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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.).

Contaminación Atmosférica por Olores

airepuroLa presencia, o mejor dicho la ausencia, de malos olores en una atmósfera es un aspecto fundamental cuando se habla de calidad ambiental del aire. De hecho, la contaminación atmosférica por olores es un problema para el que desde hace décadas se vienen aportando soluciones, que en su mayoría consisten en limitar la emisión de moléculas que provocan malos olores en concentraciones que no alcancen su umbral olfativo. Con este fin se han desarrollado técnicas de eliminación de olores en estaciones depuradoras de aguas residuales tanto urbanas como industriales, así como otras técnicas de tratamiento de aire entre las que podríamos destacar la adsorción en carbón activo o el lavado de gases.

Por otra parte, para lo que es la medición de las concentraciones de moléculas odoríferas se acostumbran a utilizar técnicas de Análisis Químico entre las que cabe destacar la cromatografía de gases. Sin embargo, conviene precisar que el Análisis Químico no determina olores, sino que identifica y cuantifica las moléculas que los producen.

A pesar de la existencia de este problema, es curioso constatar que, durante décadas, no se han desarrollado normativas conducentes a limitar la inmisión de malos olores: ni en la UE ni en España. Esto obedece, fundamentalmente, a que el olor es una sensación subjetiva cuya medida ha necesitado primeramente del desarrollo empírico de una técnica sensorial, que una vez acreditada por su utilidad, ha permitido definir una metrología normalizada.

Esta técnica sensorial es la Olfatometría, que se ha desarrollado y acreditado en las últimas décadas, y que desde febrero de 2005 ha sido recogida en la norma UNE- EN 13725 sobre “Calidad del aire- Determinación de la concentración de olor por Olfatometría Dinámica”. Esta norma debería servir de base para la promulgación de normativas de calidad ambiental, como ha sucedido en Cataluña con su Anteproyecto de Ley contra la Contaminación Odorífera.

Así pues tenemos ante nosotros un panorama en el que, por un lado, se contempla que se puede abrir paso a la adopción práctica de esta nueva tecnología mediante leyes y normativas en las Comunidades Autónomas y en el Estado. Y, por otro lado, que la aportación de la Química Analítica en el análisis de moléculas odoríferas y la Olfatometría en el análisis de olores constituyen dos técnicas complementarias cuyo adecuado acoplamiento permite el diseño de alternativas para la solución de problemas de contaminación atmosférica por olores.

Os dejamos un completísimo artículo elaborado por CONAMA en el que se exponen las posibilidades de la Olfatometría con vistas al desarrollo de leyes y normativas, así como un estudio comparativo de las posibilidades de complementar Análisis Químico y Olfatometría.

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Depuración de emisiones gaseosas ácidas de la industria cerámica

depuracionLa industria cerámica es una de las más afectadas por depuración de emisiones con compuestos inorgánicos .

El ITC (Instituto Técnico de la Cerámica), elaboró el pasado 2009 un documento en el que se analizan las distintas técnicas de tratamiento de aire disponibles para la depuración de emisiones gaseosas ácidas en la industria química.

A través de dicho documento se repasan algunos aspectos de especial interés como el marco legal o los distintos sistemas de depuración de emisiones con compuestos inorgánicos, con especial énfasis en las reacciones químicas y los equipos de separación. Al final del documento también se incluye una comparativa entre los distintos sistemas de tratamientos.

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Tratamiento de emisiones de COV’s en la Industria Química y Farmacéutica

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El Real Decreto 117/2003 sobre limitación de emisiones de compuestos orgánicos volátiles debidas al uso de disolventes en determinadas actividades es la normativa más directamente relacionada con las emisiones de COV’S.

Este Real Decreto, que es la transposición de la Directiva Europea 1999/13/CE, señala las actividades industriales que quedan afectadas, y para cada una de ellas marca 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. Los sectores de actividad afectados son muy variados y entre ellos, dos de los que destaca más por su amplio rango de afectación, son las actividades relacionadas con la industria química y farmacéutica, dos sectores que deben prestar atención especial a la depuración de emisiones con COV.

En los procesos de fabricación de los productos vinculados a estos sectores es muy habitual el uso de disolventes, entre los cuales podemos destacar los hidrocarburos alifáticos derivados del petróleo, xileno, tolueno, alcohol isopropílico, metanol, etanol, cetonas, benceno y diclorometano.

En el Anexo II del R.D. 117/2003 se marcan los límites de emisión de gases residuales para las distintas actividades afectadas. Estos límites son muy distintos según el tipo de industria y los disolventes consumidos.

Para el cumplimiento del Real Decreto, una de las primeras alternativas que se plantean las industrias es la substitución de los productos utilizados por productos similares que estén exentos de disolventes. Un inconveniente que presenta la sustitución de productos, es que a menudo exige la compra de maquinaria nueva y cambios en el proceso productivo. Además, a veces, y sobretodo en el sector químico-farmacéutico, no es posible hacer estos cambios, pues hay muchos compuestos que son insustituibles en el proceso de producción.

Cuando la alternativa por la que se opta, es reducir  la concentración de COV’s en las emisiones de gases residuales que salen por chimenea, hay diversas tecnologías para el tratamiento de aire que se pueden aplicar:

Oxidación térmica regenerativa
Oxidación térmica recuperativa
Oxidación catalítica
Adsorción en carbón activo
Rotoconcentración con zeolitas

Para seleccionar la más adecuada hay que analizar detalladamente en cada caso las características del aire a tratar y la capacidad tecnológica de la industria afectada.

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