Gestión y Control de la Contaminación Atmosférica: Fundamentos y Tecnologías de Abatimiento

La Atmósfera y la Contaminación

La Atmósfera es el manto gaseoso que, por efecto de la gravedad, rodea la Tierra y sustenta la vida, con un espesor aproximado de 1000 km.

Contaminación Atmosférica

Se define como la presencia de materias o formas de energía (ej. CO, SOx, NOx) que causan molestia, riesgo o daño a la salud de los seres vivos y al medio ambiente.

Niveles de Contaminación

• Nivel de Emisión: Cantidad de contaminante emitido a la atmósfera por un foco fijo o móvil.
• Nivel de Inmisión: Cantidad de contaminante medida entre 0 y 2 metros sobre el suelo.

Clasificación de Contaminantes

• Fuente: Naturales o antropogénicos.
• Origen: Primarios o secundarios.
• Composición: Orgánicos o inorgánicos.
• Estado: Particulados o gaseosos.

Fenómenos de Contaminación Global y Urbana

Contaminación Urbana

El smog urbano es la suma del smog industrial y el smog fotoquímico.

Smog Fotoquímico

Proceso químico que ocurre en presencia de luz:

HC y NO → NO₂ → O₃ (en presencia de luz)

Fenómenos Globales

• Lluvia Ácida: Se caracteriza por un pH menor a 5. Su intensidad depende de la velocidad de las reacciones químicas, la presencia de humedad en la atmósfera y la dinámica atmosférica.
• Calentamiento Global y Gases de Efecto Invernadero (GEI).
• Cambio Climático: Causado por factores naturales y también humanos.
• Destrucción de la Capa de Ozono: Causada principalmente por los CFCs (clorofluorocarbonos).
  • Definición CFCs: Moléculas orgánicas de átomos de Cloro (Cl) y Flúor (F) unidos a Carbono (C). Se usaban como refrigerantes debido a su nula toxicidad, pero destruyen la capa de ozono.
  • Mecanismo de Destrucción (donde X = OH, Cl, Br, NO):

    X + O₃ → XO + O₂

    XO + O → X + O₂

    Reacción Neta: O₃ + O → 2O₂

Estrategias de Prevención y Control de la Contaminación

Control de Contaminantes Específicos

Compuestos Orgánicos Volátiles (COVs)

• Sustitución y modificación del proceso.
• Control de pérdidas en tanques de almacenaje de COVs.
• Ejemplos de prevención: Pinturas al agua, sustitución de solventes volátiles tóxicos, sustitución del fuel-oil por gas natural, uso de hornos de incineración con efluentes gaseosos de poco volumen y alta concentración (ej. lecho fluidizado).

Óxidos de Azufre (SOx)

• Cambio a combustibles con bajo azufre (S).
• Eliminar S antes de la combustión.
• Reducir la producción de energía en centrales térmicas.
• Modificar el proceso de combustión tradicional.

Óxidos de Nitrógeno (NOx)

• Modificar el proceso de combustión a dos etapas.

Elementos del Sistema de Descontaminación

• Sistema de captura de gas.
• Sistema impulsor del gas.
• Sistema de control.
• Sistema de recogida de contaminante.
• Chimenea de salida de gases tratados.

Tecnologías de Eliminación de Partículas

Clasificación de Tecnologías

• Colectores de Pared: Sedimentación por gravedad, separadores centrífugos (ciclones), precipitadores electrostáticos.
• Divisores de Flujo: Filtros de superficie, filtros de profundidad y lavadores de partículas (scrubbers).

Factores para la Selección de Tecnología

• Propiedades físicas y químicas de las partículas.
• Caudal de la corriente gaseosa.
• Concentración de partículas en el gas.
• Temperatura (Tª) y Presión ambiente (Pamb).
• Naturaleza de la fase gaseosa.
• Eficacia de colección de partículas.
• Consumo energético.
• Coste.

Descripción de Tecnologías Clave

Cámara de Sedimentación

El gas contaminado pasa lentamente y las partículas sedimentan por gravedad hacia las tolvas de recogida.

Ciclones

Utilizan la fuerza centrífuga para hacer girar la corriente de gas, separando las partículas sólidas o líquidas (aerosoles) del gas que las transporta.

Precipitadores Electrostáticos (PE)

Recolectan partículas y aerosoles mediante la acción de un campo eléctrico intenso (diferencia de potencial de 40-60 kV) sobre las partículas cargadas.

• Ofrecen elevada eficiencia en grandes caudales y en gases con temperaturas elevadas (hasta 700 ºC).
• Mecanismos de Carga:
  • Carga por el campo (diámetro d > 0,15 μm).
  • Carga por difusión (diámetro d ).