Técnicas para el control ambiental en la emisión de gases y vapores

El aumento del compromiso de la industria, y de la sociedad en general, con el medio ambiente y el marco que impone la legislación vigente, obligan a todo el tejido industrial al monitoreo de sus emisiones y a la verificación del cumplimiento de la normativa vigente, convirtiendo este proceso en un tema de crucial importancia en la gestión de cualquier empresa.

Son cinco los principales contaminantes procedentes de la emisión de gases que se descargan en el aire: el monóxido de carbono, los óxidos de azufre, los hidrocarburos, los óxidos de nitrógeno y el material en partículas (polvo, ceniza). Las emisiones pueden provenir de una amplia variedad de procesos industriales. El monóxido de carbono (CO) es descargado al aire como resultado de procesos industriales y la combustión incompleta de la madera, el aceite, el gas y el carbón; el dióxido de carbono (CO₂), el dióxido de azufre (SO₂), y los óxidos nítricos (NO y NO₂), como resultado de la combustión del gas, el aceite y el carbón; el sulfuro de hidrógeno (H₂S) y el metilmercaptano (CH₃SH), como resultado de los procesos utilizados en las fábricas de papel entre otras industrias. El control de todas estas emisiones, por su peligrosidad y toxicidad, hacen inexcusable la aplicación de diversos protocolos en la cadena de producción de las industrias en las que intervienen procesos químicos. Dichos protocolos deben centrase básicamente en el control del ambiente laboral y el control de los procesos desarrollados.

La técnica más usada para el control de emisión de gases es la cromatografía de gases (GC) con el detector correspondiente. El método más común para monitorear hidrocarburos es un GC con un detector de ionización por llama (FID). Otro tipo de detector para monitorear los hidrocarburos es el detector de fotoionización (PID). El PID tiene la ventaja de no requerir ningún gas combustible como por ejemplo hidrógeno pero la desventaja es que no es sensible a los hidrocarburos C2-C4. El detector de captura de electrones (ECD) es especialmente sensible a los compuestos halogenados y para la detección de compuestos que contengan azufre se utiliza el detector fotométrico de llama (FPD) Un GC-MS también es utilizado frecuentemente para identificar los compuestos en las emisiones.

Los métodos químicos y espectroscópicos también son utilizados para el análisis de las emisiones generadas. Los métodos químicos más comunes son aquellos en los cuales el contaminante de interés es atrapado en una solución de absorción en la cual se produce la reacción de formación de color. El cambio de color indica la presencia del contaminante y la intensidad del color es proporcional a la concentración del contaminante. Los métodos más apropiados para el monitoreo de metales en emisiones son la espectroscopia de absorción atómica (AAS) y el plasma de acoplamiento inductivo (ICP).

La espectroscopia de absorción atómica (AAS) se basa en el principio de que los átomos libres en estado fundamental pueden absorber la luz a una cierta longitud de onda. La absorción es específica, por lo que cada elemento absorbe a longitudes de onda únicas. En su proceso de aplicación, un atomizador electrotérmico brinda alta sensibilidad porque atomiza el 100% de la muestra. La atomización ocurre en un horno cilíndrico de grafito abierto de ambos lados y con un hueco central para la introducción de muestras. Se utilizan dos corrientes de gas inerte con presión positiva que evitan que el aire entre en el horno y permiten extraer los vapores generados por la combustión de la muestra. El gas usado habitualmente en este proceso es el argón.

Por su parte, el método ICP para la determinación de concentraciones de trazas de elementos en muestras está basado en la espectrometría atómica (AES). Para disociar moléculas en átomos libres, se utilizan fuentes térmicas como llamas, hornos y descargas eléctricas. Más recientemente, otros tipos de descargas eléctricas, llamadas plasmas, han sido usadas como fuentes de atomización y excitación para AES. Estas técnicas incluyen el plasma inductivamente acoplado y el plasma acoplado directamente. Las fuentes de plasma ofrecen varias ventajas comparadas con los métodos de llama y electrotérmicos. Una de ellas es que es una técnica para elementos múltiples y tiene un amplio rango de trabajo. Las fuentes de plasma actuales (DCP) brindan un método mucho más fácil para la manipulación de muestras gaseosas y líquidas. El espectro para docenas de elementos puede ser registrado al mismo tiempo, algo muy importante cuando la muestra es pequeña. Las fuentes de plasma también permiten la determinación de no metales como cloro, bromo, yodo y azufre.

Emisiones gaseosas contaminantes

Los contaminantes gaseosos son los constituidos por sustancias cuyo estado habitual es gas. Los vapores provienen de líquidos que por calentamiento se vaporizan. Dadas las bajísimas concentraciones que interesan en higiene industrial, no existe diferencia entre los gases y vapores en cuanto a sus características físicas. Comparados con los aerosoles los gases no sedimentan ni aglomeran. Permanecen indefinidamente en una mezcla intima con el aire sin que en ningún caso lleguen a separarse por si mismos. De acuerdo a sus efectos sobre el organismo los gases suelen dividirse en:

Vapores y gases irritantes

Son aquellos que producen inflamación en los tejidos con los que entran en contacto. Actúan generalmente sobre la piel, mucosas y vías respiratorias y conjuntivas.

Vapores y gases asfixiantes

Son aquellos que bloquean el proceso de intercambio de oxigeno en la sangre y los tejidos sin interferir el proceso normal de respiración.

Gases anestésicos

Son aquellos que producen síntomas de anestesia al ser aspirados en cantidad suficientes. Todas estas sustancias ejercen su mayor acción después de que han sido absorbidas por la sangre, la cual las distribuye y finalmente las elimina.