Metode de reducere a dioxidului de sulf din gazele de ardere

Principalii poluanţi atmosferici sunt poluanţii chimici în stare gazoasă, un rol important îl pot juca însă şi cei în stare de vapori sau de particule. Dintre aceştia, prin concentraţie, cantităţile emise şi efectele poluante, un rol foarte important îl joacă următorii compuşi:

1. Compuşi ai sulfului: SO2, SO3 , H2SO4, H2S, CS2, COS şi compuşii organici cu sulf (mercaptani, sulfuri şi disulfiţi, tiofen etc.);

2. Compuşi ai azotului: NOx (NO, NO2), HNO3, NH3, HCN şi diverşi compuşi organici (amine, nitraţi, peroxinitraţi, peroxiacetilnitraţi etc.);

3. Compuşi ai carbonului: CO, CO2, hidrocarburi şi alti compuşi organici de tip alcooli, eteri, aldehide, cetone, esteri, peroxizi etc.;

4. Compuşi ai halogenilor: F2, HF, SiF4, Cl2, HCl, CFC şi alţi derivaţi halogenaţi;

5. Alţi compuşi ai altor elemente chimice: As, Pb, Hg, Cd etc.

Eliminarea poluanţilor primari din gazele reziduale se poate realiza prin mai multe tipuri de procese care se bazează pe proprietăţile particulare ale acestora, cum ar fi: natura chimică; proprietăţile fizice, chimice, electrice, termice; concentraţia în gazele reziduale; efectul poluant potenţial.

Cele mai importante procese care stau la baza procedeelor de purificare a gazelor reziduale sunt:

1.Procedeul de absorbţie (fizică sau chemoabsorbţie)

2.Procese de adsorbţie (fizică sau chemoabsorbţie)

3.Procese de condensare

4.Procese chimice (oxidare, reducere, descompunere) care pot fi termice sau catalitice.

Trebuie făcută precizarea că în cadrul unui anumit procedeu de purificare se poate aplica unul sau altul din procesele amintite sau, aşa cum de regulă este cazul, se pot aplica procese combinate. Acestea pot avea o desfăşurare în timp fie succesivă fie simultană. De exemplu, pentru desulfurarea gazelor reziduale prin contactare cu soluţii bazice sau suspensii apoase de oxizi metalici, hidroxizi sau carbonaţi pot avea loc procese de condensare, absorbţie fizică şi absorbţie însoţită de reacţii chimice. De asemenea în cadrul unui proces poate fi eliminat din gaze un singur poluant chimic sau mai mulţi dacă proprietăţile acestora sunt asemănătoare.

În final trebuie precizat faptul că eliminarea compuşilor chimici poluanţi în stare gazoasă sau de vapori din gazele reziduale se poate face simultan cu eliminarea poluanţilor particulaţi (ca de exemplu cenuşi de ardere) sau, de regulă, după o prealabilă separare a acestora.

Elaborarea unor procedee noi de depoluare a gazelor sau aplicarea corectă a unor procedee cunoscute presupune o bună cunoaştere:

- A naturii sursei de emisie şi a caracteristicilor acesteia, implicit cunoaşterea procesului tehnologic respectiv

- A naturii şi caracteristicilor gazelor reziduale (debit, compoziţie, temperatură, presiune)

- A efectului poluant şi a impactului asupra mediului

- A normelor şi a legislaţiei de mediu în vigoare

- A proceselor de bază prin care se pot elimina poluanţii respectivi din gaze precum şi a aparatelor sau instalaţiilor în care se realizează procesul.

Dioxidul de sulf

Dioxidul de sulf este un gaz iritant, solubil în apă. Se găseşte ca atare în aer, ca aerosoli acizi, sau adsorbit pe suprafaţa particulelor. Principalele surse sunt reprezentate de erupţii vulcanice, combustii, industria textilă, farmaceutică.Se absoarbe aproximativ 85% la nivelul mucoasei nazale, restul în căile respiratorii superioare, de unde trece în sânge, se transformă în sulfat la nivel hepatic şi se elimină renal.

Experimental s-au pus în evidenţă următoarele modifiări:

 Scăderea puterii de apărare a macrofagelor, crescând frecvenţa infecţiilor.

 Scăderea clearence-ul particulelor inerte.

 Expunerea la concentrţii mici, dar de lungă durată creşte riscul bronşitei.

 Puterea de penetrare este mai mare în respiraţia bucală faţă de cea nazală.

Efecte funcţionale respiratorii

Experimental:

 bronhoconstricţia cu creşterea rezistentei în căile aeriene;

 îngroşarea mucoasei;

 stimularea receptorilor de la nivelul mucoasei;

Expunerea umană: la 1, 5, 13 ppm timp de 10 minute determină un răspuns rapid bronhoconstrictor. Astmaticii reacţionează la valori <1ppm, spre deosebire de persoanele sănătoase, care reacţionează la valori în jur de 5 ppm, iar în respiraţia de tip oral reacţiile apar la concentraţii de 1-3 ppm.Un studiu efectuat în Atena a evidenţiat o creştere cu 4% a mortalităţii în zile în care SO2 a depăşit concentraţii de 150µg/m3, iar în Lyon şi Marseille procentul deceselor prin boli respiratorii la persoane peste 65 ani a fost de 9-11% la concentraţii peste 100µg/m3.

Tabel 1 :Efecte în expunerea pe 24 de ore în funcţie de LOAEL (µg/m3)

Implicaţii ale generării dioxidului de sulf

Arderea combustibililor fosili conduce la evacuarea în atmosferă a unor volume importante de oxizi gazoşi de sulf. În urma precipitaţiilor chimice şi a transformărilor pe care le suferă în atmosferă, aceşti oxizi devin sursa precipitaţiilor acide, formă sub care îşi exercită la nivelul solului acţiunea distrugătoare asupra vegetaţiei perene. În acelaşi timp, în condiţiile specifice (temperatură şi presiune ridicată, prezenţa umidităţii, alături de particule de cenuşă) ce caracterizează circulaţia gazelor arse dinspre instalaţia de ardere spre coşul de evacuare în atmosferă, oxizii gazoşi exercită o puternică acţiune corozivă asupra instalaţiilor ce compun circuitul gazelor arse. Astfel se intensifică uzura instalaţiilor. Într-o primă fază, bioxidul de sulf dă naştere acidului sulfuros care, prin oxidare sub acţiunea radiaţiei solare, se transformă în acid sulfuric. Acţiunea poluatoare a H2SO4 se exercită sub forma ploilor acide, principalul factor generator al „morţii pădurilor“ în ţările industrializate din Europa de vest şi centrală. Intrând în circulaţia atmosferică zonală, SO2 exercită efectul poluant nu numai în regiunea sau ţara în care este generat, ci şi în alte regiuni sau ţări aflate pe direcţia vânturilor dominante. Acest proces este favorizat de construirea unor coşuri înalte (peste 200 ÷ 250 m) prin intermediul cărora gazele arse, având o temperatură ridicată (160 ÷ 175 °C) şi o viteză de evacuare mare, sunt conduse prin intermediul coşurilor înalte la o înălţime egală în medie, cu dublul înălţimii coşului (cca. 500 m de la nivelul solului).