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Medioambiente

Contaminación por hollín se reduciría con nuevo sistema

Por medio de catalizadores (sólidos) que ayudan a que las reacciones químicas sean más rápidas y selectivas, sería posible degradar este contaminante.

Manizales, 14 de octubre de 2020Agencia de Noticias UN-

La combustión incompleta del diésel hace que se produzca hollín. Fotos: Óscar Giraldo - UNAL Sede Manizales.

Incineradores, industrias, sistemas de calefacción y vehículos son algunas de las fuentes de contaminación.

El hollín es una aglomeración de partículas sólidas muy pequeñas compuestas por carbono impuro de color negro.

Para el proceso, los sólidos elegidos fueron los óxidos de manganeso tipo birnesita o pirolusita.

El sistema, creado por el Grupo de Investigación en Procesos Químicos, Catalíticos y Biotecnológicos de la Universidad Nacional de Colombia (UNAL) Sede Manizales, y el grupo MCMA de la Universidad de Alicante (España), reduciría las emisiones de los motores diésel –introducidos en el país en 1983–, cuya combustión incompleta genera hollín, uno de los contaminantes que más influye en el calentamiento global.

Debido a su microscópico tamaño, el hollín tiene la capacidad de introducirse con facilidad en el organismo y su concentración en la atmósfera contribuye al calentamiento global.

Los sólidos elegidos por los investigadores son los óxidos de manganeso tipo birnesita o pirolusita –el más importante de los manganesos–, que se caracterizan por su bajo impacto ambiental, por ser análogos de minerales que se encuentran en depósitos naturales de varias regiones del país.

Estos óxidos son de bajo costo, a diferencia del titanio y el paladio, con los que usualmente se trabaja, y tienen una gran versatilidad estructural. Además, sus propiedades pueden ser modificadas ampliamente según lo que se desee elaborar.

“El incremento de emisiones contaminantes provenientes de diversas fuentes hace necesario desarrollar nuevos materiales más eficientes, económicos y ambientalmente amigables”, advierte Óscar Hernán Giraldo Osorio, docente de la UNAL Sede Manizales.

En ese sentido, asegura que los óxidos de manganeso cumplen con estos requisitos, y además permiten generar cambios en sus estados de oxidación, composición química, estructura, superficie y morfología, que afectan de manera importante al óxido metálico para que pueda trabajar fácilmente con él”.

Alta contaminación

Incineradores, industrias, sistemas de calefacción y vehículos son algunas de las fuentes contaminantes que diariamente emiten a la atmósfera gases como monóxido de carbono, dióxido de azufre o plomo, sustancias que afectan la salud de las personas y el medioambiente.

Según la Organización Mundial de la Salud (OMS), cada año mueren 2 millones de personas debido a la contaminación del aire, especialmente en las grandes ciudades, provocando enfermedades cardiacas, asma o cáncer de pulmón.

El hollín es una aglomeración de partículas sólidas muy pequeñas compuestas por carbono impuro de color negro, generadas por la quema de madera, carbón, y en especial por los motores diésel usados en buses de servicio público, trenes, barcos y hasta equipos de construcción.

La contaminación provocada por los motores diésel ocurre por una combustión incompleta generada por la insuficiencia de oxígeno para que el combustible reaccione completamente, produciendo el hollín o carbonilla (compuesto principalmente de carbono), que tiene dos destinos: una parte sale a la atmósfera a través de los gases de escape y la otra se queda dentro del motor provocando daños internos.

Calcinación, lavado y recalcinación

En una primera etapa los óxidos de manganeso que se adaptarán en los ductos de escape en el motor se exponen a un método que consta de tres pasos: calcinación, lavado y recalcinación.

El proceso dura 48 horas e inicia con el sometimiento del permanganato de potasio a 400 ºC; después se retira para lavar las impurezas formadas en esta etapa y se vuelve a introducir en el horno, esta vez a una temperatura de 60 ºC, para finalmente ser recalcinado a 600 ºC.

El investigador Giraldo explica que “este proceso de síntesis se determinó según estudios previos. Sin embargo, arrojó mejores resultados para modular las propiedades que se pueden hacer a la aplicación específica como catalizador, para la combustión del hollín”.

Los óxidos se adhieren en un soporte elaborado en un material denominado alúmina, el cual facilita la impregnación y aplicación del producto en el filtro del automotor, por el cual suben los gases de escape que salen a la atmósfera.

En contacto

Tras ser impregnados en el filtro, los óxidos inician su trabajo: retener el hollín e iniciar su proceso de degradación, posible debido a la temperatura que maneja el sólido al entrar en contacto con el contaminante.

“Sin la presencia del catalizador, la carbonilla comienza a quemarse a los 600 ºC, temperatura que no es tan fácil de alcanzar, contrario a lo que ocurre cuando el sólido está presente, pues la reacción se acelera rebajando la temperatura alrededor de 200 ºC”, dice el investigador.

Esto permite que el material que contiene partículas de carbono, perjudicial tanto para el medioambiente como para las personas, se transforme en dióxido de carbono, gas que no genera problemas respiratorios.

La investigación se encuentra en su tercera fase de pruebas piloto y con los resultados ya obtenidos se puede inferir que reducirá considerablemente la producción de carbonilla, ya que, según disposiciones nacionales, los límites de opacidad en las emisiones de vehículos, según el modelo, varían entre 50 y 35 %.

(Por: fin/LGH/MLA/LOF
)
N.° 82

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