En la industria, el control de emisiones gaseosas es crucial para minimizar el impacto ambiental y cumplir con las regulaciones. A continuación, se describen algunas de las técnicas más utilizadas:

1. Absorción

La absorción se basa en la solubilidad de un gas en líquidos. Existen dos tipos principales:

• Absorción Física: El gas se disuelve en la fase líquida. Un ejemplo es la absorción de ácido sulfúrico en agua.
• Absorción Química: El contaminante reacciona con el absorbente, formando un compuesto químico. Un ejemplo es la absorción de CO2 en una disolución de carbonato potásico para formar bicarbonato potásico.

Los sistemas de absorción suelen tener forma de columna, donde el gas y el líquido pulverizado se someten a contracorriente. Para aumentar la superficie de contacto, se utilizan columnas rellenas de diversos materiales. Posteriormente, el líquido absorbente se regenera mediante una corriente de gas inerte, aumentando la temperatura o disminuyendo la presión. Por ejemplo, el bicarbonato potásico se regenera a carbonato potásico con vapor.

2. Adsorción

La adsorción es un proceso de transporte entre una fase gaseosa y una sólida. Se distinguen dos tipos:

• Adsorción Física: Se basa en la fuerza de atracción entre la superficie de un sólido (adsorbente) y las moléculas que se adsorben (adsorbato).
• Adsorción Química o Quimisorción: Implica una reacción química en la superficie del absorbente.

En muchos casos, la reacción química es irreversible, ya que la regeneración del sólido no es económicamente viable. La regeneración se realiza con corrientes de vapor de agua o aire caliente mediante un proceso de adsorción inversa. Se utiliza para la recuperación de disolventes con carbón activo y para la eliminación de compuestos orgánicos con zeolitas (silicatos de aluminio muy hidratados).

3. Combustión

La combustión se utiliza cuando los gases producidos en procesos industriales no se pueden recuperar y son hidrocarburos con olores desagradables. Consiste en la oxidación total de la materia orgánica, transformándola en CO2 y H2O. Para una combustión completa, se requiere un exceso de aire, que debe minimizarse para reducir la formación de óxidos de nitrógeno (NOx). La formación de compuestos de NO2 también se reduce disminuyendo la temperatura de la llama o enfriando lentamente los gases de combustión.

Equipos de Combustión

Los equipos de combustión de contaminantes son variados:

Antorchas

Son dispositivos complejos y sensibles a las alteraciones en su funcionamiento.

Usos:

• Cuando las concentraciones de los contaminantes están dentro de los límites de inflamabilidad.
• Cuando el caudal de gas sufre grandes fluctuaciones.
• En refinerías o industrias que trabajan con hidrocarburos, H2, NH3, o gases tóxicos y peligrosos.

Quemadores de Postcombustión

Son hornos calentados por fuego directo a temperaturas superiores a 600 °C. Son costosos debido a la necesidad de combustible adicional.

Usos:

• Cuando las concentraciones de contaminantes son bajas.
• Cuando los gases no tienen suficiente valor energético para permitir la combustión directa.
• En plantas químicas para tratar hidrocarburos con concentraciones inferiores al 1%.

4. Reactores de Oxidación Catalítica

La combustión se realiza a temperaturas más bajas, reduciendo los costos y la formación de NOx. Se utilizan reactores tubulares de lecho fijo con catalizadores de platino o paladio. Para eliminar los NOx oxidados, es necesario reducirlos utilizando catalizadores de metales nobles como platino y paladio, y reductores como CO o hidrocarburos. Se utilizan para reducir óxidos de nitrógeno en gases residuales de fábricas de ácido nítrico. Se añade un reductor (metano o hidrógeno) y se pasa por un reactor tubular con un catalizador, logrando rendimientos del 99% (conversión de los óxidos de N a N molecular).

5. Conversión Catalítica

Cuando los contaminantes tienen gases con diversos grados de oxidación, se utiliza simultáneamente la reducción y la oxidación. Se emplean catalizadores que actúan sobre varias reacciones, conocidos como catalizadores de tres vías, utilizados en automóviles para transformar los tres contaminantes principales (hidrocarburos, monóxido de carbono y NOx) en CO2, agua y N2.

CnHm + (n+m/4) O2 → nCO2 + m/2 H2O (oxidación)

CO + 1/2 O2 → CO2 (oxidación)

NOx + 2x CO → N2 + 2x CO2 (reducción)

Se utiliza un catalizador que es una mezcla de platino para la oxidación y rodio para la reducción, logrando rendimientos del 75% a temperaturas de 400 a 800 °C.

Para usar convertidores catalíticos en automóviles, la gasolina no debe contener plomo, ya que actúa como un veneno catalítico. También es necesario un dispositivo de control de gases que regule la mezcla de aire/combustible para evitar el sobrecalentamiento y la destrucción del catalizador.