MITIGACIÓN DE OXIDO DE NITROGENO

Oxido de Nitrogeno (NOx)

 Los NOx son causantes de problemas respiratorios y los niños que se vean expuestos pueden tener más probabilidad de contraer enfermedades respiratorias cuando sean adultos. El NO2 es un gas de color amarillento, y junto al NO suele estar muy ligado al O3, reaccionando fotoquímicamentre entre si, lo que formaría el smog fotoquímico, una niebla de pH muy ácido que se forma cuando hay emisiones en un sector donde las condiciones meteorológicas no favorecen la ventilación,

Un importante efecto, que comenzó a ser estudiado en los 80,  es la formación de lluvia ácida, fenómeno de nefastas consecuencias para los suelos, vegetación, infraestructura y salud.

Para todos los efectos mencionados es necesario intentar minimizar su producción, en este caso del oxido de nitrógeno. Esto se puede hacer mediante tres estrategias distintas:

• Reduciendo la temperatura de operación
• Reduciendo el tiempo de residencia de los gases, especialmente el nitrógeno, en la zona de combustión donde existen elevadas temperaturas
• Disminuyendo la relación oxigeno-combustible. al reducir el exceso de oxigeno, se disminuye considerablemente la generación de NOx 

Absorción mediante reacción química

Consiste en la absorción de los NOX mediante una reacción química en fase líquida. El reactivo mayormente utilizado para su absorción es el ácido sulfúrico. Éste reacciona con los óxidos de nitrógeno para formar la especie HSO₄NO (ácido nitrosilsulfúrico), la cual permanece en la fase líquida. En condiciones de elevada presión (2 atm) y baja temperatura (35ºC) los NO_X quedan absorbidos en la fase líquida. En cambio, se puede revertir el proceso a elevada temperatura (180ºC) y baja presión (0,5 atm); en estas condiciones, se separa la molécula nitrogenada (ahora ácido nítrico por la presencia del agua) del ácido sulfúrico, el cual se puede reutilizar.

Este proceso presenta la desventaja de que se deben manipular reactivos químicos corrosivos y peligrosos a la vez que se requiere espacio físico para albergar el proceso. Las eficacias conseguidas no son elevadas, por lo que la técnica es recomendable para bajas cargas de NOX.

Reducción mediante reacción selectiva no catalítica (SNCR)

Esta técnica permite la reducción de emisiones de NOx mediante su conversión en nitrógeno gaseoso a través de una reacción química no catalítica, esto es posible gracias al aumento de temperatura entre 850-1100°C. Es importante destacar que la temperatura de operación depende directamente del agente reductor que se utilice, que puede ser amoniaco, urea, entre otros.

Esta técnica se suele utilizar en pequeñas calderas industriales, ya que en instalaciones de mayor tamaño trabajar en este rango de temperaturas es muy costoso. El equipo de SNCR no requiere un gran espacio, además de ser fácil de instalar y operar. No obstante, la eficiencia de reducción que se alcanza es moderada, por lo que esta técnica es válida para aquellos casos en que las emisiones de óxidos de nitrógeno son bajas. 

Reducción mediante reacción química catalítica selectiva (SCR)

Proceso catalítico en el que se reducen de forma selectiva los óxidos de nitrógeno en presencia de un catalizador mientras que el agente reductor (disolución acuosa de amoniaco, de urea o bien amoniaco licuado) se oxida a nitrógeno gas. El hecho de que la reacción se lleve a cabo sobre la superficie del catalizador hace posible que la temperatura necesaria esté comprendida en el rango 250-450 ºC.

A nivel de operación, cuanto mayor sea la relación NH3/NOX alimentada, mayor será la eficiencia conseguida. No obstante, también aumentará la cantidad de amoníaco que no ha reaccionado. Esta pérdida de amoníaco debe ser minimizada, ya que éste reacciona en presencia de agua con el SO3, para producir bisulfato de amonio (NH4HSO4), el cual es corrosivo y produce ensuciamiento en  instalaciones.

La elección del catalizador influye en parámetros claves como son la temperatura de operación y la extensión de la reacción, así como también condiciona directamente los costos de operación.

Existen cuatro materiales diferentes utilizados como catalizadores:

• ·         Óxidos metálicos (de vanadio, tungsteno, molibdeno o cromo) sobre base de dióxido de titanio (TiO2) 
• ·         Zeolitas
• ·         Óxidos de hierro envueltos por una fina capa de fosfato de hierro
• ·         Carbono activo

Las principales ventajas de la tecnología SCR se basan en el rendimiento de eliminación de NOX, además de transformar los NOX en nitrógeno gas sin producir ningún subproducto ni residuo.

Así, la emisión de óxidos de nitrógeno debe ser controlada al estar estrictamente regulada por la normativa vigente. El primer paso es minimizar la producción de estos gases. La producción que no se pueda prevenir, deberá ser tratada antes de liberar el resto de gases a la atmósfera. Para la eliminación de los NOX la técnica más eficiente es la reducción mediante reacción química catalítica selectiva (SCR).