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Trabajo Práctico
Óxidos de Nitrógeno (NOx)
APROBADO
MATERIA: Problemática Ambiental
Profesor: Ernesto Barreto
Alumnos: Iara Podestá
Fabiola Fernández
Eliana Peta
Melina Petry
¿Qué son los NOx?
El NOx es un término genérico que hace referencia a un grupo de gases muy
reactivos, tales como el óxido nítrico (NO) y el dióxido de nitrógeno (NO 2) que
contienen nitrógeno y oxígeno en diversas proporciones.
Muchos de los óxidos de nitrógeno son incoloros e inodoros. Sin embargo, el
dióxido de nitrógeno (NO2), un contaminante común, forma en el aire junto a las
partículas en suspensión una capa entre rojiza y marrón que cubre muchas zonas
urbanas.
Los óxidos de nitrógeno se forman cuando se quema combustible. Las principales
fuentes de NOx son los automóviles, las centrales eléctricas y otras fuentes
industriales, comerciales y domésticas que queman combustibles.
En la atmósfera, los óxidos de nitrógeno pueden contribuir a la formación de ozono
fotoquímico (smog o niebla contaminante) y tener consecuencias para la salud.
También contribuye al calentamiento global y puede provocar lluvia ácida.
Contaminantes primarios
Como contaminantes, solo tienen interés el óxido nitroso (N2O), el óxido nítrico
(NO) y el dióxido de nitrógeno (NO2) ya que son los óxidos de nitrógeno más
abundantes en el aire, ya que el resto se encuentra en concentraciones tan
extraordinariamente bajas que carecen de importancia.
Tabla 1. Óxidos de Nitrógeno (NOx)
Fórmula
Nombre
Valencia del
Nitrógeno
1
2
N2O
óxido nitroso
NO -N2O2
N2O3
óxido nítrico, bióxido de
dinitrógeno
trióxido de dinitrógeno
4
NO2- N2O4
bióxido de nitrógeno
tetróxido de dinitrógeno
N2O5
pentóxido de dinitrógeno
5
3
Propiedades
gas incoloro soluble en agua
gas incoloro ligeramente
soluble en agua
sólido negro, soluble en agua,
se descompone en agua
gas café rojizo, muy soluble en
agua, se descompone en agua
sólido blanco, muy soluble en
agua, se descompone en agua
El óxido nítrico (NO) es el compuesto de nitrógeno que se emite directamente a
la atmósfera con mayor frecuencia.
Al aire libre, el (NO) emitido por los automóviles se combina con el oxígeno
presente en la atmósfera por la acción de la luz solar, produciendo dióxido de
nitrógeno (NO2), que es uno de los mayores contaminantes del aire, y otros NOx.
El NO2 se encuentra presente en la atmósfera y en la lluvia ácida. Produce ácido
nítrico (HNO3) al disolverse en agua. Cuando el NO2 reacciona con un fotón para
hacer que el O2 se vuelva O3, el NO2 se transforma en NO. Este NO es a su vez
oxidado en cuestión de horas a NO2 por medio de radicales provenientes de la
fotoreacción de COV. Por lo tanto, nuestra concentración actual de ozono es el
producto de la contaminación tanto de NOx como de COV.
Contaminantes secundarios
Cuando cualquiera de estos óxidos se disuelve en agua y se descompone, forma
ácido nítrico (HNO3) o ácido nitroso (HNO2).
El ácido nítrico forma sales de nitrato cuando es neutralizado.
El ácido nitroso forma sales de nitrito. De esta manera, los NOx y sus derivados
existen y reaccionan ya sea, como gases en el aire, como ácidos en gotitas de
agua, o como sales. Estos gases, gases ácidos y sales producen la lluvia ácida.
El NO2 reacciona en la atmósfera para formar ozono (O3) y lluvia ácida.
Cuando el NO2 reacciona con un fotón para hacer que el O2 se vuelva O3, el NO2
se transforma en NO. Este NO es a su vez oxidado en cuestión de horas a NO2 por
medio de radicales provenientes de la fotoreacción de COV. Por lo tanto, nuestra
concentración actual de ozono es el producto de la contaminación tanto de NOx
como de COV. (*Ver anexo)
Fuentes antrópicas
Los automóviles y otras fuentes móviles contribuyen alrededor de la mitad de los
NOx que son emitidos. Las calderas de las plantas termoeléctricas producen
alrededor del 40% de las emisiones de NOx provenientes de fuentes estacionarias.
Además, también se añaden emisiones sustanciales provenientes de fuentes
antropogénicas, como las calderas industriales, incineradores, turbinas de gas,
motores estacionarios de diesel y de encendido por chispa, fábricas de hierro y
acero, manufactura de cemento, manufactura de vidrio, refinerías de petróleo, y
manufactura de ácido nítrico.
A excepción del NO proveniente del suelo, los relámpagos, y los incendios
naturales, el NO es antropogénico en su mayor parte. Se cree que las fuentes
biogénicas son responsables de menos del 10% de las emisiones totales de NO.
Las fuentes antropogénicas en la Ciudad de Buenos Aires se pueden mostrar
aproximadamente como:
Las emisiones de NOx provenientes
de la combustión son principalmente
en la forma de NO.
Fuentes naturales
Las fuentes naturales o biogénicas de óxidos de nitrógeno incluyen los relámpagos,
incendios forestales, incendios de pastos, árboles, arbustos, y levaduras. Estas
fuentes diversas producen diferentes cantidades de cada óxido.
El N2O (también conocido como gas hilarante) es producido abundantemente por
fuentes biogénicas tales como las plantas y levaduras. Tiene un largo período de
vida, estimado entre 100 y 150 años.
Los óxidos de nitrógeno (NOx) en el aire y la salud
¿Qué efectos tienen sobre la salud?
Tienen efectos nocivos sobre la respiración y el sistema respiratorio. Se ha
demostrado que exposiciones prolongadas a dióxido de nitrógeno (NO2) pueden
disminuir los niveles de la función pulmonar y aumentar el riesgo de padecer
síntomas respiratorios, especialmente en personas asmáticas y en niños, más
vulnerables al tener una frecuencia respiratoria mayor que los adultos.
En determinadas condiciones ambientales tienen un efecto indirecto importante
sobre la salud humana, ya que contribuyen a formar partículas de origen
fotoquímico. Hay estudios que indican que estas partículas, sobre todo las más
finas, pueden provocar enfermedades respiratorias y cardiovasculares. Los
episodios de contaminación fotoquímica (como el smog) pueden provocar efectos
inmediatos sobre el aparato respiratorio de muchas persones sensibles.
Estudios epidemiológicos que se han realizado en poblaciones profesionalmente
expuestas, según el tipo de tarea dentro de cada industria y con acumulaciones
basadas en la duración del trabajo o en la edad, se observa un incremento, aunque
no siempre estadísticamente significativo, del riesgo de cáncer pulmonar.
Los profesionales más expuestos fueron los trabajadores ferroviarios, conductores
de camiones de gran tonelaje, operarios de maquinaria pesada y otros conductores
de equipos diesel, siendo el riesgo mayor cuando se superan los 20 años de
exposición laboral.
Estudios realizados con animales muestran que exposiciones a concentraciones de
NO2 en aire menores que 1ppm durante varios meses, pueden causar diferentes
efectos, principalmente en los pulmones y también en otros órganos como el bazo y
el hígado y en la sangre. Se han encontrado cambios en el tipo de célula de las
regiones traqueo-bronquial y pulmonares a niveles de 0.64mg/m3.
Se observaron cambios bioquímicos que a menudo reflejan alteraciones celulares
con concentraciones entre 0.38 y 0.75mg/m3
A concentraciones de 0.94mg/m3 se registró un aumento de la susceptibilidad a
infecciones bacteriales y virales en el pulmón.
Algunos de los efectos en la salud de los principales
contaminantes emitidos por las instalaciones industriales
Los óxidos de nitrógeno (NOx) pueden reaccionar con el amoníaco, la
humedad y otros compuestos para formar pequeñas partículas. Estas
pequeñas partículas penetran profundamente en las partes sensibles de los
pulmones y pueden provocar o agravar enfermedades respiratorias, tales
como enfisema o bronquitis, así mismo pueden agravar enfermedades
cardíacas
existentes,
dando
lugar
a
un
aumento
de
las
admisiones hospitalarias y la muerte prematura.
El NOx y los compuestos orgánicos volátiles reaccionan en presencia de calor y
luz solar. Los niños, los mayores, las personas con enfermedades pulmonares
tales
como asma, las que trabajan o hacen ejercicio al aire libre, tienen un alto riesgo de
sufrir los efectos negativos del ozono. Esto incluye la reducción del funcionamiento
pulmonar y el incremento de síntomas respiratorios, así como el aumento
del númerode visitas a urgencias por problemas respiratorios y la posibilidad de mu
erte prematura.
Las evidencias científicas actuales relacionan la exposición a corto plazo al NO2, ent
re 30 minutos y 24 horas, con efectos respiratorios adversos que incluyen:
inflamación de las vías respiratorias en las personas sanas y el incremento de
los síntomas respiratorios que tienen las personas con asma.
En toda combustión hay tres oportunidades para la formación de NOx.
Estos NOx son:
 NOx térmico, proveniente de la disociación y reacción del nitrógeno
atmosférico.
 NOx instantáneo ("prompt"), producido en la presencia de radicales de
hidrocarbonos.
 NOx del combustible proveniente del nitrógeno contenido en él.
VER ANEXO
Métodos Utilizados para Reducir NOx
Todos estos métodos tratan de reducir la contaminación de NOx en la combustión
(interna o externa), evitando formación o removiendo los NOx.
Método 1: Reduciendo Temperatura: Se trata de evitar la relación
estequiométrica La relación exacta de las sustancias químicas que entran en la
reacción). Esta técnica diluye calorías con exceso de combustible, aire, gas de
chimenea o vapor.
La temperatura de combustión puede ser reducida:
.Utilizando mezclas ricas en combustibles para reducir el oxígeno.
.Utilizando mezclas pobres en combustibles para limitar la temperatura.
.Utilizando gas de chimenea enfriado y agotado en Oxígeno en la combustión para
reducir la temperatura.
.Inyectando gas de chimenea enfriado con combustible añadido.
.Inyectando agua o vapor.
Método 2: Reduciendo el tiempo de residencia: Se puede hacer por el tiempo
de encendido o inyección, también por restricción de llama a una región corta.
Luego se hace inyección de combustible, gas de chimenea o vapor.
Método 3: Reducción Química de los NOx: Se proporciona una sustancia que
reduce para remover el Oxígeno de los óxidos de nitrógeno, y se puede utilizar:
Amoníaco (Reducción Catalítica Selectiva), Amoníaco y Úrea (Reducción Catalítica
No Selectiva), y el requemado de Combustible. El Plasma no Térmico al ser
utilizado con un agente reductor reduce químicamente el Nox. Esto reduce el nivel
de valencia del nitrógeno a cero.
Método 4: Oxidación de los NOx: Se eleva la valencia del Oxígeno para permitir
que el agua lo absorba. Esto se logra por la presencia de un catalizador inyectado
(peróxido de nitrógeno, creando o inyectando Ozono en el flujo de aire.
Método 5: Remoción del Nitrógeno de la Combustión: Se elimina al nitrógeno
como reactivo en la combustión, usando Oxígeno en vez de aire o combustible con
contenido ultrabajo de nitrógeno.
Método 6: Sorción, tanto Adsorción como Absorción:Se trata el geas de
chimenea inyección de sorbente (amoníaco, cal en polvo, óxido de aluminio o
carbón)para remover los NOx u otros contaminantes.
Método 7: Combinación de estos Métodos: Se pueden combinar cualquiera de
estos métodos para lograr una menor concentración de NOx. Por ejemplo: Un
quemador rico en combustible (Método 1),seguido de un requemado de
combustible (Método 3) y aire de sobrefuego (Método 1). Esto el 70 % de las
emisiones de NOx.
Preguntas:
1)
2)
3)
4)
¿Cuáles son las 2 principales fuentes de NOx?
¿Cuáles son los 2 Nox más importantes?
¿Cuáles son los 3 tipos de Nox en el proceso de combustión?
¿Qué método de reducción te resultó más interesante?