absorción por líquido lo constituye la adsorción
de los contaminantes sobre sólidos. En los procesos de adsorción los gases,
vapores y líquidos se retienen sobre una superficie sólida como consecuencia de
reacciones químicas y/o fuerzas superficiales. Se produce una difusión desde la
masa gaseosa hasta la superficie externa del sólido y de las moléculas del gas
dentro de los poros de sólido seguida de la adsorción propiamente dicha de las
moléculas del gas en la superficie del sólido.
Los
sólidos más adecuados para la adsorción son los que presentan grandes
relaciones superficie-volumen, es decir, aquellos que tienen una elevada
porosidad y área superficial para facilitar el contacto sólido-gas: tierra de
Fuller, bauxita, carbón activado, alúmina activada, tamices moleculares, etc.
Periódicamente,
es necesaria la sustitución o regeneración del adsorbente para que su actividad
no descienda de determinados niveles.
Proceso de combustión
La
combustión constituye un proceso apropiado para la eliminación de compuestos
orgánicos transformándolos en dióxido de carbono y vapor de agua. Tipos de
combustión:
Espontánea.
Cuando se trata de eliminar gran parte de los gases que son tóxicos que tienen
olores fétidos, la combustión se realiza a alta temperatura y con tiempo de
retención controlado, por lo que el costo de combustible puede ser elevado.
Procesos
catalíticos. Con el fin de realizar la combustión a temperaturas más bajas,
suele utilizarse la combustión en presencia de un catalizador, por lo general
un metal de transición depositado en una matriz de alúmina. Este tipo de
combustión suele emplearse en la eliminación de trazas de compuestos que
contienen fenoles, formaldehído, azufre, etc. Un problema que presenta la
combustión catalítica es la del envenenamiento del catalizador por algunas
sustancias en forma de partículas.
Técnicas
de captación de partículas
Según el
principio en que se basa el proceso de separación de las partículas, pueden
establecerse los siguientes tipos de equipos de depuración: colectores,
precipitaciones electrostáticas, filtros de mangas, lavadoras y absorbedores
húmedos.
Colectores inerciales. Ciclones
Definición:
Los ciclones son
colectores centrífugos en los que la entrada de aire es tangencial al cuerpo
del cilindro, de esta manera se fuerza a las partículas a dirigirse hacia las
paredes, donde perderán su energía y caerán a un colector o tolva situado en la
parte inferior del cuerpo.
Están formados básicamente por un
recipiente cilíndrico vertical donde se introduce tangencialmente el gas
portador, cargado de partículas de polvo. La corriente se desvía en círculo y
por efecto de la fuerza centrífuga, las partículas se lanzan al exterior al
formar la mezcla gaseosa un remolino vertical descendente. Esta corriente en
espiral del gas cambia de dirección al llegar al fondo del recipiente y sale
por el conducto situado en el eje.
Los
ciclones son dispositivos útiles y baratos para la captación en seco de polvo
ligero o grueso. Sin embargo, la eficiencia de captación de estos equipos es
muy baja, sobre todo, en la eliminación de partículas pequeñas, por lo que su
utilización se reduce, por lo general, a desempolvado previo al paso de los
gases por un sistema más eficaz.
Precipitadores electrostáticos
Precipitadores electrostáticos
Definición:
El
precipitador electrostático es un dispositivo utilizado para la
descontaminación del aire que utiliza las fuerzas eléctricas para la remoción
de la fracción sólida de un efluente, dirigiendo las partículas hacia las
placas del colector.
Las
partículas se cargan mediante el choque con iones gaseosos creados por la
ionización del aire creado entre los electrodos, tras la carga las partículas
siguen las líneas de campo producidas por el alto voltaje hasta la superficie
del electrodo colector. Las partículas deben ser eliminadas de las placas y
recolectadas en una tolva, evitando que se reencaucen en la corriente gaseosa
Los precipitadores
más utilizados a escala industrial son los de diseño de etapa única, por su
gran capacidad de tratar gases con concentraciones de polvo muy altas. Estos
precipitadores pueden separar cualquier tipo de sustancia en forma de
partículas, alcanzando eficacias superiores al 99%, siempre que la resistividad
eléctrica de las partículas no sea demasiado alta, en este caso será necesario
acondicionar la corriente gaseosa con la adición de determinados productos.
Filtros industriales
Filtros industriales
El sistema de filtros consiste en
hacer pasar una corriente de gases cargados con partículas de polvo a través de
un medio poroso donde queda atrapado el polvo.
El
filtro de mangas ha sido uno de los más utilizados durante los últimos años, ya
que pueden tratar grandes volúmenes de gases con altas concentraciones de
polvo. Con este tipo de equipos pueden conseguirse rendimientos mayores del
99%, independientemente de las características de gas, haciendo posible la
separación de partículas de un tamaño del orden de 0.01 micras.
Conforme
pasa el gas, la capa de polvo depositado sobre el material filtrante, que
colabora en el proceso de interceptación y retención de partículas de polvo, se
va haciendo mayor, aumentando la resistencia al flujo y la pérdida de carga, lo
que obliga a disponer de mecanismos para la limpieza automática y periódica del
filtro.
Hoy en
día, el filtro cerámico ha adquirido una mayor importancia en los procesos de
depuración de gases. La eficacia filtrante de este tipo de filtros es muy
cercana al 100%, excepto si las partículas son de tamaño submicrónico en su
mayor parte, o el tamaño del gránulo o fibra que forman el filtro cerámico es
grande.
Lavadores y absorbedores húmedos
Lavadores y absorbedores húmedos
Definicion: Una torre de lavadora o de limpieza húmeda es un
dispositivo de control de la contaminación del aire que remueve material
particulado y gases ácidos de las corrientes de gases residuales de fuentes
fijas. Se centra en la eliminación de partículas sólidas La separación se
realiza por medio de una corriente liquida pulverizada (gotas), que es
inyectada dentro de una cámara por donde circulan el gas contaminado. Las
partículas se ven arrastradas por la corriente líquida hacia la parte inferior
del equipo, que será posteriormente recogido y tratado. El contacto de las
partículas con el medio líquido puede efectuarse de diversos modos, el equipo
más común es el equipo tipo Venturi. La eficacia depende del grado de contacto
e interacción que tengan las partículas con el líquido; es por ello que es muy
importante la atomización del líquido y un adecuado tiempo de contacto. Los
lavadores logran buenas eficiencias de captura para partículas de tamaño de 0.1
a 20 μm.TECNOLOGÍAS PARA LA DEPURACIÓN DE GASES CONTAMINANTES:
Combustión en lecho fluidizado
La energía
eléctrica se produce en centrales térmicas y la mayoría de ellas queman carbón
como combustible, lo cual genera muchos problemas ambientales, por lo que se han
desarrollado ‘Tecnologías de uso limpio del carbón’. De esta forma se ha
llegado a la tecnología de combustión en lecho fluido que además de lograr
buenos parámetros medioambientales, se consigue un incremento en el rendimiento
del proceso de producción de energía eléctrica. Este rendimiento se consigue
por la expansión de los gases de combustión en una turbina de gas que se
integra en un ciclo combinado con la turbina de vapor. La principal ventaja de
esta nueva tecnología es la posibilidad de reducir en el propio proceso de
combustión el dióxido de azufre formado a partir del contenido de azufre del
combustible. Es posible quemar carbones con alto contenido en azufre
consiguiendo niveles de emisión de SO2 por debajo de los límites impuestos por
la legislación ambiental, sin la necesidad de utilizar equipos adicionales de desulfuración.
Debido a las bajas temperaturas de combustión (860ºC) se puede añadir al lecho
un material absorbente barato, como caliza o dolomía, que permite fijar el azufre
del combustible en el proceso de combustión.
Depuración de los gases de chimenea
La
producción de energía eléctrica por combustión a altas temperaturas de combustibles
fósiles, utilizando aire como comburente, produce gases que contienen óxidos de
nitrógeno (NOx) y óxidos de azufre (SO2). Estos gases, emitidos a la atmósfera,
pueden ocasionar daños al ecosistema y son muy agresivos por su carácter ácido,
por ello es necesario controlar las emisiones de estos gases a partir de una
serie de tratamiento para la eliminación tanto de los NOx, como del SO2.
Desulfuración
de los gases de combustión:
La
eliminación de SOx de los gases de combustión puede llevarse a cabo mediante la
utilización de absorbedores húmedos (columnas de relleno o de platos) en
los que se transfiere el contaminante de la fase gas a la fase acuosa. En estos
equipos, debido a la alta superficie de contacto entre gas y líquido, se
consigue una alta eficiencia.
Otro
tipo de proceso de desulfuración de los gases de chimenea es la tecnología de
la caliza húmeda, en el que se convierte el SO2 de los gases de chimenea en
yeso. Se consigue un alto grado de desulfuración.
Otra
nueva tecnología sería un proceso biológico de desulfuración de gas de
chimenea, mediante el cual al final del proceso, el SO2 de los gases de
chimenea se convierten en azufre puro. Se consiguen rendimientos de hasta un
98%.
Reducción
de los NOX con NH3:
La
creciente contaminación por los NOx (NO y NO2) ha decidido a las naciones más avanzadas
industrialmente a limitar las emisiones por focos emisores fijos. Para el control
de las emisiones de NOx se utilizan técnicas que pueden agruparse en dos tipos
principales: Técnicas de control de la combustión, denominadas “primarias” por
las que se actúa sobre el quemador o sobre la cámara de combustión, para
reducir la formación de NOx en caldera, mediante la disminución de la
temperatura de combustión.
Técnicas
de tratamiento de los gases de combustión o también denominadas “secundarias”
que, a su vez, pueden efectuarse en húmedo o en seco. Entre las técnicas de
tratamiento en seco de los gases de combustión, la más utilizada, por su elevada
eficacia y selectividad, es la reducción selectiva de los NOx, utilizando como agente
reductor amoníaco o urea, en presencia de un catalizador apropiado. Este
método se basa en reducir los NOx para la obtención de nitrógeno y agua como productos
finales.