Catalizadores para el control de la contaminación ambiental, fase II.
Esta investigación fue financiada por Colciencias y la Universidad de Antioquia. La duración fue de tres años comprendidos entre 1997-2002. Su objetivo estuvo centrado en el desarrollo de materiales activos para la eliminación de gases nocivos, principalmente óxidos de nitrógeno de las chimeneas industriales y de los tubos de escape de los vehículos automotores. Fue liderado por Consuelo Montes de Correa con la participación de los profesores Gildardo Hernández, Ingeniero Químico y Jairo González García, Doctor en Química; participaron además los Ingenieros Químicos y estudiantes de postgrado, Luis Fernando Córdoba Castrillón, Felipe Bustamante Londoño, Liliana Castro Rodríguez y Juan David Henao López.
Justificación
Colombia vive un problema agudo de contaminación como consecuencia del consumo de combustibles fósiles para la producción de energía, en fuentes fijas y móviles. La combustión de los derivados del petróleo y carbón produce grandes cantidades de emisiones: monóxido y bióxido de carbono, hidrocarburos, óxidos de nitrógeno y óxidos de azufre. Tales compuestos afectan la salud pública ocasionando enfermedades como parálisis, enfisema y cáncer, entre otras. Además deterioran el medio ambiente pues son responsables del “smog fotoquímico”, la lluvia ácida, efecto invernadero y adelgazamiento de la capa de ozono.
En fuentes estacionarias tales como centrales térmicas y calderas industriales, y en fuentes móviles que operan con motores diesel, la combustión se lleva a cabo con un gran exceso de aire. Este exceso asegura una alta eficiencia en el uso del combustible, lo que redunda en ahorro de combustible y por lo tanto en menores emisiones de bióxido de carbono a nivel global. No obstante se generan los óxidos de nitrógeno como subproductos de la combustión a alta temperatura. La disminución de los óxidos de nitrógeno procedentes de fuentes móviles y estacionarias se ha convertido en uno de los grandes desafíos actuales de la sociedad moderna. Por lo tanto, se requiere el desarrollo e implementación de catalizadores con alta actividad, de tal manera que se puedan satisfacer los futuros estándares de emisión de óxidos de nitrógeno, los cuales son mucho más estrictos que los actuales.
Resultados
Se evaluaron más de treinta formulaciones de catalizadores zeolíticos, teniendo en cuenta diferentes variables, tales como método de preparación , condiciones del mismo, presencia de cocationes, topología de las zeolitas y relación Si/Al. De todos los catalizadores estudiados, dos son muy promisorios:
Catalizador para la reducción de NOx usando metano como agente reductor.
El catalizador puede remover alrededor de 50% de NOx. Bajo condiciones típicas de sistemas de combustión con gas natural que contienen alrededor de 1000 ppm NOx, 5% de O2, 8% vapor de agua a temperaturas entre 540-500 ¾C. Dicho catalizador se encuentra en evaluación por parte de varios laboratorios de la comunidad iberoamericana que participan en le proyecto V.7 del Cyted con miras a su posible implementación industrial.
Catalizador para la reducción de NOx usando dodecano como agente reductor.
Con el catalizador se remueve hasta un 70% de NOx bajo condiciones típicas de los gases de escape de los motores diesel: 1000 ppm NOx, 6% 02, 15% H2O y 100 ppm de SO2 a 350 ¾C . El catalizador se encuentra en evaluación en nuestro laboratorio con miras a diseñar un dispositivo para remover NOx de los exhostos de motores diesel.