Sorbentes de bajo coste para el control de las emisiones gaseosas de mercurio

Abstract

El mercurioes un elementoaltamente tóxicoque se emitedesde fuentes naturaleso es introducido como contaminanteenel medio ambiente (emisiones antropogénicas). Las plantas de combustión de carbónson una delas mayores fuentes deemisiones de mercuriorelacionados conlas actividades humanas.La emisión de mercurioalaireesun temade especial interésdebido a la toxicidady persistencia enel medio ambiente de este elemento. En la actualidad las plantas de combustión de carbóntienen disponibles tecnologías para el control de contaminantes, como los dispositivos de control de partículas, dióxido de azufre u óxidos de nitrógeno, quecontribuyen a la reducción delas emisionesde mercurio al medioambiente. Además, se están desarrollando tecnologías de controlespecíficaspara reducirlas emisiones demercurio, aunquetodavía no hansido explotadasampliamentea escalacomercial.La inyección desorbentes aparece comouna tecnología muyprometedora, siendo elcarbón activoel sorbente más utilizado.Sin embargo, debidoa diferentes problemas económicosy operativos,la búsqueda de otrossorbentes sólidoses importantepara la aplicación deesta tecnología. El objetivo de esteestudio fue evaluarcharsde gasificación de biomasa-un subproductodelprocesamiento térmico dematerialesorgánicos-como sorbentesde mercuriopara los procesos decombustión de carbón.Loscharsutilizadosfueron obtenidos dela gasificación de cáscaras degirasol, estiércol de gallina, pellets de madera limpia, residuos de madera yuna mezcla de residuosde plástico y papel. Se llevó a cabo unacaracterización exhaustiva de estos materiales. Losexperimentos de retencióny oxidaciónde mercurio serealizaron enun dispositivoa escala de laboratorio. Se evaluó la influencia delas características físico-químicas de los chars, la composicióndel gas de combustióny la presencia departículas de ceniza volanteenla captura y oxidación del mercurio. Con el fin deproponerun mecanismo de interacción Hg-char, se realizaron además estudios sobre la cinética de adsorcióndel mercurio elemental y estudios para determinar la especiación del mercurio adsorbido en el sólido, mediante desorcióna temperatura programadayensayos de lixiviación.Estosresultados contribuirán amejorarel conocimiento sobre el mecanismode retención delmercurioy determinarlos posibles riesgos medioambientales debidos al sorbente cargado con mercurio. Los resultados mostraron que los chars procedentes de la gasificación de residuos de plástico-papel son unos sorbentes de mercurio prometedores que presentan capacidades de retención similares a las de un carbón activo comercial usado como material de referencia. En general, la capacidad de retención aumentó significativamente en presencia de especies gaseosas reactivas. Se encontró que, no sólo un alto contenido en carbono y una microporosidad bien desarrollada mejoran la capacidad de retención de mercurio de los chars, sino que factores como el contenido en cloro y aluminio también influyen. Para determinar la especiación de mercurio se empleó un método novedoso basado en la utilizacióndeuna resina intercambiadora de iones.Los resultados mostraronque la oxidacióndel mercurio enfase gasfue debidaprincipalmentealNO2y, en menor medida, alSO2+O2. Los chars con mayor capacidad de oxidación presentaron las mayores capacidades de retención de mercurio, lo que sugiere queelproceso de adsorcióntambiénimplica la captura deespecies demercurio oxidado. La presencia departículas de ceniza volanteaumentó la oxidación heterogénea, pero no afectó a la retención demercurioporlos chars. Según los modelos cinéticos estudiados, los procesos de difusión intraparticular y de adsorción propiamente dicha son relevantes en el proceso global de adsorción de mercurio elemental. El mecanismo de reacción mercurio-charpropuesto fue de tipo químico. La fracciónlixiviadadel mercurio presente enlos sorbentes post-retenciónfue inferior alos valores establecidoscomo límitepara su disposicióncomo residuosinertesenlos vertederossegúnla Directiva Europea relativa al vertido de residuos (2003/33/CE).