Los gases de combustión son los gases que salen a la atmósfera a través de un conducto de humos , que es una tubería o canal para transportar los gases de escape , como los de una chimenea, un horno , una caldera o un generador de vapor . A menudo se refiere a los gases de escape de la combustión en las centrales eléctricas . Existe tecnología disponible para eliminar los contaminantes de los gases de combustión en las centrales eléctricas.
La combustión de combustibles fósiles es una fuente común de gases de combustión. Por lo general, se queman con aire ambiente y la mayor parte de los gases de combustión de la mayoría de las quemas de combustibles fósiles son nitrógeno , dióxido de carbono y vapor de agua .
Los gases de combustión son los gases que salen a la atmósfera a través de un conducto de humos , que es una tubería o canal para transportar los gases de escape de la combustión , como los de una chimenea , un horno , un horno , una caldera o un generador de vapor . [1]
Muy a menudo, el término gas de combustión se refiere al gas de escape de la combustión producido en las centrales eléctricas . Su composición depende de lo que se esté quemando, pero por lo general estará compuesto principalmente de nitrógeno (normalmente más de dos tercios) derivado de la combustión del aire, dióxido de carbono (CO 2 ) y vapor de agua , así como exceso de oxígeno (también derivado del aire de combustión). Además, contiene un pequeño porcentaje de una serie de contaminantes, como partículas (como hollín ), monóxido de carbono , óxidos de nitrógeno y óxidos de azufre . [2]
En las centrales eléctricas, los gases de combustión suelen tratarse con una serie de procesos químicos y depuradores que eliminan los contaminantes. Los precipitadores electrostáticos o los filtros de tela eliminan las partículas y la desulfuración de los gases de combustión captura el dióxido de azufre producido por la quema de combustibles fósiles, en particular el carbón. [3] Los óxidos de nitrógeno se tratan ya sea mediante modificaciones del proceso de combustión para evitar su formación, o mediante una reacción catalítica o de alta temperatura con amoníaco o urea . En ambos casos, el objetivo es producir gas nitrógeno, en lugar de óxidos de nitrógeno. En los Estados Unidos, hay un rápido despliegue de tecnologías para eliminar el mercurio de los gases de combustión, normalmente mediante absorción en sorbentes o mediante captura en sólidos inertes como parte del producto de desulfuración de los gases de combustión. Este tipo de depuración puede conducir a una recuperación significativa de azufre para su posterior uso industrial. [4]
Las tecnologías basadas en la captura regenerativa por aminas para la eliminación de CO2 de los gases de combustión se han utilizado para proporcionar gas de CO2 de alta pureza a la industria alimentaria y para mejorar la recuperación de petróleo . Actualmente se están investigando activamente como método de captura de CO2 para su almacenamiento a largo plazo como medio de remediación de gases de efecto invernadero y han comenzado a implementarse de manera limitada a nivel comercial (por ejemplo, el campo Sleipner West en el Mar del Norte , que opera desde 1996). [5]
Actualmente, existen varias tecnologías probadas para eliminar los contaminantes emitidos por las centrales eléctricas. También se están realizando muchas investigaciones sobre tecnologías que eliminarán aún más contaminantes del aire. [ cita requerida ]
La mayoría de los combustibles fósiles se queman con aire ambiente (a diferencia de la combustión con oxígeno puro ). Dado que el aire ambiente contiene aproximadamente un 79 por ciento en volumen de nitrógeno gaseoso (N2 ) , [6] [7] que es esencialmente no combustible, la mayor parte del gas de combustión de la mayoría de las quemas de combustibles fósiles es nitrógeno no quemado. El dióxido de carbono (CO2 ) , la siguiente parte más grande del gas de combustión, puede representar hasta un 10−25 por ciento en volumen o más del gas de combustión. A esto le sigue de cerca en volumen el vapor de agua (H2O ) creado por la combustión del hidrógeno en el combustible con el oxígeno atmosférico. Gran parte del "humo" que se ve salir de las chimeneas de gases de combustión es este vapor de agua, que forma una nube al entrar en contacto con el aire frío.
Un gas de combustión típico de la combustión de combustibles fósiles contiene cantidades muy pequeñas de óxidos de nitrógeno ( NO x ), dióxido de azufre (SO 2 ) y material particulado . [8] Los óxidos de nitrógeno se derivan del nitrógeno en el aire ambiente, así como de cualquier compuesto que contenga nitrógeno en el combustible fósil. El dióxido de azufre se deriva de cualquier compuesto que contenga azufre en los combustibles. El material particulado está compuesto de partículas muy pequeñas de materiales sólidos y gotitas de líquido muy pequeñas que dan a los gases de combustión su apariencia humeante.
Los generadores de vapor de las grandes centrales eléctricas y los hornos de proceso de las grandes refinerías , plantas petroquímicas y químicas , y los incineradores queman cantidades considerables de combustibles fósiles y, por lo tanto, emiten grandes cantidades de gases de combustión a la atmósfera ambiente. La siguiente tabla presenta las cantidades totales de gases de combustión que se generan normalmente mediante la quema de combustibles fósiles como el gas natural , el fueloil y el carbón . Los datos se obtuvieron mediante cálculos estequiométricos [9] . [10]
La cantidad total de gases de combustión húmedos generados por la combustión de carbón es solo un 10 por ciento mayor que la de los gases de combustión generados por la combustión de gas natural (la proporción de gases de combustión secos es mayor).