Poluarea Atmosferei cu Oxizi de Sulf

1. Noţiuni introductive

Mediul înconjurător, definit simplu, reprezintă un ansamblu de elemente naturale şi artificiale în care se desfăşoară viaţa.

Viaţa, ca atare, modifică mediul deoarece ea presupune o prelucrare a elementelor nutritive şi o eliminare a deşeurilor provenite din activitatea metabolică. De regulă, aceste deşeuri reintră în ciclurile biologice astfel încât natura nu este vătămată sau consecinţele sunt nesemnificative. Uneori însă, drept rezultat al activităţii vitale, se realizează vătămarea atât a propriul organism cât şi a altor vieţuitoare din natura, proces ce înseamnă poluare.

Gradul de poluare a mediului înconjurător a crescut odată cu gradul de dezvoltare a societăţii umane. Aceasta înseamnă că, pe lângă efectele benefice datorate progresului tehnic înregistrat în ultimele decenii, omenirea suportă azi şi efectele adverse ale civilizaţiei industriale. Este vorba îndeosebi de cantităţile impresionante de noxe şi deşeuri care nu mai pot fi "neutralizate" în mod natural.

Poluarea antrenează degradarea calităţii factorilor de mediu şi prin acestea afectează sănătatea şi viaţa oamenilor.

Acţiunea agenţilor poluanţi, deşi se poate manifesta mai intens asupra unui singur factor de mediu, exercită - indirect - efecte nedorite şi asupra celorlalţi.

Cunoaşterea proprietăţilor agenţilor poluanţi, a comportării şi modului de acţiune asupra componentelor mediului natural permite înţelegerea fenomenului de poluare şi contribuie la imaginarea, dezvoltarea şi implementarea mijloacelor pentru combaterea acestuia.

Conform definiţiei dată de OMS şi de Comisia Consiliului Europei, poluarea atmosferei semnifică "prezenţa unor substanţe străine de compoziţia normală a aerului sau variaţii importante ale concentraţiei componenţilor săi care pot produce, direct sau indirect, afectarea stării de sănătate a oamenilor, detectabilă la nivelul cunoştinţelor ştiinţifice actuale".

Aerul este considerat pur atunci când nu conţine decât acele substanţe care intră în compoziţia sa naturală şi în proporţia menţionată. Ultimul aspect trebuie subliniat deoarece s-a demonstrat că mărirea concentraţiei unor gaze care intră în compoziţia normală a aerului (CO2, ozon) reprezintă un indiciu al poluării de origine artificială.

În cadrul poluării generale a mediului, poluarea atmosferică are importanţă deosebită deoarece aerul, fiind în permanenţă mişcare, este unul din cei mai rapizi vectori ai agenţilor poluanţi. Poluarea aerului depinde de numărul surselor poluante şi de cantitatea de substanţe eliminate în bazinul aerian (volumul emisiilor). În general, poluarea aerului este strâns legată de fenomenul de urbanizare şi afectează îndeosebi atmosfera oraşelor [1].

2. Compuşii sulfului

Principalii compuşi cu sulf prezenţi în atmosferă sunt dioxidul de sulf (SO2), trioxidul de sulf (SO3) şi hidrogenul sulfurat (H2S). La aceştia se adaugă compuşi organici cu sulf, cum sunt dimetilsulfura ((CH3)2S) şi dimetil disulfura ((CH3)2S2). Ultimii sunt produşi natural în apa de mare de către fitoplancton şi sunt eliminaţi uşor în atmosferă.

2.1. Dioxidul de sulf

Dioxidul de sulf se găseşte în atmosferă în cantintăţi reduse şi variabile. Astfel, atmosfera oraşelor industriale conţine urme de SO2 rezultat în principal din procesele de ardere a combustibililor fosili. Dioxidul de sulf mai poate ajunge în atmosferă şi ca urmare a erupţiilor vulcanice.

În afară de unii combustibili gazoşi, ceilalţi combustibili fosili industriali în general conţin sulf S. Pentru motoare, motorinele au un conţinut de sulf redus, care la benzine este aproape nul, astfel că la benzinele auto S = 0,01 - 0,02%. Sulful conţinut în motorine determină emisiile poluante de SO2 care la motoarele diesel reprezintă circa 10% din emisiile poluante ale acestor motoare, dar sunt în curs de dispariţie ca urmare a producerii în ultimul, timp, a motorinelor fără sulf [2].

Reducerea conţinutului de sulf din motorine s-a constatat că micşorează emisia de particule solide din gazele de ardere evacuate la motoarele diesel. Firma VOLVO folosind motorine cu 0,002% sulf în loc de 0,1% şi cu hidrocarburi aromatice 5% (faţă de 35-40% la combustibilul din comerţ) a redus emisiile de particule, HC, CO cu 70-80% şi emisiile de NOx cu peste 50%.

Conţinutul măxim de sulf din principalii combustibili fosili este reglementat, de exempliu în Franţa, S ≤ 4% la combustibilii lichizi industriali şi S ≤ 1 % la combustibilii solizi [3].

Bioxidul de sulf sau anhidrida sulfuroasă, este convertit în SO3 prin acţiunea unui catalizator de oxidare dispus în sistemul de eşapare al motorului şi în continuare SO3 va forma acid sulfuric cu apa din gazele de eşapare. SO2 şi SO3 nu reprezintă singurele specii semnifificative de SOx. Monoxidul de sulf SO este important din punct de vedere cinetic în oxidarea compuşilor conţinând sulf. Specia S2O poate fi de asemenea importantă. Atât SO cât şi S2O sunt reactivi şi instabili la temperatura ambiantă, astfel că nu sunt observaţi ca produse normale ale combustiei.

În primul rand, cărbunii şi păcura care se folosesc la instalaţiile industriale sunt responsabili pentru poluarea mediului prin oxizii de sulf, aciditatea puternică a aerului şi ploile acide. Tendinţa bioxidului de sulf este de a reduce "efectul de seră" prin efectul "albedo".

Ţiţeiurile brute conţin cantităţi variabile de sulf în funcţie de provenienţa acestora. De exemplu, conţinutul mediu de sulf al acestora este: 0,4% pentru Libia, 2,5% pentru Kuweit, 5,5% pentru Venezuela (Boşcan) şi 0,08% pentru Indonezia (Minas). Un conţinut mic de sulf au şi ţiţeiurile brute provenite din România.

În cursul operaţiilor de rafinare, sulful tinde să se adune în fracţiile reziduale care pot constitui o parte importantă a combustibililor lichizi industriali. Dificultatea micşorării conţinutului de sulf din ţiţeiurile brute şi rezidiile petroliere constă mai ales în conţinutul acestora de asfaltene şi metale care conduc la dezactivarea catalizatorilor. Se efectuează cercetări în acest sens. La o gamă largă de combustibili solizi din România conţinutul de sulf este apropiat de valorile pentru combustibilii lichizi grei. Astfel pentru lignitul de Schitu-Goleşti S = 3,62% iar pentru lignitul de Rovinari - carieră S = 0,7%. De asemenea, desulfarea combustibililor solizi cu un conţinut ridicat de sulf este o activitate de amploare, care se dezvoltă atât prin realizări practice, cât şi prin cercetări.