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Usando Plasma no Termico
para Controlar Contaminantes del Aire
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EPA-456/R-05-006
Noviembre, 2005
Usando Plasma no Termico
para Controlar Contaminantes del Aire
Preparado por
Clean Air Technology Center (CATC),
centro de tecnologia del aire limpio
U.S. Environmental Protection Agency (EPA),
agenda de protection ambiental de EE.UU. (E143-03)
Research Triangle Park, North Carolina 27711
U.S. Environmental Protection Agency (EPA),
agencia de protection ambiental de EE.UU.
Office of Air Quality Planning and Standards, (OAQPS),
oficina de planeacion y normas de calidad del aire
Information Transfer and Program Integration Division (ITPID),
division de transferencia de information e integration de programas
Information Transfer Group (ITG),
grupo de transferencia de information (E143-03)
Research Triangle Park, North Carolina 27711
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LIMITE de responsabilidad
Este reporte ha sido revisado y aprobado para su publication por la Information Transfer
and Program Integration Division (ITPID), Division de transferencia de information e
integration de programas, de la Office of Air Quality Planning and Standards (OAQPS), Oficina
de planeacion y estandares de la calidad del aire, de la U.S. Environmental Protection Agency
(.EPA), Agencia de protection ambiental de EE.UU. La aprobacion no significa que el contenido
de este reporte refleje los puntos de vista y las politicas de la U.S. EPA La mention de nombres o
productos comerciales no intenta constituirse como ratification o recomendacion para el uso de
los mismos. Las copias de este informe estan disponibles en el National Technical Information
Service (NTIS), servicio national de information tecnica, del U.S. Department of Comer ce,
departamento de comercio de EE,UU., 5285 Port Royal Road, Springfield, Virginia 22161,
numero de telefono (800) 553-6847.
li
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PROLOGO
El Clean Air Technology Center (CATC), centro de tecnologia del aire limpio sirve como
fuente para todas las areas tecnologicas de prevention y control de la contamination del aire
emergente y existente, y provee el acceso publico a la information sobre su uso, eficacia y costo.
Adicionalmente, el CATC proporcionara datos al soporte tecnico, que abarca el acceso a la
fuente de conocimientos de la EPA, de las agendas gubernamentales y de otras entidades,
siempre que lo permitan los recursos, relacionadas con la viabilidad tecnica y economica, la
operation y mantenimiento de estas tecnologias.
Acceso al Publico e Intercambio de Informacion
Pagina Principal de Internet en la World Wide Web
http://www.epa.gov/ttn/catc
Comunicaciones
Linea de Informacion del CATC: (919) 541-0800 (Ingles)
Linea de Informacion de CATC/CICA: (919) 541-1800 (Espanol)
Numero sin Costo (800) 304-1115 (Espanol)
FAX: (919) 541-0242
Correo Electronico catcmail@epa.gov
Fuentes de Informacion
• Centro de Distribution de Informacion RACT/BACT/LAER
Solicitud, visualization y descarga de informacion que seleccione en
- Fuentes de Aplicaciones Tecnologicas Especificas
- Requisites Reguladores de la Contamination del Aire
• PRODUCTOS DEL CATC
descarga de informes tecnicos, informacion de costos y software
Programas y Centros Relacionados
• CICA - U.S.-Mexico Border Information Center on Air Pollution,
Centro de informacion sobre contamination del aire para la frontera
entre EE.UU. y Mexico
• Small Business Assistance Program (SBAP) - Programa de asistencia para
pequenas empresas
in
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RECONOCIMIENTOS
La realizacion de este boletin tecnico ha sido posible gracias a la diligente y persistente
intervention de Lindon Cox y Dexter Russell, empleados especializados en asuntos ambientales
del CATC. Lindon y Dexter realizaron un magnifico trabajo para identificar fuentes de
information, recopilar datos y lograr la realizacion de este boletin. El CATC expresa tambien su
agradecimiento a los utiles y oportunos comentarios, asi como a la aportacion de los siguientes
companeros evaluadores:
Ravi Srivastava
Air Pollution Prevention Control Division (APPCD),
Divi La realizacion de este boletin tecnico ha sido posible gracias a la diligente y
persistente intervention de Lindon Cox y Dexter Russell, empleados especializados en
asuntos ambientales del CATC, sion de control y prevision de la contamination del aire
National Risk Management Research Laboratory (NRMRL),
Laboratorio national de investigation sobre control riesgos
Office of Research and Development (ORD),
Oficina de investigation y desarrollo
EPA, EE.UU.
William Maxwell
Emission Standards Division (ESD),
Division de estandares de emisiones
Office of Air Quality Planning and Standards (OAQPS),
Oficina de planeacion y normas de la calidad del aire
Office of Air and Radiation (OAR),
Oficina de aire y radiation
EPA, EE.UU.
Adicionalmente, el CATC agradece a las personas, empresas e instituciones que
aportaron information sobre la utilization de la tecnologia de plasma no termico para preparar
este boletin tecnico. Los participantes se nombran en la section REFERENCIAS de este boletin.
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TABLA DE CONTENIDO
TOPICO Pagina
LIMITE DE RESPONSABILIDAD ii
PROLOGO iii
RECONOCIMIENTOS iv
TABLA DE CONTENIDO v
INTRODU C CION 1
EL PROCESO 3
^Que es el Plasma no Termico? 3
^Cual es el Avance en la Investigation y el Desarrollo del Plasma no Termico? . . . 4
Powerspan Corporation 4
BOC Gases 6
COSTOS DEL PLASMA NO TERMICO 9
CONCLUSIONES 10
REFERENCIAS 11
FIGURAS
1. Reactor de Plasma no Termico del Tipo DBD 3
2. Proceso Modificado de Powerspan 5
3. Proceso LoTOx de Ozono de BOC 6
TABLAS
1. DRE Tipica en Plantas Piloto Modificadas 5
v
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(Esta pagina se ha dejado en bianco intencionalmente)
vi
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Uso de Plasma no Termico para Controlar Contaminantes del Aire
INTRODUCTION
Este documento se refiere al tema de la utilization del plasma no termico para eliminar los
contaminantes de las emisiones. Probablemente es buena idea comenzar por definir lo que es el
plasma no termico. Tal como aprendimos en la escuela primaria, la materia existe en tres fases o
estados: solido, liquido y gaseoso (por ejemplo; el hielo, el liquido y el vapor son los tres estados
del agua). Lo que la maestra Bromley no explico es que existe un cuarto estado en el que puede
existir la materia. A este estado se le llama plasma, y se produce cuando las moleculas son
calentadas a temperaturas extremadamente altas. En temperaturas altas, los electrones en las
moleculas se excitan y aumentan su velocidad al punto en que abandonan su orbita, apartandose
de la influencia molecular. Tal como lo implica el nombre del plasma no termico, el plasma se
puede producir tambien a temperatura ambiente, si las moleculas son expuestas a un fuerte
campo magnetico. Abundaremos sobre esto mas adelante.
El plasma no termico existe desde hace mucho tiempo. Fue observado en un laboratorio
hace mas de ciento cincuenta anos. Durante mucho tiempo tuvo fama por producir ozono a
partir de aire y agua. Fue investigado a fondo, pero desde el punto de vista comercial, se le
considero meramente como una curiosidad de laboratorio. Parece ser que quien ha estudiado el
proceso del plasma no termico se ha sentido obligado a cambiar el nombre del proceso. Ha
recibido nombres tales como descarga de barrera dielectrica, corona de barrera dielectrica,
plasma de descarga silenciosa, corona de energia alta, plasma de haz electronico, destruction de
corona, oxidation electro-catalitica, descarga capilar, y Dios sabe cuantos nombres mas. Esta no
es una lista exhaustiva.
Bien, considerando que la presencia del plasma no termico ha sido practicamente de siempre,
y que casi todo mundo ha trabajado hasta el cansancio en el, <^por que de repente vuelve a
resurgir el interes? Se han presentado un par de eventos que forzaron a los investigadores a
reabrir los libros sobre el plasma no termico. El primero fue una ficha tecnica sobre el mercurio
publicada por la EPA EE.UU. el 14 de diciembre de 2000. Ademas de las fuentes de
identification del mercurio y sus efectos sobre la salud, la ficha contenia este comunicado: "La
EPA debe proponer reglamentaciones para controlar las emisiones de mercurio- y de cualquier
otro toxico del aire que la Agencia considere necesario - proveniente de plantas de energia a
carbon y aceite, antes del 15 de diciembre del 2003"1. Al momento en que la ficha tecnica fue
emitida, no existia un control consistente y fiable del mercurio. Sin embargo, se ha mostrado
que el plasma no termico convierte el mercurio primario en oxido de mercurio, que es un solido
y puede eliminarse mediante un filtro de tela o con un precipitador electrostatico (ESP)2.
El segundo evento se produjo cuando la Partnership for a New Generation of Vehicles,
Asociacion para la nueva generation de vehiculos, United States Department of Energy (U.S.
DOE), departamento de energia de EE.UU.3 initio el proyecto de desarrollo de tecnologias para
1
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construir un motor del tipo automotriz que pudiese alcanzar un rendimiento de combustible de
80 millas por galon. La buena noticia es que encontraron un motor que puede lograrlo. La mala
noticia es que las emisiones provenientes de este motor no cumplen con los limites permitidos
por las reglamentaciones vigentes. Ellos llamaron a este "nuevo" motor como el CI 1)1, por sus
siglas en ingles: Compression-Ignition, Direct-Injection Engine, motor de compresion-ignicion
por inyeccion directa. En el medio no cientifico se le conoce como motor diesel. La Asociacion
apoya el uso de un reactor del tipo de plasma no termico para limpiar las emisiones del CIDI y
esto ha impulsado a diversos grupos para comenzar a investigar y desarrollar un dispositivo de
control de plasma no termico para automoviles. Aun cuando este es un trabajo relevante, incide
en el campo de las fuentes motrices y no sera analizado en este documento.
Otros campos de investigacion sobre la posibilidad de uso del plasma no termico son:
• Pasteurization de alimentos liquidos (jugos de fruta, agua embotellada, leche, etc.)4.
• Abatimiento de olores en operaciones con ganado5.
• Disposition final/conversion de acumulaciones de Halon (supresores electricos comerciales
para incendios)6.
• Destruction de 1,1,1-Triclorometano7.
A1 igual que con las fuentes moviles de emisiones, la investigacion arriba citada esta mas alia
del alcance de este documento y no sera discutida aqui.
2
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EL PROCESO
^Que es el Plasma no Termico?
Cada uno esta familiarizado con la electricidad estatica que se produce cuando tomamos una
manija de puerta metalica despues de haber caminado por una alfombra. En terminos tecnicos,
la electricidad estatica es la descarga de electricidad que ocurre cuando el potencial (o sea, el
voltaje) excede el efecto de aislamiento del vacio de aire entre su dedo y la manija de la puerta.
El plasma no termico utiliza un reactor que produce un efecto similar. El reactor consiste de dos
electrodos (un electrodo se encuentra en la forma de una tuberia metalica y el otro electrodo es
un alambre de metal que recorre el centro) separado por un espacio vacio que se encuentra
forrado por un material dielectrico relleno con cuentas de vidrio. A este tipo de reactor se le
denomina Dielectric Barrier Discharge (DBD) descarga de barrera dielectrica. Ver la Figura 1.
La emisiones fluyen dentro de la tuberia. Ocurre un fenomeno cuando el voltaje que pasa
por las cuentas sobrepasa el efecto de asilamiento de las mismas y se producen millones de
micro descargas. La duration de estas descargas se mide en nanosegundos8. El ojo humano no
percibe las descargas individuates, pero el efecto global produce un resplandor silencioso. Este
efecto ocurrira unicamente cuando la fuente de energia es corriente alterna (CA). La DBD no
puede ser inducida con energia de corriente directa (CD) porque el acoplamiento capacitivo del
material dielectrico requiere de un campo de CA.
En este ambiente, ademas del disparo de electrones volando alii, los atomos son separados de
sus moleculas para transformarse en radicales libres. Dado que los radicales libres son altamente
reactivos, se recombinan rapidamente con otros atomos y/o moleculas para formar compuestos
nuevos. Usando como ejemplo el oxigeno, el estado normal del mismo es una molecula que
contiene dos atomos de oxigeno. Es por ello que su simbolo es 02. En un campo de DBD, las
Espacio Vacio Relleno con Cuentas de Vidrio
Electrodo
Corriente Alterna
Forro —
Dielectrico
Figura 1. Reactor de Plasma no Termico del Tipo DBD
3
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moleculas de oxigeno se dividen en dos atomos de oxigeno, 0+y 0+. El radical elemental de
oxigeno, que es muy reactivo, formara el ozono, 03, cuando el atomo radical de oxigeno
reaccione con una molecula normal de oxigeno (02).
Los radicales de oxigeno tambien reaccionan con otros compuestos. Por ejemplo, los
radicales de oxigeno reaccionan con monoxido de carbono (CO) para formar el bioxido de
carbono (C02) o bioxido de azufre (S02) para formar trioxido de azufre (S03); y con oxido de
nitrogeno (N0X) para formar acido nitrico (HN03) cuando hay presencia de humedad. El ozono
reaccionara tambien con particulas (hollin) pequenas (2,5 micrones) de carbono para formar el
dioxido de carbono, asi como tambien reacciona con mercurio elemental (Hg) para formar el
oxido de mercurio (HgO). La oxidation del mercurio elemental, provoca que este cambie su
estado de vapor a solido. El trioxido de azufre se hidroliza en acido sulfurico, cuando se le
expone a la humedad. Dependiendo de las concentraciones de los compuestos de nitrogeno y
sulfuro, este proceso es capaz de producir cantidades importantes de acidos minerales.
^Cual es el Avance en la Investigacion y el Desarrollo del Plasma no Termico?
Como se ha mencionado, existe mucha actividad (e impulso publicitario) en torno a los
procesos con plasma no termico, pero ^que esta sucediendo en realidad con esta tecnologia?
Mediante una busqueda en Internet se encontro a dos companias que han desarrollado procesos
en el nivel comercial. La siguiente es una description breve de sus esfuerzos hasta el momento.
Powerspan Corporation9 ha sido uno de los lideres en el desarrollo de tecnologia con plasma
no termico para el control de multiples contaminantes en la emisiones producidas por el
consumo de carbon en estaciones de energia. En 1998, Powerspan firm o un acuerdo con
FirstEnergy Corporation10 para disenar, construir y operar una planta piloto de $2.8 millones
con un reactor de plasma no termico, ademas de un wet electrostatic precipitator (WESP),
precipitador electrostatico humedo, para capturar particulados y neutralizar acidos en las
emisiones. Ellos ubicaron la planta en las instalaciones de R.E. Burger de FirstEnergy en los
alrededores de Shadyside, Ohio. Esta planta genera electricidad solamente mediante la quema
de carbon. La planta piloto fue disenada para tratar un flujo del uno por ciento, o de alrededor de
4,000 ft3/minn. (En terminos de centrales electricas, esto equivale a las emisiones de una
instalacion de 2 megavatios). Despues de dos anos de operaciones, la planta piloto arrojo ciertos
resultados, pero fue incapaz de lograr la eficiencia deseada en la reduction de los niveles
contaminantes. Ademas de esto, la presencia de acidos en el WESP produjo corrosion
importante y otros problemas de operation hasta el punto en el que el WESP se transformo en un
elemento con altos requerimientos de mantenimiento.
Durante el mes de junio del 2001, Powerspan recibio una donation de dos millones de
dolares del Department of Energy, Departamento de energia, para estudiar la capacidad de su
planta piloto para eliminar emisiones de mercurio. Con este patrocinio adicional, se instalo un
depurador de amoniaco en la linea de proceso, corriente arriba del WESP. Como resultado de
esta modification, fueron capaces de alcanzar las DRE verificadas12 de manera independiente
que se indican en la siguiente tabla.
4
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Con base en los resultados, la Ohio Coal Development Office, Oficina de desarrollo
carbonifero de Ohio, que forma parte del Ohio Department of Development, Departamento de
desarrollo de Ohio, Power span recibio una aportacion de $4.5 millones como ayuda para la
construction de una unidad de prueba valorada en $16.9 millones, con flujo de 50 megavatios en
la planta Shadyside de FirstEnergy durante el mes de junio del 200113.
CONTAMINANTE
DRE (eficiencia de
destruccion y
eliminacion)
Bioxido de azufre, S02
98%
Oxido de nitrogeno, NOv
90%
Particulado total, TPM
99.9 %
Particulado fino, PM,,
95%
Mercurio, HG
80 - 90 %
Tabla 1. DRE Tipica en Plantas Piloto Modificadas.14
El 10 de octubre del 2002, Power span anuncio sus planes para construir una unidad a escala
real de Oxidation Electro-catalitica de 510 MV en la Planta Sioux de AmerenUE localizada en el
condado de St. Charles, Missouri. Powerspan propone un proceso de tres etapas que abarca un
reactor de Dielectric Barrier Discharge (DBD), descarga de barrera dielectrica, seguido de una
unidad combinada de depuracion y absorcion de amoniaco para neutralizar y absorber la
formacion de acidos; y finalmente, un precipitador electrostatico humedo para eliminar la
formacion de nieblas y aerosoles en las emisiones. Ver la Figura 2.
Hacia la
Productos
Secundarios
a Recuperar
Chimenea
Desde al
Caldera
Unidad de
Depuracion
y Absorcion
deDos
Oxidaci6n
Electro-
Catalitica
Cinizas Voldtiles
a Recuperar
2nda
Etapa
1era
Etapa
ECO
Precipitador
Electostatico
Humedo
Precipitador
Electrostatico
Seco
Etapas
Figura 2. Proceso modificado de Powerspan
5
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El plan fue instalar la unidad de electro-catalytic oxidation {ECO), oxidacion electro-
catalitica, en la unidad numero dos de la Planta Sioux. Esta planta quema carbon en Power
River Basin {PRE), lecho fluidificado, y utiliza carbon bituminoso de Illinois como respaldo. El
contenido de azufre del carbon PRB es relativamente bajo, alcanzando entre el 0.06 y el 2.4 por
ciento. El contenido medio de sulfuro es del 0.48 por ciento17. Los planes eran comenzar con
una planta piloto para recabar los datos de diseno para la planta a escala real. El comienzo de la
construction de la planta a escala real fue programado para el invierno del 2003. La puesta en
marcha de la planta fue programada para la primavera del 2006. Dentro de los planes se
contemplo la realization de pruebas de rendimiento durante el ano posterior a la puesta en
marcha. El costo de todo el proyecto fue estimado en $416 millones. Los socios principales
solicitaron el co-financiamiento bajo el programa de Iniciativas para la Energia Carbonifera
Limpia del DOE.
En contactos posteriores con Powerspan se supo que la oferta de financiamiento por parte del
DOE no tuvo exito. Ellos no pueden proceder sin el financiamiento y el proyecto esta parado
hasta que encuentren financiamientos alternativos para el mismo. Durante la conversation, se
supo que el trabajo continua en la unidad de escala comercial (50 MV) en las instalaciones de
FirstEnergy en East Lake. Se espera que esta planta este en linea a finales del otono del 2003.
BOC Gases19 ha autorizado20 un proceso que utiliza ozono para reducir contaminantes en una
camara de reaction. Despues que los contaminantes son convertidos a un estado alta oxidacion,
se hidrolizan y eliminan con un depurador caustico. BOC le a asignado a este proceso el nombre
de proceso LoTOx. Ver la Figura 3.
Chimenea
Emisiones Limpias hacia la chimenea
Depurador
Caustico
Reciclaje del Depurador
Corrlente de Desllzamlento
De Emisiones
Oxygen ((%)
Hacia el Tratamiento
De Aguas Residuales
Ozone (03)
NO. Reactor
Figura 3. Proceso LoTOx de Ozono de BOC
6
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El proceso utilizado por BOC tiene algunas diferencias respecto al de Powerspan y a otros
procesos de plasma no termico. En primer lugar, utiliza oxigeno de grado industrial en lugar de
oxigeno, en la corriente de emisiones. El reactor de ozono se describe como reactor de
"descarga corona". Descarga Corona es otro nombre que recibe el plasma no termico. El reactor
de ozono es autonomo y esta situado en el exterior del conducto que transporta las emisiones.
Otra diferencia es que ellos operan monitores continuos para NOx y las lecturas son utilizadas
para igualar las tazas / razones de flujo de oxigeno / ozono a las concentraciones de Nox en las
emisiones. BOC esta comercializando este proceso como tecnologia de control primario de
NOx. En su documentation hacen referenda al "control de multiples contaminantes", pero no
aportan mas detalles.
El California Air Resources Board (CARB), consejo de recursos de aire de California,
financio parcialmente un proyecto de prueba del proceso LoTOx en un horno de reverbero de
plomo secundario operado por Quemetco, una subsidiaria de RST Corporation, localizada en
City of Industry, CA. La demostracion fue terminada hacia finales del 2001 .BOC ha publicado
un reporte sobre el proyecto de demostracion y el CARB publico este informe en su sitio Web21.
Condiciones de la Prueba Piloto de Quemetco:
Tasa del flujo de emisiones
Temperatura de entrada
NOx de entrada Hasta
S02 de entrada
02 de entrada
CO de entrada
Resultados de la Prueba Piloto de Quemetco:
Temperatura Optima de Operacion
Tiempo Optimo de Residencia
Elimination de NOx
Conclusiones de la Prueba Piloto de Quemetco:
• El proceso LoTOx de BOC remueve efectivamente entre el 80 y el 95 % de los NOx.
• La utilization del proceso LoTOx le permite al operario de la instalacion optimizar el
proceso de combustion para alcanzar las condiciones de costo-efectividad del
quemador
sin considerar la generation de NOx.
Como resultado del proyecto de demostracion, se le asigno a BOC un contrato para
instalar una unidad de proceso LoTOx a escala real en la planta de Quemetco en City of Industry,
CA22. No fueron reveladas las dimensiones, los costos de capital y los costos de operacion.
Hasta 3,000 ft3/min
150 a 250 grados F
500 ppmvs
Hasta 5,000 ppmvs
20 al 25%
0 a 100 ppmvs
175 grados F
4 segundos
DRE de 80 al 95%
7
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En otra situation, la Ohio Coal Development Office (OCDO), oficina de desarrollo de
carbon de Ohio, aporto el 65 por ciento del capital para instalar una unidad LoTOx de $6.3
millones en el Medical College of Ohio, colegio medico de Ohio23. El proyecto incluye dos
procesos: LoNOx para el control de NOx y materia particulada y el Rapid Absortion Process
(RAP), proceso de absortion rapida(otro proceso licenciado por HOC) para el control del dioxido
de sulfuro. Los controles son para calderas con capacidad de 25 megavatios quemando carbon
Ohio con contenido de un 3 por ciento de azufre.
De acuerdo con documentation de la Compania BOC, la unidad esta disenada para
remover alrededor del 90 por ciento de NOx en las emisiones de gases. El proceso RAP utiliza
una mezcla de cal inyectada en el gas de combustion para capturar S02 y un filtro de tela
(camara de sacos) para eliminar las particulas de sulfato de calcio. De acuerdo con la compania,
tambien esta disenado para una Destruction Removal Efficiency (DRE), eficiencia de remocion
de destruction, del 90 por ciento24. Se ha estimado el costo-efectividad en un rango de $1,700 a
$1,950 por tonelada de NOx eliminado25.
En junio de 2001, BOC anuncio que ha instalado, puesto en marcha y autorizado una
unidad LoTOx en la planta de J & L Sepcialty Steel en Midland, PA. Los detalles sobre la
instalacion son muy vagos. Sin embargo, Robert Ferrell, Vicepresidente de Desarrollo
Comercial de BOC dijo: "Fuimos capaces de modificar el sistema para lograr un nivel mas alto
de control del que se habia anticipado originalmente. Hemos podido reducir las emisiones de
NOx por mas de un 95 por ciento"26. No fueron disponibles costos o numeros sobre las
capacidades.
Mediante una busqueda posterior en la base de datos del RBLC de la EPA se encontro
que por lo menos dos plantas mas en EE.UU. estan utilizando (o planean utilizar) el proceso
LoTOx de BOC en sus instalaciones. Estas plantas son Lion Oil Company en El Dorado, AR y
Maratdn-Ashland Oil en Texas City, TX. Ambas plantas utilizan (o utilizaran) el LoTOx en sus
FluidizedBed Catalytic Cracking Units (FCCU), unidades de desintegracion catalitica en lecho
fluidizado para el control de NOx. Los resultados sobre condiciones y rendimientos de
operation no estan disponibles.
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COSTOS DEL PLASMA NO TERMICO
El problema para determinar el costo de una nueva tecnologia de control es la falta de
information publica. Lo mismo ocurre con el plasma no termico.
Se encontro una referenda sobre costos en un articulo del "Boletin informativo de FGD
& DeNOx"2i que describe la tecnologia LoTOx de BOC instalada en el Medical College of Ohio.
La declaration exacta concerniente al costo-efectividad fue que "el costo-efectividad para la
elimination de NOx utilizando LoTOx en una unidad de generation electrica de 200 MV de
consumo de carbon con Flue-Gas De sulfur ization (FGD) , desulfuracion de gas-combustible,
existente fue estimada entre $1,700 y $1950 por tonelada de NOx eliminado".
Desafortunadamente, la fuente de este estimado, el porcentaje de DRE, el tipo de horno, y un
numero de otras variables no fueron identificadas.
En otro articulo, escrito por un empleado29 de BOC, indico, "se han evaluado los costos
de capital (recuperation) y los costos de operation del sistema {LoTOx) en sistemas de diversos
tamanos y (ellos) caen dentro de los costos normales por tonelada de NOx eliminado en
tecnologias para tratamiento posterior a la combustion en aplicaciones no destinadas al servicio
publico". Esta information, desafortunadamente, no es muy util porque en un documento
publicado por NESCAUM30 el rango de costo-efectividad para eliminar NOx es de entre $390 y
$5,450 por tonelada de NOx. El costo-efectividad depende en gran medida de la situation de
cada instalacion. Esto abarca sus equipos de control existentes, la amplitud de las modificaciones
necesarias para instalar equipo de control nuevo y el grado de DRE requeridas para lograr los
resultados deseados.
Aparentemente, la tecnologia LoTOx no es efectiva para eliminar multiples
contaminantes. De hecho, en la instalacion arriba citada (el Colegio Medico de Ohio), fue
necesario que BOC instalara otro de sus procesos licenciados para eliminar dioxidos de azufre
(SOx) del mismo flujo de emisiones en el que fue empleado el LoTOx. El proceso de SOx se
denomina como Rapid Absorption Process (RAP), proceso de absorcion rapida y utiliza una
mezcla de cal inyectada en el gas de combustion caliente antes del filtro de tela. El calor del gas
de combustion seca la cal mientras que el SOx es absorbido en la cal. La cal contaminada es
removida del flujo de gas mediante un filtro de tela.
No fueron aportadas cifras de costo-efectividad en los expedientes publicos para el
proceso de Powerspan.
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CONCLUSIONES
Se llego a las siguientes conclusiones con base a la information obtenida durante la
investigation sobre el plasma no termico.
1. Parece ser que la tecnologia con plasma no termico funciona en la reduction de ciertos
contaminantes provenientes de emisiones. Sin embargo, la tecnologia se encuentra aun en etapa
prematura de desarrollo. El costo de control y las eficiencias del control deben ser
documentados y publicados por una tercera parte impartial.
2. El control de multiples contaminantes parece ser posible con el uso del proceso de
Powerspan.
3. Es probable que los costos de capital y de operation para una instalacion Have en mano no
sean accesibles y pueden ser determinados unicamente por la instalacion y operation de una
planta piloto en una instalacion especifica.
4. Hasta que sea publicada mas information, LoTOx de BOC debe considerarse como una
tecnologia para el control de un solo contaminante (NOx).
10
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Referencias
1. Ficha tecnica de la EPA EE.UU., "Reglamentacion de la EPA para plantas con consumo de
carbones y aceites con emisores de mercurio y otos toxicos atmosfericos", 14 de diciembre del
2000.
2. "Tecnologia de oxidation electro-catalitica aplicada por FirstEnergy Corp para la elimination
de mercurio y elementos de rastro provenientes de gases de combustion", Dr. Christopher R.
McLaron, Powerspan Corp., y Michael L. Horvat, PE, JD, FirstEnergy Corp.
3. Publication de U.S. Department of Transportation's Office of Advanced Automotive
Technologies, Oficina de tecnologia automotriz avanzada del Departamento de transporte de
EE.UU., "Uso de un Reactor de Plasma no termico para reducir emisiones de NOx de motores
(TI)P\ abril de 1999. Con la asociacion de Pacific Northwest National Laboratory, Oak Ridge
National Laboratory, Lawrence Livermore National Laboratory, Ford Motors, General Motors
y Daimler Chrysler Corporation.
4. Universidad de Minnesota, "Pasteurization con plasma no termico de alimentos liquidos", por
5. Deng et al., presentado en el Congreso Internacional Anual de Tecnologia de Alimentos 2003,
Chicago.
5. "Plasma no termico para el control de olores del ganado", Roger Ruan, et al, Univesity of
Minnesota, Biosystems & Ag Engineering Dept., departamento de biosistemas e ingenieria
agricola, abril de 1998.
6. U.S. Army Research Laboratory / Los Alamos National Laboratory, et al, "Procesamiento y
conversion quimica del Halon con plasma no termico", A. W. Mizolek, et al, Conferencia de
trabajos tecnicos alternativas con Halon, 27 de abril de 1999.
7. University of Illinois, "Destruction de 1,1,1-Triclorometano con plasma no termico", Sandeep
Agnihotri.
8. Ficha tecnica, "Fundamentos y aplicaciones de la descarga de barrera dielectrica", Ulrich
Kogelschata, ABB Corporate Research, Ltd., Baden, Suiza, 24 de mayo del 2000.
9. Powerspan Corporation, 54 Old Bay Road, New Durham, NH, 03855. Stephanie Procopis,
Directora de ventas. (603) 859-2500 Ext. 20.
10. FirstEnergy Corporation, Akron, Ohio. El cuarto inversionista-propietario mas grande
nacional de sistema electrico, prestando servicio a 4.3 millones de clientes en Ohio,
Pennsylvania y New Jersey.
11
-------
11. Aviso tecnico, "Elimination de mercurio con base en plasma no termico", National Energy
Technology Laboratory, Laboratorio national de tecnologia energetica, 2000.
12. Analisis de cumplimiento del aire, PO Box 41156, Cleveland, OH, 44141-0156, (216) 525-
0900.
13. Extracto publico sobre la "demostracion comercial de 50 MV la tecnologia de oxidation
electro-catalitica II para la elimination de NOx, S02, materia particulada y mercurio", informe
anual 2001 del Ohio Department of development, departamento de desarrollo de Ohio.
14. Testimonio de Frank Alix, Presidente y Director ejecutivo de Powerspan Corporation ante el
Congreso de los Estados Unidos, la Casa de Representantes, el Subcomite de Energia y Calidad
del Aire, "Opciones Futuras para la Generation de Electricidad a partir del Carbon", 24 de junio
de 2003.
15. AmerenUE, St. Louis, MO, (800) 552-7582. UE significa Union Electric. AmerenUE es una
subsidiaria de Ameren, que fue constituida con la fusion de Union Electric y CIPSCO en 1997.
16. Boletin de prensa de Powerspan, "Powerspan y AmerenUE proponen la instalacion a escala
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17. Documento profesional de encuestas geologicas de EE.UU., "Calidad del carbon y
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18. Conversation telefonica ente Dexter Russell, EPA y Stephanie Procopis, Directora de
Mercadotecnia, Powerspan Corporation, 15 de agosto de 2003. (603) 859-2500, Ext. 20.
sprocopi s@powerspan. com
19. BOC Gases, 575 Mountain Avenue, Murray Hill, NJ 07974. Contacto: Kristina Schurr,
Comunicaciones Corporativas (908) 771-1510. kristina.schurr@us.gases.boc.com
20. BOC licencio un proceso de Low Temperature Oxidation (LTO), oxidation a baja
temperatura desarrollado por Cannon Technology, 510 Constitution Blvd., New Kensington, PA
15068. www.lto.com
21. California Air Resources Board, "Proyecto de demostracion del sistema de oxidation a baja
temperatura en RSTQuemetco, Inc " www.arb.arb.gov/research/icat/projects/boc.htm 8 de
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22. Boletin de prensa deBOC Gases, "Quemetco selecciona el sistema LoTOx deBOC para
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23 .Medical College of Ohio, o , 3000 Arlington Avenue, Toledo, OH 43614. (419) 383-4000.
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25. "6Existen combinaciones de tecnologias para SOx/NOx que sean de costo-efectividad?",
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26. "Sistema LoTOx NOx de BOC comisionado en J & L Specialty Steel; se reporto un
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(NESCAUM), Estados del noreste para la gestion coordinada del uso del aire, junio 1998.
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United States
Environmental Protection
Agency
Office of Air Quality Planning and Standards
Air Quality Strategies and Standards Division
Research Triangle Park, NC
Postal information in this section where appropriate.
Publication No. EPA-456/R-05-006
November 2005
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