Estrategias de Mitigación de Emisiones (CO₂, SO₂, NOx) y Gestión de Residuos Nucleares

Mitigación y Control de Emisiones Atmosféricas

Reducción de Emisiones de CO₂

Las estrategias para la reducción de dióxido de carbono (CO₂) incluyen:

• Sustitución de combustible: Reemplazo por otro de menor emisión de CO₂ por unidad energética.
• Nuevas tecnologías: Implementación de sistemas con aumento de eficiencia, como la cogeneración o el ciclo combinado de gasificación integrada (IGCC).
• Conversión catalítica de CO₂: Mezcla de CO₂ (20%) con H₂ para producir hidrocarburos.
• Fijación biológica: Captura de CO₂ mediante microalgas y su posterior utilización como combustibles.
• Sumideros naturales de CO₂: Uso de métodos naturales, principalmente la reforestación.
• Sistemas de captura y almacenamiento (CCS): Almacenamiento de CO₂ en formaciones geológicas, yacimientos de petróleo y/o absorción marina.
• Utilizaciones comerciales del CO₂: Fomento de su uso en bebidas, nuevos materiales, etc.

Eliminación de SO₂: Tecnologías de Desulfuración

La eliminación de dióxido de azufre (SO₂) se realiza mediante diversas tecnologías de desulfuración.

1. En Precombustión

Utilización de combustible más limpio o desulfuración del mismo antes de la combustión.

2. Desulfuración de Gases en la Combustión

Se puede realizar con varios métodos. Los reactivos más utilizados son: caliza, óxido de calcio, hidróxido de calcio y carbonato sódico.

Reacciones químicas fundamentales:

SO₂ + H₂O → H₂SO₃
CaCO₃ + H₂SO₃ → CaSO₃ + CO₂ + H₂O
CaSO₃ + 1/2 O₂ + 2H₂O → 2CaSO₄ + 2H₂O (YESO)

3. Métodos de Desulfuración Post-Combustión

Vía Húmeda

Se realiza borboteando soluciones desulfurantes o en torre de absorción.

• Inconvenientes: Enfriamiento de los gases, genera lodos húmedos.
• Ventajas: Elimina también todos los compuestos ácidos que contenga el gas.

Vía Semi-Seca (Atomización/Inyección/Secado)

Se inyecta desulfurante atomizado en los conductos de gases posteriores a la combustión. (Fuente: Tecnologías energéticas e impacto ambiental. CIEMAT.)

• Ventajas: No se produce enfriamiento de los gases. El residuo que se genera evapora el agua y queda residuo seco. La inversión es menor.

Vía Seca

Compuestos secos de sodio o calcio se añaden al combustible o se inyectan al reactor o en los conductos adyacentes.

• Ventajas: Menor coste que en los procesos anteriores.
• Inconvenientes: Rendimientos menores.

Desulfuración Biológica

Se realiza en columnas con bacterias inmovilizadas en rellenos plásticos que transforman el SO₂ en azufre (S), el cual se retira.

Eliminación de Óxidos de Nitrógeno (NOₓ)

Medidas de Precombustión

• Cambio a combustibles con menor contenido en nitrógeno (N).

Medidas Durante la Combustión

• Reducción del exceso de aire.
• Combustión en etapas.
• Recirculación de gases.
• Uso de quemadores de baja emisión de NOₓ.

Tratamiento de Gases de Combustión por Vía Seca

• Reacción catalítica selectiva (SCR): Utiliza amoníaco (NH₃) como reductor. Coste alto. Catalizador: TiO₂ o Va.
• Reacción selectiva no catalítica (SNCR): Menor coste que la anterior. Reductor: NH₃ o Urea.
• Reacción catalítica no selectiva (NSCR): Utiliza H₂, CO o hidrocarburos (HC) que reaccionan con el exceso de O₂ y con el NOₓ. Requiere catalizador.

Tratamiento de Gases de Combustión por Vía Húmeda

Lavado de gases con absorbentes (NaOH o NH₃) previa oxidación del óxido nítrico (NO) a dióxido de nitrógeno (NO₂) con ozono (O₃) o Cl₂O.

Eliminación por Métodos Biológicos

Energía Nuclear y Gestión de Residuos Radiactivos

Energía de Fisión Nuclear

La energía de fisión nuclear se obtiene mediante la desintegración de núcleos de ciertos átomos al ser bombardeados con neutrones. Las reacciones de fisión tienen lugar en reactores nucleares.

Residuos Radiactivos

Composición y Generación

Los residuos radiactivos están constituidos por fuentes radiactivas ya utilizadas y material contaminado. Se generan en:

• Producción de energía eléctrica de origen nuclear.
• Medicina.
• Industria e investigación.
• Clausura de instalaciones nucleares.

La gestión de residuos radiactivos está a cargo de una empresa autorizada (ENRESA en España).

Clasificación de Residuos Radiactivos según Periodo de Semidesintegración (t ½)

• Vida muy corta: t ½ < 90 días.
• Vida corta: La radioactividad decae en 200-300 años. t ½ ≈ 30 años (ej. Cs-137 y Sr-90).
• Vida larga: Cantidad significativa al cabo de muchos años. t ½ máximo > 30 años.

Clasificación de Residuos Radiactivos en Función de su Actividad

• Residuos de alta actividad: Potencia calorífica superior a 2 kW/m³. Comprende líquidos generados en el primer ciclo de extracción en la reelaboración del combustible, combustible gastado u otros con actividad análoga. Requieren ser almacenados con sistema de refrigeración.
• Residuos de media actividad: Potencia calorífica menor que los de alta actividad. Requieren blindaje para su manipulación y transporte. Deben manipularse en sistema confinado.
• Residuos de baja actividad: No requieren blindaje para su manipulación y transporte. Al igual que los de media y alta actividad, deben manipularse en sistema confinado (para evitar dispersión).