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Category : Automóvil y otros transportes

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Caso Volkswagen. Emisiones de óxidos de nitrógeno (NOx)

Volkswagen óxidos de nitrógenoLa Agencia estadounidense del medio ambiente (EPA) ha puesto de manifiesto que los vehículos fabricados por el Grupo Volkswagen emiten una cantidad de óxidos de nitrógeno (NOX) cuando circulan muy superior a la certificada por el fabricante. Según se ha comprobado, estos vehículos están dotados de un programa informático que cambia deliberadamente los parámetros de funcionamiento del motor (mapa del motor) cuando detecta que se está practicando un examen al vehículo. El cambio del mapa del motor tiene por objetivo reducir las emisiones de NOX hasta cumplir la normativa, aunque ello dispare el consumo de gasoil y se reduzcan las prestaciones. Una vez acabado el examen, el funcionamiento del motor se restablece para recuperar las cifras de prestaciones y consumo certificadas, pasando a superar hasta en 40 veces el límite máximo permitido de NOX emitidos.

Cuando en general se refieren a los óxidos de nitrógeno, principalmente se está haciendo alusión a dos gases de nitrógeno diferentes: el óxido nítrico (NO) y el dióxido de nitrógeno (NO2). El término NOX hace referencia a la combinación de los dos gases debido a las facilidades de interconversión mutua que presentan en presencia de oxígeno. Estos gases se generan en procesos de combustión como los que se producen en los motores de explosión de los vehículos o en las calderas domésticas, así como en numerosos procesos industriales.

Los óxidos de nitrógeno no pueden ser emitidos sin control a la atmosfera puesto que son gases muy contaminantes (destruyen el ozono estratosférico, contribuyen al efecto invernadero, producen lluvia ácida y generan smog fotoquímico entre otros problemas) además de ser perjudiciales para la salud. La organización mundial de la salud (OMS) asocia valores elevados de NOX con enfermedades respiratorias graves. A partir de exposiciones de 40 µg/m3 de media anual y 200 µg/m3 de media en una hora implica la obligación de tomar medidas de cara a la población.

En Europa las emisiones de los motores de combustión están reguladas por la normativa europea sobre emisiones. Ésta establece los límites aceptables para las emisiones de gases de combustión de los vehículos nuevos de parámetros como NOX, hidrocarburos, monóxido de carbono y partículas. A lo largo de las dos últimas décadas, las diversas normativas europeas publicadas han llevado a una disminución notable de la emisión de partículas. No obstante, se puso de manifiesto que entre la normativa Euro III y la Euro V las emisiones de NOX apenas habían notado reducción. Por este motivo apareció la normativa Euro VI, muy restrictiva con la emisión de NOX. El problema es especialmente grave en el caso de los motores diésel, puesto que en su seno se dan las condiciones óptimas para maximizar la generación de NOX, muy por encima de las de los motores de gasolina.

Con la publicación de una normativa tan restrictiva como la Euro VI, los fabricantes de vehículos han abordado el reto de reducir la emisión de NOX de formas muy diversas: pretratamientos de los gases, post-tratamientos, modificación de las condiciones de combustión, etc. Las alternativas que se han impuesto son las siguientes:

  • Variación de las condiciones de combustión: algún fabricante ha desarrollado un nuevo motor diésel con una relación de compresión considerablemente baja, cumpliendo de esta manera la normativa Euro VI sin necesitar un catalizador adicional. Aunque esta tecnología sólo es válida por el momento para motores pequeños.
  • Trampa de NOX: consiste en la instalación de un catalizador adicional con metales nobles (platino y rodio) además de bario, que junto con un control del nivel de oxígeno en su interior, y alta temperatura, es capaz de neutralizar los NOX. Su funcionamiento no es continuo; como indica su nombre, se van atrapando NOX en su interior, y cuando se detectan las condiciones óptimas, se procede a su eliminación y purga del sistema. Se trata de una tecnología válida especialmente para motores pequeños.
  • Sistema AdBlue (SCR): consiste en la utilización de un catalizador adicional que, junto a la previa pulverización de una solución acuosa de urea al 32,5% (de nombre comercial AdBlue) en los gases de combustión, es capaz de reducir los NOX de una manera continua. La urea se inyecta a la dosis exacta en los gases de escape, que a la temperatura a la que se encuentran, la urea se transforma en amoníaco antes de acceder al catalizador. En éste, se lleva a cabo la reacción química de reducción de los NOX transformándolos en nitrógeno gas y vapor de agua, siendo ambos productos inocuos.

Esta técnica de tratamiento recibe el nombre de reacción química catalítica selectiva (SCR) y es una tecnología ampliamente utilizada para el tratamiento de las emisiones industriales. La opción de equipar el motor con este dispositivo supone una solución costosa, voluminosa, que requiere la recarga periódica de la solución de urea, pero es eficaz y muy fiable. A pesar de que se trate de la opción más compleja, es casi indispensable en el caso de motores grandes.

La tecnología SCR permite alcanzar en los motores de explosión el reto de aunar dos objetivos antagónicos. Por una banda, a mayor presión y temperatura de combustión, se libera más energía. Así, aumentando la eficiencia energética del motor, se reduce el consumo para la obtención de la misma potencia, y consecuentemente disminuye la emisión de CO2. No obstante, por otro lado, a mayor presión y temperatura durante el proceso de combustión, más elevada es la generación de NOX. El uso de la tecnología SCR (y el consecuente consumo de AdBlue) permite que la combustión se diseñe para la obtención de la máxima eficiencia energética, el menor consumo de combustible y la mínima emisión de CO2, sin que la generación de NOX sea un impedimento.

Volkswagen no optó por ninguna de estas opciones analizadas y prefirió la manipulación de los ensayos legales. El caso Volkswagen es grave en lo económico, ya que las sanciones y los costes de revisión de una cantidad tan elevada de vehículos serán superiores a los beneficios derivados de su comercialización; en lo ambiental, el fabricante ha admitido que estos vehículos emiten hasta 40 veces más que lo certificado y se trata de gases muy perjudiciales para el medio ambiente y para la salud.

normativa europea óxidos de nitrógeno

Depuración de COV (compuestos orgánicos volátiles)

depuracion de covLa depuración de COV originados en entornos industriales es de vital importancia, ya que los compuestos orgánicos volátiles son unos productos que pueden ser nocivos para la salud y producir importantes perjuicios a los recursos naturales. Con el fin de minimizar estos efectos, se publicó el Real Decreto 117/2003 sobre limitación de emisiones de compuestos orgánicos volátiles debidas al uso de disolventes en determinadas actividades, el cual aplica desde el 31 de octubre de 2007 a todas las industrias afectadas. Este Real Decreto marca para cada una de las actividades afectadas un umbral en el consumo de disolventes, así como unos límites de emisión de COV’s en los gases que salen por chimenea y en las emisiones difusas.

Para seleccionar la mejor tecnología para la depuración de COV hay que tener en cuenta el caudal, la concentración de COV’s, la temperatura y humedad del aire, los disolventes presentes, el límite de emisión permitido y la posible presencia de polvo y otros contaminantes. Por su parte, la empresa ha de valorar los recursos disponibles, la distribución temporal de las emisiones contaminantes así como la posibilidad de recuperar los disolventes y la energía térmica.

Las tecnologías de tratamiento se pueden dividir en dos grandes grupos: las destructivas y las no destructivas. Los tratamientos destructivos son aquellos en que los COV’s se transforman en otras sustancias mediante un procedimiento adecuado, mientras que los no destructivos consisten en la separación física o química de los COV’s del aire a tratar.

Tecnologías destructivas

En la oxidación térmica regenerativa (OTR),  igual que en las otras técnicas oxidativas, los COV’s se oxidan en una cámara de combustión con quemador y se transforman en CO2 y H2O. La OTR se caracteriza por la presencia de unas torres (normalmente 2 ó 3) rellenas de un material cerámico que retiene y cede el calor de combustión al aire tratado durante los sucesivos ciclos del proceso. Con estas torres se consigue una eficiencia de recuperación térmica superior al 95%. Es por tanto, una tecnología con un reducido consumo de combustible y si la concentración de los disolventes es superior a 1,5 – 2 g/Nm3 puede llegar a ser un proceso autotérmico con un consumo prácticamente nulo. La temperatura de trabajo se sitúa entre los 750 y los 1.250 ºC. A esta temperatura se pueden oxidar todas las sustancias orgánicas.

La oxidación térmica recuperativa es una tecnología más simple, con un coste de inversión menor pero unos mayores costes de gestión. Consiste en una cámara de combustión con un quemador y con un intercambiador de calor donde se calienta el aire de entrada y se enfría el aire depurado. Con esta técnica se puede conseguir una eficiencia de recuperación térmica del orden del 65%.

En la oxidación catalítica, la principal diferencia es que se consigue la combustión a temperaturas más bajas (200-400ºC) debido a la presencia de un catalizador en la cámara de combustión. Estos equipos son compactos, ocupan menos espacio y al trabajar a menor temperatura consumen menos combustible que la oxidación térmica recuperativa. Para aplicar esta tecnología hay que tener bien caracterizados todos los disolventes, pues puede haber algunos productos que envenenen el catalizador y obliguen a su sustitución.

Para todas las técnicas oxidativas hay que tener en cuenta, que en presencia de compuestos clorados y demás halogenados, éstos se transforman en productos del tipo HCl que no pueden ser emitidos a la atmósfera. Así, en presencia de halogenados es necesario poner a continuación, un scrubber para tratar las emisiones ácidas generadas.

En el caso de tener caudales de aire muy elevados (> 10.000 Nm3/h) con una concentración de COV’s muy baja (< 1g/Nm3), el combustible consumido con estas tecnologías es bastante elevado y con el fin de reducirlo es preciso poner como paso previo un rotoconcentrador, que consiste en una ‘rueda’ rellena de zeolitas, las cuales adsorben los COV’s del aire de entrada, teniendo en la salida un aire que ya está depurado. Una pequeña porción del aire depurado (entre una décima y una quinceava parte) se calienta a 200 ºC y se pasa a contracorriente para desadsorber los COV’s retenidos en las zeolitas. De esta forma, se obtiene un caudal de aire 10-15 veces inferior al inicial con una concentración 10-15 veces superior a la inicial. Este aire es el que se envía luego a la unidad de oxidación para ser depurado.

Para unos casos más puntuales, en los que se trabaja con concentraciones bajas y uniformes en el tiempo de disolventes biodegradables y solubles en agua, hay la posibilidad de usar la biofiltración en la que unos microorganismos se encargan de degradar la materia orgánica. La biofiltración, aunque se caracteriza por tener unos costes de gestión bajos, presenta también algunos inconvenientes debido a que los microorganismos necesitan unas condiciones estables de humedad, temperatura y alimentación, y en caso de que estas condiciones se vean repentinamente modificadas, supondrían un riesgo para el sustrato.

Tecnologías no destructivas

La tecnología más habitual en este grupo es la adsorción en carbón activo. En esta tecnología, se hace pasar el aire a tratar a través de un lecho con carbón activo que retiene los COV’s. El carbón activo se va cargando de COV’s y llega un momento en que se satura y pierde la capacidad adsorbente.

En este punto podemos desechar este carbón, gestionarlo como residuo y sustituirlo por uno nuevo, o bien regenerar el carbón con vapor o con un gas inerte (nitrógeno), lo cual permite recuperar los disolventes y reutilizarlos en el proceso productivo.

La condensación criogénica es un proceso que se basa en el enfriamiento a temperaturas extremadamente bajas del aire a tratar, mediante nitrógeno líquido u otro fluido criogénico. El aire contaminado se enfría progresivamente en los condensadores, por debajo de su punto de rocío, produciéndose la condensación de los COV’s y su separación de la fase gas.

La absorción física/química consiste en la retención de los contaminantes en una solución acuosa que fluye a contracorriente en el interior de unas torres de lavado.  A la solución acuosa de tratamiento se le puede añadir algún reactivo que reaccione con el contaminante para así favorecer su eliminación. Las torres de lavado deben ir acompañadas de un sistema para el tratamiento del agua que ha absorbido los contaminantes. En el caso de los COV’s, esta tecnología es aplicable en aquellos casos en que los productos sean solubles en agua (acetona, alcoholes, etc.).

Vertido cero en líneas de pretratamiento de pintura mediante técnicas de evaporación

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Los baños concentrados y aguas procedentes del proceso de tratamiento de los metales previos a aplicación de pintura, contienen agentes tóxicos (detergentes, carga orgánica elevada, sales, etc.) que obligan a su minimización mediante un tratamiento adecuado para los mismos.

Entre las diversas técnicas utilizables en la actualidad, destacamos la evaporación al vacío como método universal y de una simpleza tal, que la convierte en la mejor solución para tratar este tipo de vertidos.

La evaporación atmosférica es probablemente el método más seguro de separar el agua de los componentes con los que se encuentra mezclada, pero los altos costes de gestión energética del método tradicional lo convierten en un proceso poco viable bajo la perspectiva económica, en el caso que nos ocupa.

Así pues, se distinguen varios principios o modalidades diferentes de evaporar al vacío para conseguir ventajas económicas en esta operación:

Cualquiera de estas técnicas sirven para, mediante un proceso físico de bajo consumo energético, obtener un ciclo cerrado de tratamiento de las aguas de proceso en una línea de pretratamiento.

A continuación os dejamos un artículo donde profundizamos mucho más sobre esta problemática y sus posibles soluciones.

pdfadobe2Vertido cero en líneas de pretratamiento de pintura mediante técnicas de evaporación