1 BONDADES AMBIENTALES DEL GAS NATURAL EN LA COMBUSTION Victor Arroyo Chalco Ingeniero Químico – CIP 38007 Consultor energético y ambiental de CINYDE S.A.C. victor.arroyo@cinydesac.com INTRODUCCION Cuando se proyectan instalaciones de combustión, (p.e. calderas, hornos, secadores, motores diesel, etc.), incluso en las existentes, la selección del tipo de combustible a ser empleado, juega un papel importantísimo no solo por su disponibilidad; sino también por el costo de la energía entregada (US$/millón Btu) y sus implicancias ambientales, porque al fin y al cabo cualquier combustible quemado en presencia de aire se transforma en gases potencialmente contaminantes que son evacuados a la atmósfera. Esto último es muy importante cuando existe una reglamentación ambiental que establece claramente los niveles máximos permisibles de emisión para cierto tipo de gases contaminantes como son : el Dióxido de Azufre (SO2), Oxidos de Nitrógeno (NOx), Monóxido de Carbono (CO), Hidrocarburos (HC) y partículas principalmente. En muchos casos para cumplir con los niveles permisibles no basta con optimizar la combustión o depurar los gases de emisión; sino recurrir al uso de otro combustible más limpio. Es por ello que es importante tener en consideración el tipo de combustible a emplearse desde una óptica ambiental y en un horizonte a largo plazo. Habida cuenta de que el gas natural de Camisea estará disponible en Lima a partir de agosto del año 2004 resulta necesario evaluar el uso de este combustible como una interesante alternativa energética para la industria y otros sectores. CARACTERÍSTICAS DE LOS COMBUSTIBLES Y SU COMBUSTIÓN Los combustibles comerciales disponibles en el país en la actualidad para uso industrial son en orden de importancia: los residuales (Residual 5, Residual 6 y Residual 500), el Diesel 2 , GLP (Gas licuado de petróleo) y el carbón mineral. En términos generales la relación C/H, el contenido de Nitrógeno combinado y la dificultad de combustión se incrementa a medida que nos desplazamos en la siguiente serie : Gas → Diesel → Residuales → Carbón De esta manera cuando se quema un combustible, a mayor relación C/H mayores son las emisiones de Dióxido de Carbono (CO2), gas cuya concentración en la atmósfera viene incrementándose desde hace varias décadas. Algunos científicos pronostican que si se mantiene una tendencia creciente de la concentración de CO2, se produciría lo que se denomina “efecto invernadero”o calentamiento global de la tierra. En condiciones normales la atmósfera contiene cierta cantidad de CO2 que permite atravezar la radiación de onda corta proveniente del sol. Dicha radiación es absorbida en parte por la tierra, y cuando se enfría la irradia como radiación infrarroja que es absorbida en parte por el CO2 presente en la atmósfera, lo cual garantiza que la temperatura de la tierra y la atmósfera inferior se mantengan en las condiciones que se han conocido por siglos. De incrementarse la concentración de CO2 en la atmósfera, este componente absorbería mayor radiación infrarroja proveniente de la tierra provocando una elevación de la temperatura media (2 a 3 °C) de la tierra, lo cual ocasionaría cambios climáticos y daños a los ecosistemas que serían catastróficos (algunos científicos creen que los cambios climáticos ya han empezado a producirse). Por ejemplo una combustión con 20% de exceso de aire produce los siguientes concentraciones de CO2 en el gas de chimenea: 2 COMBUSTIBLE Gas natural Diesel - 2 Residual - 6 Carbón CO2 (% vol) 9.6 12.9 13.8 16.6 Asimismo a mayor contenido de Nitrógeno en el combustible, se incrementan las emisiones de Oxidos de Nitrógeno (NOx), que una vez en la atmósfera producen lluvia ácida. Los NOx asi como el SO2 (producido en la combustión cuando el combustible contiene Azufre), son gases que mediante reacciones fotoquímicas y en presencia de humedad en la atmósfera superior se transforman en ácidos que precipitan a tierra con la lluvia. Esta precipitación acidifica las aguas superficiales (rios, lagos, etc), daña la vegetación, los suelos y los bienes materiales, lo cual constituye un serio problema en muchos países. Por último, el proceso de combustión, para lo cual es necesario reunir tres requisitos básicos como son una adecuada proporción aire-combustible, íntima mezcla aire-combustible y suficiente aporte de calor; también es influenciado por el tipo de combustible que se quema. En virtud de que el gas esta compuesto por moléculas de los diversos constituyentes, puede mezclarse muy íntimamente con el aire y producir una combustión rápida y muy limpia o baja en emisiones de Monóxido de Carbono (CO), Hidrocarburos (HC) y partículas de hollín. En el otro extremo el carbón se encuentra subdividido en partículas relativamente grandes por lo cual la mezcla no es tan íntima, la velocidad de combustión es más lenta e incompleta, provocando mayores emisiones de CO, HC y partículas. Por ejemplo en el caso de calderas de vapor, las emisiones de gases contaminantes varían en función del tipo de combustible empleado, tal como lo muestra el Cuadro No.1. Este cuadro nos muestra claramente las bondades ambientales del gas natural cuando se comparan diferentes combustibles. Cuadro Nº 1 Emisiones de gases en calderas PARAMETRO SO2 (ppm) NOx (ppm) CO (ppm) Indice de Bacharach EMISIONES EN FUNCION DEL COMBUSTIBLE Carbon Residual-6 Diesel-2 Gas natural 250 - 400 200 -300 <100 <20 300 - 400 230 - 260 100 - 110 90 - 100 400 - 600 100 - 200 50 - 100 <10 4-6 3-4 1-2 0 En el caso del Perú, el gas natural descubierto es de calidad comparativamente mejor al de otros países en virtud de que no contiene prácticamente Azufre y compuestos nitrogenados que favorecerían la formación de SO2 y NOx (no térmico) respectivamente. Por otro lado la experiencia demuestra que el uso del gas natural como combustible implica menores costos de mantenimiento y paradas de plantas con los consiguientes ahorros para las empresas. Bajo este punto de vista se concluye que la luz de las legislaciones ambientales que se están implementando, el análisis técnico-económico de la conveniencia de un determinado sistema de combustión, la disponibilidad de fuentes energéticas en el futuro entre otros factores; es necesario tener en cuenta al gas natural como una alternativa interesante de suministro energético