Métodos y Tecnologías para la Depuración de Gases Contaminantes y Partículas

Tratamiento de Contaminantes Gaseosos: Captura de CO₂

Un método fundamental en la depuración de corrientes gaseosas es la captura de dióxido de carbono (CO₂). Este proceso, crucial para mitigar las emisiones de centrales térmicas y procesos industriales, se estructura en tres etapas clave: captura, transporte y almacenamiento. La separación del CO₂ se realiza comúnmente en un gasómetro mediante absorción.

La elección de la tecnología de captura depende de factores como la concentración del contaminante, la presión del gas y el tipo de combustible utilizado. Existen tres enfoques principales:

Pre-Combustión

Este sistema está asociado a la producción de hidrógeno (H₂). A partir de gas natural o sintético, se genera una mezcla de H₂ y CO₂. Posteriormente, ambos gases se separan mediante un proceso de descarbonización del combustible, previo a la combustión, utilizando técnicas de gasificación del carbón o reformado del gas natural.

Post-Combustión

En este método, el CO₂ se separa de los gases de combustión una vez que esta ha ocurrido. El principal gas del que se separa es el nitrógeno (N₂). Los procesos más viables para esta técnica son la calcinación-carbonatación y la absorción mediante aminas.

Oxi-Combustión

Consiste en utilizar oxígeno puro en lugar de aire para la combustión. De esta forma, los gases de escape están compuestos principalmente por vapor de agua y CO₂, los cuales pueden separarse fácilmente mediante un proceso de condensación.

Sistemas de Separación de Partículas en Suspensión

Para la eliminación de partículas en suspensión, existen múltiples procesos. La selección del método más adecuado se basa en los siguientes factores:

• Tamaño y concentración de la partícula.
• Corrosividad y toxicidad del material.
• Eficiencia de separación requerida.
• Coste de inversión y operación.
• Pérdida de carga (presión) permitida en el sistema.

Separación Gravitatoria

Este método alcanza una eficiencia del 90% al 95% y es efectivo para partículas con un tamaño superior a 5 µm. El equipo consta de una cámara con orificios de entrada y salida de sección circular y una sección central más ancha. Al entrar, el gas reduce su velocidad debido al aumento de la sección, permitiendo que las partículas más pesadas decanten por gravedad y caigan en tolvas de recolección. Las partículas más ligeras se depositan a medida que el gas avanza hacia la salida.

Separación Inercial (Ciclones)

Se utiliza comúnmente un ciclón o separador centrífugo, que a veces se combina con la separación gravitatoria para mejorar su rendimiento. Alcanza una eficiencia de hasta el 95%. El principio de funcionamiento consiste en forzar un cambio continuo en la dirección del flujo de gas. La inercia de las partículas hace que choquen contra las paredes del ciclón y caigan por gravedad hacia la zona de recolección.

Filtración

La filtración consiste en interponer una barrera física (filtro) con una porosidad determinada. Los poros permiten el paso del gas, pero retienen las partículas. El principal desafío es la obstrucción del filtro, por lo que se suelen emplear filtros de manga.

Estos filtros, generalmente de tela, se limpian periódicamente mediante sacudidas mecánicas o pulsos de aire a contracorriente. A pesar de su alta eficacia (superior al 99.9%), requieren un espacio considerable y pueden degradarse si el material particulado es corrosivo.

Precipitación Electrostática

Este proceso consiste en cargar eléctricamente las partículas para luego separarlas mediante la acción de un campo eléctrico. Es un método relativamente económico con una eficacia muy alta (superior al 99.9%), capaz de capturar partículas de tamaño inferior a 1 µm. Es un método recomendado si la empresa desea recuperar el material particulado para su reutilización.

Sistemas de Lavado por Vía Húmeda (Scrubbers)

Estos sistemas utilizan un líquido, generalmente agua, para capturar las partículas. Los tipos más comunes son:

• Lavadores de cámaras de aspersión: El agua pulverizada retiene las partículas y cae en forma de lodos, lo que puede generar un problema secundario de contaminación hídrica si no se trata adecuadamente.
• Lavadores ciclónicos: Combinan la acción de un lavado por rocío con la separación centrífuga, y a menudo se complementan con filtros de manga.
• Columnas de relleno: Aumentan la superficie de contacto entre el gas y el líquido para mejorar la eficiencia de captura.
• Lavadores Venturi: Son los más destacados. El gas contaminado se acelera al pasar por una sección estrecha (garganta), donde choca a alta velocidad con gotas de líquido. Al expandirse de nuevo, la velocidad disminuye, y las gotas, ahora más pesadas por haber capturado partículas, se separan fácilmente en un colector.