El gas agua es una especie de gas combustible , una mezcla de monóxido de carbono e hidrógeno . Se produce "alternativamente soplando en caliente una capa de combustible [coque] con aire y gasificándola con vapor". [1] [2] El rendimiento calórico de esto es aproximadamente el 10% del de una planta moderna de gas de síntesis . Lo que hace que esta tecnología resulte poco atractiva es que su precursor, el coque, es caro, mientras que el gas de síntesis utiliza un precursor más barato, principalmente metano procedente del gas natural.
El gas de síntesis se produce haciendo pasar vapor sobre un combustible de carbono al rojo vivo, como el coque : [3]
La reacción es endotérmica , por lo que el combustible debe recalentarse continuamente para mantener la reacción. Para ello, se introduce una corriente de aire, que se alterna con la corriente de vapor, para quemar parte del carbono:
Teóricamente, para producir 6 litros de agua gaseosa, se necesitan 5 litros de aire. Alternativamente, para evitar la contaminación con nitrógeno, se puede proporcionar energía utilizando oxígeno puro para quemar carbono y convertirlo en monóxido de carbono.
En este caso, 1 litro de oxígeno creará 5,3 litros de agua pura.
La reacción de desplazamiento agua-gas fue descubierta por el físico italiano Felice Fontana en 1780. El gas agua se produjo en Inglaterra a partir de 1828 soplando vapor a través de coque al rojo vivo. [4]
Hidrocarbonato es un término arcaico para el gas de agua compuesto de monóxido de carbono e hidrógeno generado al hacer pasar vapor a través de coque incandescente . El hidrocarbonato fue clasificado como un aire ficticio y explorado en busca de propiedades terapéuticas por médicos del siglo XVIII, entre ellos: Thomas Beddoes y James Watt . [5] El término hidrocarbonato fue acuñado por Thomas Beddoes en 1794. No debe confundirse con el nombre moderno "carbonato de hidrógeno" para el ion bicarbonato .
Entre 1794 y 1802, médicos como Tiberius Cavallo y Davies Gilbert experimentaron con hidrocarbonato como analgésico y anestésico. [6] Humphry Davy inhaló infamemente tres cuartos de hidrocarbonato en la Institución Neumática y casi muere al "hundirse en la aniquilación"; Davy se recuperó dos días después y concluyó que la inhalación de más hidrocarbonato podría haber "destruido la vida inmediatamente sin producir ninguna sensación dolorosa". [7] Tenía razón: el envenenamiento por monóxido de carbono puede ser fatal.
Las enfermedades tratadas con hidrocarbonato incluyeron: tuberculosis , inflamación , asma , expectoración , hemoptisis , neumonía , hidrotórax , espasmos y otras indicaciones. [5] [6] Muchas de las enfermedades tratadas con hidrocarbonato, cuyo ingrediente activo era el monóxido de carbono, ahora se están investigando utilizando métodos de investigación biomédicos modernos para determinar el potencial terapéutico del monóxido de carbono. Por ejemplo, James Lind reconoció que el hidrocarbonato trata eficazmente la inflamación pulmonar; [5] la administración de monóxido de carbono mediante un protocolo de inhalación o moléculas liberadoras de monóxido de carbono tiene datos preclínicos importantes que indican un tratamiento eficaz para la inflamación. [8] El trabajo pionero de la aplicación medicinal exploratoria del hidrocarbonato es un origen importante para el desarrollo de fármacos modernos.
James Watt sugirió que el hidrocarbonato podría actuar como "un antídoto contra el oxígeno en la sangre" en 1794 y advirtió sobre la toxicidad de una sobredosis antes de los descubrimientos del monóxido de carbono (1800) y la hemoglobina (1840). [5] A pesar de la observación de Watt, es ampliamente aceptado que Claude Bernard describió por primera vez el mecanismo del envenenamiento por monóxido de carbono al describir la afinidad del monóxido de carbono por la hemoglobina que desplaza el oxígeno para inducir asfixia alrededor de 1857. [9]
En 1873, Thaddeus SC Lowe desarrolló y patentó el proceso de gas agua mediante el cual se podían generar grandes cantidades de gas hidrógeno para uso residencial y comercial en calefacción e iluminación. Este gas proporcionaba un combustible de calefacción más eficiente que el gas de hulla común , o gas de coque, que se utilizaba en el servicio municipal. El proceso utilizó la reacción de desplazamiento agua-gas:
El proceso se descubrió pasando vapor a alta presión sobre carbón caliente , la principal fuente de gas de coque. El proceso de Lowe's mejoró los sistemas de chimeneas mediante los cuales el carbón podía permanecer sobrecalentado, manteniendo así un suministro constantemente alto de gas. La reacción produjo dióxido de carbono e hidrógeno, que, después de un proceso de enfriamiento y " depuración ", produjo gas hidrógeno.
El proceso impulsó la industria de fabricación de gas y rápidamente se establecieron plantas de gasificación a lo largo de la costa este de los Estados Unidos. Procesos similares, como el proceso Haber-Bosch , llevaron a la fabricación de amoníaco (NH 3 ) mediante la combinación de nitrógeno , que se encuentra en el aire , con hidrógeno. Esto estimuló a la industria de la refrigeración , que durante mucho tiempo utilizó amoníaco como refrigerante . El profesor Lowe también poseía varias patentes sobre máquinas de fabricación de hielo artificial y pudo gestionar con éxito negocios de almacenamiento en frío, así como productos que funcionaban con gas hidrógeno.
El gas de agua tiene un calor de combustión más bajo que el gas de carbón , por lo que el poder calorífico a menudo se incrementaba haciendo pasar el gas a través de una retorta calentada , en la que se rociaba aceite. La mezcla de gases resultante se denominó gas de agua carburada . La composición media del gas agua carburado es la siguiente: H 2 = 34-38%; CO=23-28%; hidrocarburo saturado = 17-21%; hidrocarburo insaturado=13-16%; CO2 = 0,2-2,2%; N2 = 2,5-5,0% . Se utiliza como fuente de calor ya que tiene un alto poder calorífico.
El gas semiagua es una mezcla de gas agua y gas productor que se obtiene al hacer pasar una mezcla de aire y vapor a través de coque calentado. El calor generado cuando se forma el gas productor mantiene la temperatura del coque lo suficientemente alta como para permitir que se forme agua gaseosa.
El hidrógeno puro se puede obtener a partir de agua gaseosa mediante la reacción de desplazamiento agua-gas, después de la posterior eliminación del dióxido de carbono formado cuando el monóxido de carbono reacciona con el agua.
Completamente desplazado por el gas de síntesis, el gas agua podría aplicarse a determinadas pilas de combustible. Utilizado en el proceso Fischer-Tropsch . Reacciona con el gas productor para producir gas combustible . También podría usarse para obtener hidrógeno puro para la síntesis de amoníaco.
