Parte 3 de abatir los contaminantes atmosféricos peligrosos: NOx
¿Qué es NOx? El término NOx se refiere a la familia de compuestos químicos contaminantes del aire, óxidos de nitrógeno. El NOx representa siete compuestos diferentes, aunque solo uno, el Dióxido de Nitrógeno, está regulado por la EPA.
El dióxido de nitrógeno (NO) es monitoreado cuidadosamente por la EPA no solo como un contaminante del aire sino también por su reacción con el ozono y la creación de lluvia ácida. NO2 es un gas de color marrón rojizo con un olor amargo similar al del cloro. El NO2 también se conoce comúnmente como Óxido de Nitrógeno y Deóxido de Nitrógeno y es altamente reactivo.
NO2 es un intermediario en la fabricación de ácido nítrico. El ácido nítrico es un agente nitrante en la fabricación de explosivos químicos, como un agente blanqueador de la harina, como un inhibidor de los acrilatos y un oxidante en el combustible para cohetes. Se usó en los cohetes titánicos que lanzaron el Proyecto Gemini, en numerosas sondas espaciales no tripuladas, y sigue en uso para viajes espaciales en los impulsores de maniobra del transbordador espacial.
¿Dónde se encuentra NOx? El NO2 se puede encontrar en el medio ambiente por causas naturales, incluida la respiración bacteriana, los volcanes, los rayos y la entrada desde la estratosfera. Los científicos estiman que cada destello promedio de un rayo transforma aproximadamente 15 libras de nitrógeno en NOx. Cada año en todo el mundo hay en promedio 1.4 mil millones de relámpagos. Eso es mucho NOx natural, sin embargo, a partir de estas fuentes, el NO2 se considera un gas traza en la atmósfera de la Tierra donde cumple una función absorbente de la luz solar y regula la química de la troposfera, específicamente en la determinación de las concentraciones de ozono. En comparación con las emisiones de NO2 de emisiones causadas naturalmente, las de las combustiones de combustibles fósiles resultan en más de tres veces más ocurrencias de emisiones.
Las causas humanas de NO2 son predominantemente de motores de combustión interna. Los motores de combustión interna se utilizan para impulsar automóviles, embarcaciones, barcos, motocicletas, locomotoras, helicópteros, aviones y más. Otras causas son las estufas, los calentadores de butano y queroseno y el humo del cigarrillo. Quizás las causas históricas más notables del dióxido de nitrógeno producido fueron los ensayos nucleares y fue la causa de las infames nubes de setas rojizas. Todas estas causas están relacionadas con las altas temperaturas, ya que el oxígeno y el nitrógeno no reaccionan a la temperatura ambiente. A estas altas temperaturas se someten a una reacción endotérmica que produce óxidos de nitrógeno alias NO2.
¿Por qué atenuamos el NOx? Las personas regularmente expuestas al NO2 tienen un mayor riesgo de sufrir enfermedades pulmonares. Los que con mayor frecuencia se ven afectados son aquellos que trabajan en la agricultura y que están expuestos al NO2 a través de la descomposición del grano en silos. De hecho, esto es tan común que la condición pulmonar causada por esto se llama “enfermedad de silo-relleno”. Las complicaciones pulmonares adicionales causadas por NO2 pueden causar la muerte prematura en casos extremos y, en casos menos extremos, enfisema o bronquitis. También se sabe que el NO2 es una causa de agregación para las personas con enfermedades cardíacas existentes. Cuando los VOC y los NOx reaccionan como resultado del calor y la luz solar, se crea smog. El smog (ozono a nivel del suelo) causa daño a la vegetación y reduce el rendimiento de los cultivos.
Cuando el NOx y el dióxido de azufre reaccionan con otras partículas de aire, se forma lluvia ácida. La lluvia ácida causa daños a automóviles, edificios y monumentos históricos. Para el medio ambiente, los efectos de la lluvia ácida son más visibles en ambientes acuáticos, incluidos arroyos, ríos, lagos y marismas donde la exposición a los peces y la vida silvestre puede ser extremadamente dañina. A medida que la lluvia ácida fluye a través del suelo, puede extraer el aluminio de las partículas de arcilla del suelo y depositarlas en ambientes acuáticos. Los animales que son más sensibles a la lluvia ácida y al aluminio son generalmente los más jóvenes en una especie determinada. A ciertos niveles de pH causados ??por la lluvia ácida, los huevos de los peces no pueden eclosionar e incluso los peces más viejos no pueden sobrevivir. Los animales con una mayor sensibilidad a los niveles de pH se verán afectados más. Es importante tener en cuenta que los ecosistemas son holísticos y que los efectos en una especie no se limitarán a esa especie. La lluvia ácida no solo deposita aluminio en el suelo, sino que también lo despoja de minerales y nutrientes que favorecen el crecimiento saludable de las plantas y los árboles que pueden causar su desaparición. En los casos en que las plantas están expuestas a la lluvia ácida pero no perecen directamente, otros efectos pueden ser que el follaje de los árboles a menudo se despoja, dejándolos con hojas y agujas marrones y muertas. Esto hace que los árboles y las plantas sean más susceptibles a los efectos de las temperaturas bajo cero y que sean menos capaces de absorber la luz del sol, lo que también puede conducir a su desaparición.
Si bien la mayoría de los efectos ácidos están en forma húmeda, el ácido también se puede encontrar en las partículas de polvo. Esto se conoce como deposición seca. Estos ácidos son particularmente corrosivos para los metales, la pintura y la piedra, causando un rápido deterioro. A menudo, el daño emocional causado por el polvo ácido es tan grande como el daño financiero ya que las estatuas, los monumentos y las lápidas son extremadamente susceptibles al daño.
Con todos los efectos descritos en este artículo, está claro que la disminución de NOx, NO2 y la lluvia ácida es esencial para la salud a largo plazo del medio ambiente y de la población humana de la tierra. Dicho esto, también es importante que los costos de protección ambiental sean prohibitivos para la operación comercial rentable. GCES ha trabajado incansablemente durante casi dos décadas desarrollando soluciones de control de la contaminación que tienen costos de capital razonables, bajos costos operativos, poco o ningún costo de mantenimiento y pequeñas huellas físicas para garantizar que se tengan en cuenta las necesidades de las empresas al tiempo que se protege el medioambiente.
Entonces, ¿cómo atenuar el NOx y reducir la lluvia ácida? Hay muchas opciones para tratar NOx dependiendo de la combinación de VOC en su salida. Gulf Coast Environmental Systems diseñará un sistema que incluye uno o más de los siguientes equipos. Estas opciones incluyen un oxidante térmico, un adsorbedor de carbón, un sistema de reducción catalítica selectiva o un depurador.
Un oxidante térmico (también conocido como oxidante térmico o incinerador térmico y también conocido como un oxidante de combustión directa o postquemador) es una unidad de proceso para el control de la contaminación del aire que descompone los gases peligrosos a altas temperaturas y libera calor (que puede recuperarse) , vapor de agua y dióxido de carbono en la atmósfera. Existen muchos tipos diferentes de tecnologías de oxidantes térmicos disponibles para cumplir con objetivos específicos de destrucción y negocios, incluidos RTO, TO, TRO, CATOX, oxidantes recuperadores catalíticos, DFTO y el revolucionario RTO acuoso. En GCES conocemos los oxidantes térmicos y tenemos más de 200 años acumulados en el diseño, la fabricación, el mantenimiento y el soporte de los sistemas de control de la contaminación del aire y los oxidantes térmicos.
Un Adsorbedor de Carbono es una de las tecnologías de control de la contaminación del aire más ampliamente aceptadas. Los Adsorbentes de Carbono son necesarios cuando se trata de lograr la reducción de VOC, bajos ingresos de NOx y recuperación de solventes simultáneamente. En un Adsorbedor de Carbono, una corriente de proceso contaminada fluye sobre un lecho de carbón activado. El carbón actúa como un Adsorbedor que elimina los VOC de la corriente del proceso, manteniéndolos en la superficie del carbón y en sus poros. El aire libre de VOC se expulsa a la atmósfera. El carbono es más efectivo cuando se usa para adsorber materiales orgánicos tales como VOCs de bajo peso molecular. Con el tiempo, un lecho de carbón alcanzará su capacidad, los COV concentrados se desorben en un flujo de vapor de baja presión y se reciclan o se envían a un oxidante térmico para su destrucción.
Algunas consideraciones importantes para la selección de un Adsorbedor de Carbono comienzan con una comprensión de su flujo de proceso. Para que un Adsorbedor de Carbono sea efectivo, la corriente del proceso debe ser baja en humedad y particulada ya que el carbón es un material poroso que se obstruirá fácilmente. Si la corriente de proceso tiene demasiada humedad o demasiadas partículas, GCES puede recomendar un sistema de prefiltrado y / o una secadora para garantizar la eficiencia y efectividad a largo plazo en el tratamiento de VOC.
Un Sistema de Reducción Catalítica Selectiva (SCR) está configurado con un catalizador reductor de NOx y un sistema de inyección de amoníaco. La reacción catalítica del amoniaco a través del Reductor Catalítico Selectivo (SCR) reduce la emisión de NOx al convertirla en elementos básicos de atmósfera (nitrógeno, oxígeno y agua). El catalizador viene en diferentes arreglos dependiendo de la aplicación. El sistema de inyección de amoníaco permite que se introduzca amoníaco en el proceso para combinarlo con el proceso NOx y reducir la cantidad de NOx emitida por el sistema. Una unidad de control de flujo de amoniaco (AFCU) y una rejilla de inyección de amoníaco (AIG) proporcionan un suministro controlado de amoníaco anhidro según lo dictado por un sistema analizador de NOx y amoníaco (NH3). Al igual que con los adsorbedores de carbón, los SCR son propensos a obstrucciones y se deben tener en cuenta para garantizar un rendimiento efectivo a largo plazo. La clave de ese rendimiento óptimo y prolongado reside en el diseño del sistema y la comprensión adecuada de todo el flujo de aire para garantizar la mezcla correcta de amoníaco durante el procesamiento de los VOC y NOx.
El término Scrubbing a menudo se usa incorrectamente para referirse a la eliminación de VOC a través de un proceso. Es importante saber que hay muchos tipos de depuración, pero la más efectiva para la eliminación de NOx es la depuración húmeda. Wet Scrubbing describe específicamente el proceso de usar un líquido (en la mayoría de los casos, agua) para eliminar los contaminantes de una corriente de aire. El líquido de un depurador húmedo recogerá la materia particulada y los contaminantes gaseosos del aire. Los depuradores húmedos son una forma extremadamente versátil de control de la contaminación que permite a GCES diseñar de forma personalizada cada sistema depurador para lograr un rendimiento óptimo en la eliminación de NOx y VOC del aire liberado a la atmósfera. El líquido que contiene los COV se recoge en forma de gotitas y luego se trata antes de la descarga o se reutiliza en otro lugar en un sistema de procesamiento de instalaciones. Los depuradores húmedos son extremadamente efectivos en su diseño ya que a menudo son el único sistema que se puede usar para tratar partículas y gases en un único dispositivo de control de la contaminación.
Gulf Coast Environmental Systems ofrece múltiples soluciones de diseño para ajustarse mejor a los parámetros operativos de sus clientes. En algunos casos, se desea una menor inversión de capital para un mayor costo de operación para aquellos sistemas que no necesitan ejecutarse continuamente o la necesidad de una inversión de capital ligeramente mayor con un menor costo de operación para aquellos sistemas que necesitan correr continuamente Nuestros diseños incluyen soluciones de una sola etapa, así como opciones de solución de múltiples etapas. GCES ofrece soluciones integradas completas con otros sistemas de purificación de aire como oxidantes térmicos, sistemas de adsorción de carbón o paquetes de filtración, según sea necesario, convirtiéndonos en una solución de fuente única para sus necesidades de control de la contaminación.
Artículos adicionales en la serie de GCES ‘Abatir los contaminantes atmosféricos peligrosos’ incluyen:
Parte 1: BTEX es un acrónimo que significa benceno, tolueno, etilbenceno y xilenos.
Parte 2: Reducción del cloro
Parte 3: NOx es la familia de compuestos químicos contaminantes del aire, óxidos de nitrógeno.
Parte 4: El plomo también se conoce (incorrectamente) como mercurio porque a menudo se encuentran juntos
Parte 5: depuradores de aire industriales para el tratamiento de amoníaco
Parte 6: SOx, los compuestos de las moléculas de azufre y oxígeno, incluido el monóxido de azufre, el dióxido de azufre y el trióxido de azufre