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DEPURACIÓN DE AIRE Compuestos orgánicos volátiles
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La constante y a menudo descontrola-
da industrialización que se está produ-
ciendo desde el siglo pasado, ha acaba-
do generando unos daños ambientales
que afectan a la salud humana y al eco-
sistema en general, especialmente en
los medios urbanos. Con el fin de com-
batir estos impactos negativos (agota-
miento de la capa de ozono, cambio
climático, etc.) i conservar la atmósfera
en unas condiciones que permitan su
disfrute por parte de todas las perso-
nas, en los últimos tiempos se han ido
desarrollando múltiples normativas
orientadas hacia la concienciación de
que el aire es un bien común y que to-
dos estamos obligados a preservarlo.
A nivel nacional, la ley anterior a la úl-
tima Ley de calidad del aire y protec-
ción de la atmósfera (Ley 34/2007 de
noviembre de 2007) databa de 1972,
lo cual manifiesta claramente, la nece-
sidad de una nueva ley actualizada a
las exigencias actuales. Esta nueva ley
pretende compatibilizar la protección
de las personas y del medio ambiente
con el desarrollo sostenible, y para ello
se basa en el principio de quien con-
tamina paga. Un objetivo básico que
se persigue con esta normativa es la
corresponsabilidad a distintos niveles:
involucrando además de los poderes
públicos a la sociedad en general, de-
mandando la necesaria colaboración
administrativa a distintos niveles y
promoviendo que las administraciones
públicas incorporen la protección de la
atmósfera en el desarrollo de las distin-
tas políticas sectoriales.
Además de esta ley, hay varias norma-
tivas locales y nacionales más específi-
cas, que fijan unos límites en las emi-
siones de ciertos contaminantes por
parte de fuentes fijas y móviles. Como
consecuencia de su aplicación, en los
últimos años se han empezado a vis-
lumbrar algunas mejoras en la calidad
del aire.
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CONTAMINANTES ATMOSFÉRICOS
Son múltiples los contaminantes atmosféricos que ac-
túan perjudicialmente sobre la salud humana y el medio
ambiente. Algunos contaminantes importantes son los
clorofluorocarbonos (CFC), los óxidos de azufre, los com-
puestos generadores de olores, las partículas sólidas, el
ozono y los precursores del ozono, que son los óxidos de
nitrógeno y los compuestos orgánicos volátiles.
Los CFC contribuyen de manera im-
portante a la destrucción de la capa de
ozono en la estratosfera, así como a in-
crementar el efecto invernadero. Desde
finales de la década de los años ochen-
ta se ha puesto fin a la producción de la
gran mayoría de estos productos.
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El dióxido de azufre (SO2) es el prin-
cipal causante de la lluvia ácida, al
transformarse en la atmósfera en
ácido sulfúrico. El SO2 es liberado en
muchos procesos de combustión ya
que combustibles como el carbón,
el petróleo, el gasoil o el gas natu-
ral contienen ciertas cantidades de
compuestos de azufre.
El olor está considerado como una
forma específica de contaminación
ambiental. La presencia de olor en el
aire supone una molestia y un em-
peoramiento de la calidad del aire. A
menudo, el olor va asociado con un
elemento perjudicial para salud y el
medio ambiente.
El término “partículas” abarca un am-
plio espectro de sustancias sólidas o
líquidas, orgánicas o inorgánicas,
dispersas en el aire y procedentes
tanto de fuentes naturales como
artificiales. El factor determinante
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en cuanto a su afectación en la salud humana es
el tamaño de las partículas, debido al grado de
penetración y permanencia que ellas tienen en el
sistema respiratorio. Cuanto más pequeñas, más
dañinas resultan.
El ozono existe de forma natural en la atmósfera su-
perior de la Tierra, conocida como la estratosfera,
donde protege a la Tierra de los rayos ultravioletas
del sol. Sin embargo, el ozono también se encuen-
tra cerca de la superficie de la Tierra. Este ozono a
nivel del suelo es un contaminante dañino del aire,
que se forma por medio de una reacción química
entre los compuestos orgánicos volátiles (COV) y
los óxidos de nitrógeno, en presencia de la luz solar.
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Con el fin de minimizar estos efectos nocivos, 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, que es la transposición de
la Directiva Europea 1999/13/CE, marca para cada una de las actividades afectadas
(Anexo II-A) 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 podríamos destacar el sector artes gráfi-
cas (diferentes tecnologías de impresión), el recubri-
miento (pintado y barnizado de diferentes materiales)
y el sector químico-farmacéutico.
En este RD 117/2003 se indica el Plan de Gestión de
Disolventes (P.G.D.) como herramienta para, a partir
de unos cálculos a realizar con las entradas y salidas de disolventes, determinar si
una industria se ve afectada por esta reglamentación. Para poder cumplir el Real
Decreto, las alternativas que hay son: reducir el consumo de disolventes, minimizar
las emisiones difusas o reducir la concentración de COV’s en las emisiones de gases
residuales que salen por chimenea.
Para seleccionar la mejor tecnología para la reducción de COV’s en las emisiones de
gases residuales, hay que analizar detalladamente en cada caso las características
Los compuestos orgánicos volátiles (COV’s) son unos productos que pueden ser
nocivos para la salud y producir importantes perjuicios a los
recursos naturales.
3COMPUESTOS ORGÁNICOS VOLÁTILES
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del aire a tratar y la capacidad tecnológica de la industria afectada. Las principa-
les propiedades que hay que tener en cuenta en el aire a tratar son el caudal, la
concentración de COV’s, la temperatura y humedad del aire, los disolventes pre-
sentes, el límite de emisión permitido y la posible presencia de polvo y otros con-
taminantes. En cuanto al análisis tecnológico de la empresa, hay que valorar los
recursos disponibles, la distribución temporal de las emisiones contaminantes así
como la posibilidad de recuperar los disolventes y la energía térmica. Analizando
globalmente todos estos aspectos se puede determinar cual es la mejor tecnología
disponible.
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. Dentro de las destructivas, las principales
tecnologías son la oxidación térmica regenerativa, la oxidación térmica recuperativa, la oxidación
catalítica y más ocasionalmente, la biofiltración. En cuanto a las no destructivas, las tecnologías
más habituales son la adsorción, la condensación criogénica y la absorción.
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3.aTecnologías destructivas
En la oxidación térmica regenerativa (OTR), al 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 H
2O. 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 concentra-
ción 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%.
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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 cata-
lizador en la cámara de combustión. Estos equipos
son compactos, ocupan menos espacio y al trabajar
a menor temperatura consumen menos combus-
tible que la oxidación térmica recuperativa. Para
aplicar esta tecnología hay que tener bien caracteri-
zados todos los disolventes, pues puede haber algu-
nos productos que
envenenen el cata-
lizador y obliguen a
su sustitución.
Así, en presencia
de halogenados es
necesario poner a
continuación, un
scrubber para tra-
tar 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 es-
tas tecnologías es bastante elevado y con el fin de
reducirlo es preciso poner como
paso previo un rotoconcentrador.
El rotoconcentrador 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 depura-
do (entre una décima y una quin-
ceava 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 supe-
rior a la inicial. Este aire es el que
se envía luego a la unidad de oxi-
dación para ser depurado.
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
3.a
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Para unos casos más puntuales, en los que se trabaja con concentra-
ciones 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 orgáni-
ca. La biofiltración, aunque se caracteriza por tener unos costes de
gestión bajos, presenta también numerosos inconvenientes debido
a que los microorganismos necesitan unas condiciones estables de
humedad, temperatura y alimentación, y en caso de que estas con-
diciones se vean repentinamente modificadas, supondrían un riesgo
para el sustrato. Por último, estas plantas generan unos residuos que
hay que gestionar de forma adecuada, lo cual supone unos gastos
adicionales.
3.a
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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 tenemos dos
posibilidades: a) desechar este carbón, gestionarlo como residuo y sustituirlo por
uno nuevo. b) Regenerar el carbón con vapor o con un gas inerte (nitrógeno). Con
la regeneración se pueden recuperar los disolventes y reutilizarlos en el proceso
productivo.
La condensación criogénica es un proce-
so que se basa en el enfriamiento a tem-
peraturas extremadamente bajas del
aire a tratar, mediante nitrógeno líquido
u otro fluido criogénico. El aire contami-
nado se enfría progresivamente en los
condensadores, por debajo de su punto
de rocío, produciéndose la condensa-
ción de los COV’s y su separación de la
fase gas.
La absorción física/química consiste en
la retención de los contaminantes en agua o en una solución acuosa con determi-
nados reactivos. Para ello, se utilizan unas torres de lavado en las que el aire entra
en contacto con microgotas de la solución de tratamiento y quedan absorbidos.
3.b
Ignasi Piñol
Licenciado Ciencias Químicas
Product Manager División Aire
