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 conducir 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, siendo la mayor parte de los gases de combustión de la mayoría de la combustión de combustibles fósiles 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 conducir los gases de escape de la combustión , como por ejemplo de una chimenea , un horno , una caldera o un generador de vapor . [1]
Muy a menudo, los gases de combustión se refieren a los gases de escape de la combustión producidos en las centrales eléctricas . Su composición depende de lo que se quema, pero normalmente consistirá principalmente en nitrógeno (normalmente más de dos tercios) derivado de la combustión de 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 filtros de tela eliminan las partículas y la desulfuración de los gases de combustión captura el dióxido de azufre producido al quemar combustibles fósiles, particularmente carbón. [3] Los óxidos de nitrógeno se tratan mediante modificaciones en el proceso de combustión para evitar su formación, o mediante alta temperatura o reacción catalítica con amoníaco o urea . En cualquier caso, el objetivo es producir gas nitrógeno, en lugar de óxidos de nitrógeno. En Estados Unidos, hay un rápido despliegue de tecnologías para eliminar el mercurio de los gases de combustión, generalmente mediante absorción en sorbentes o captura en sólidos inertes como parte del producto de desulfuración de los gases de combustión. Esta depuración puede conducir a una recuperación significativa de azufre para uso industrial posterior. [4]
Se han implementado tecnologías basadas en la captura regenerativa mediante aminas para la eliminación de CO 2 de los gases de combustión para proporcionar gas CO 2 de alta pureza a la industria alimentaria y para mejorar la recuperación de petróleo . Actualmente se están investigando activamente como método de captura de CO 2 para almacenamiento a largo plazo como medio de remediación de gases de efecto invernadero , y han comenzado a implementarse comercialmente de manera limitada (por ejemplo, el campo Sleipner West en el Mar del Norte , en funcionamiento desde 1996). [5]
Hay una serie de tecnologías probadas para eliminar los contaminantes emitidos por las centrales eléctricas que ahora están disponibles. También se están realizando muchas investigaciones sobre tecnologías que eliminarán aún más contaminantes del aire. [ cita necesaria ]
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 (N 2 ), [6] [7] que es esencialmente no combustible, la mayor parte del gas de combustión de la mayoría de la combustión de combustibles fósiles es nitrógeno sin quemar. El dióxido de carbono (CO 2 ), la siguiente parte más grande de los gases de combustión, puede representar entre un 10 y un 25 por ciento en volumen o más del gas de combustión. Le sigue de cerca en volumen el vapor de agua (H 2 O) creado por la combustión del hidrógeno del combustible con el oxígeno atmosférico. Gran parte del "humo" que se ve saliendo de las chimeneas de gases de combustión es este vapor de agua, que forma una nube cuando entra en contacto con el aire frío.
Un gas de combustión típico procedente de la combustión de combustibles fósiles contiene cantidades muy pequeñas de óxidos de nitrógeno ( NOx ) , dióxido de azufre (SO2 ) y partículas . [8] Los óxidos de nitrógeno se derivan del nitrógeno del aire ambiente, así como de cualquier compuesto que contenga nitrógeno en el combustible fósil. El dióxido de azufre se deriva de los compuestos que contienen azufre en los combustibles. El material particulado se compone 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 tanto, emiten grandes cantidades de gases de combustión a la atmósfera ambiente. La siguiente tabla presenta las cantidades totales de gases de combustión generados típicamente por la quema de combustibles fósiles como gas natural , fueloil y 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 sólo un 10 por ciento mayor que la de los gases de combustión generados por la combustión de gas natural (la proporción para los gases de combustión secos es mayor).