Poluanți atmosferici: Ce sunt ei, de ce îi reducem, unde se găsesc și cum îi abordăm?

Poluanții atmosferici care sunt, de asemenea, denumiți în mod obișnuit poluanți atmosferici periculoși, HAP și substanțe toxice din aer sunt acei poluanți despre care se știe că au un impact grav asupra sănătății sau efecte negative asupra mediului. Legea privind aerul curat impune EPA să reglementeze poluanții atmosferici toxici proveniți de la categorii de instalații industriale. Acest lucru se face în două etape, prima fiind bazată pe tehnologie, în cadrul căreia sunt create standarde pentru controlul emisiilor de substanțe toxice din aer provenite din industrie. Vârful acestor standarde este denumit BACT, Best Available Control Technologies (cele mai bune tehnologii de control disponibile) și aici excelează GCES în calitate de furnizor de soluții de control al poluării.

În condițiile în care EPA se concentrează pe reducerea 187 poluanți atmosferici toxici de la emisie, există o listă nesfârșită de poluanți atmosferici periculoși pe care avem sarcina de a-i reduce pentru clienții noștri, pentru mediu și pentru viitor. În seria noastră despre poluanții atmosferici, vom trece în revistă ce sunt poluanții atmosferici, de ce îi reducem, unde se găsesc și cum sunt distruși.

Partea 1 din Reducerea poluanților atmosferici periculoși: BTEX

BTEX: BTEX este un acronim care semnifică benzen, toluen, etilbenzen și xileni. Acești compuși sunt compuși organici volatili (COV) care se găsesc în petrol și în produsele petroliere, cum ar fi benzina. Să defalcăm fiecare dintre acești COV și să explorăm de ce îi reducem.

Ce este benzenul? Benzenul, C6H6, este considerat unul dintre produsele petrochimice elementare, cu o combinație moleculară de șase atomi de carbon și un atom de hidrogen. Deoarece conținutul său este format numai din atomi de carbon și hidrogen, este clasificat ca o hidrocarbură. Benzenul este incolor și foarte inflamabil, cu un miros dulceag.

Unde se găsește benzenul? Benzenul este utilizat în principal la fabricarea altor substanțe chimice, inclusiv etilbenzen, cumen, ciclohexan, nitrobenzen și alchilbenzen, etilbenzenul fiind cel mai frecvent. Etilbenzenul este utilizat la fabricarea polimerilor și a materialelor plastice, cum ar fi polistirenul și EPS. Benzenul poate fi găsit, de asemenea, în fenol, acetone pentru rășini și adezivi, nailon, cauciucuri, lubrifianți, coloranți, detergenți, medicamente, explozivi și pesticide. Având în vedere toate aceste utilizări, trebuie să explorăm în continuare necesitatea reducerii.

De ce reducem benzenul? Distrugem benzenul înainte de a-l evacua în aer deoarece, în ciuda numeroaselor sale utilizări, este un carcinogen uman. Agenții cancerigeni sunt definiți ca fiind orice substanță care este un agent direct implicat în producerea cancerului. Benzenul a fost, de asemenea, asociat cu insuficiența măduvei osoase, anemia aplastică, leucemia acută, sindromul mielodisplastic, leucemia limfoblastică acută și leucemia mieloidă cronică. În 1948, American Petroleum Institute a declarat că „se consideră în general că singura concentrație absolut sigură pentru benzen este zero”. Deoarece benzenul se găsește în benzină și în combustibilii pe bază de hidrocarburi care sunt utilizați practic peste tot, expunerea la acesta a devenit o problemă globală de sănătate, iar la GCES ne angajăm să fim o parte a soluției.

De asemenea, în BTEX se află și toluenul. Toluenul, cunoscut și sub numele de Toluol, este un COV care face parte din categoria hidrocarburilor aromatice.

Ce este toluenul? Toluenul, CH3, este un lichid insolubil în apă care este incolor și are un miros care este asociat cu cel de diluant pentru vopsele. Este un derivat monosubstituit al benzenului care are vânzări la nivel mondial de peste 25 de miliarde de dolari americani.

Unde se găsește toluenul? Utilizat pe scară largă ca materie primă industrială, precum și ca solvent, toluenul este un produs chimic foarte inflamabil. Toluenul se găsește în mod natural la niveluri scăzute în țiței și este un produs secundar al producției de benzină, precum și al producției de cocs din cărbune. Purificarea se face în timpul unei separări finale prin orice proces de distilare sau de extracție cu solvent utilizat pentru substanțele aromatice BTEX. Toluenul, care este utilizat la fabricarea spumei poliuretanice, a trinitrontoluenului (TNT) și a unui număr de medicamente sintetice, este materie primă pentru diizocianatul de toluen și un precursor pentru alte substanțe chimice. De asemenea, este utilizat ca solvent pentru vopsele, diluanți pentru vopsele, materiale de etanșare cu silicon, cauciuc, cerneală de tipar, adezivi, cleiuri, lacuri, tăbăcitori de piele și dezinfectanți. Ca și combustibil Toluenul este utilizat ca un amplificator de cifră octanică în benzină pentru motoarele cu combustie internă, ca și combustibil pentru motoarele în doi și patru timpi, în amestecuri de substituenți de combustibil pentru avioane și, poate cel mai cunoscut, în mașinile Honda de Formula 1. Aplicațiile alternative variază de la spargerea globulelor roșii pentru a extrage hemoglobina în experimentele de biochimie și ca ciment în trusele de polistiren, deoarece poate fi aplicat cu precizie cu ajutorul unei pensule fără grosimea adezivilor, pentru a numi doar câteva.

De ce reducem toluenul? Atunci când este inhalat, toluenul provoacă oboseală, slăbiciune, confuzie, pierderi de memorie, pierderea poftei de mâncare, greață, pierderea auzului, pierderea vederii, inclusiv a culorii și comportament și acțiuni asemănătoare cu cele ale bețivului. Când expunerea este oprită, aceste simptome dispar adesea, deși nivelurile ridicate de inhalare provoacă amețeală, greață, somnolență, pierderea cunoștinței și chiar moartea. Expunerea poate fi folosită în scop recreativ ca inhalant și se știe că poate provoca leziuni neurologice grave, iar din 2007 era ilegală utilizarea, posesia și distribuirea în 24 de state pentru astfel de utilizări. Spre deosebire de COV-uri similare, cum ar fi benzenul, EPA afirmă că potențialul cancerigen al toluenului nu poate fi evaluat din cauza informațiilor insuficiente.

Etilbenzenul, a treia parte a BTEX, este cunoscut și sub numele de feniletan și metiltoluen. Este un lichid foarte inflamabil care este incolor și are un miros asemănător cu cel al benzinei, care este adesea descris ca fiind ușor dulceag.

Unde se găsește etilbenzenul? O componentă importantă a industriei petrochimice, etilbenzenul este un intermediar în producția de stiren, unul dintre cele mai comune materiale plastice. Deși 99% din etilbenzen este utilizat în producția de materiale plastice, există și alte utilizări pentru hidrocarbura aromatică monociclică, C6H5CH2CH3, inclusiv combustibil, solvent în cerneală, adeziv de cauciuc, lacuri și vopsele. Alte utilizări includ ca agent antidetonant în benzină pentru a reduce pocnirea motorului și pentru a crește cifra octanică.

De ce reducem Etilbenzenul? Pentru a răspunde la această întrebare trebuie să analizăm atât efectele asupra sănătății umane, cât și asupra mediului. Să începem cu sănătatea umană și să terminăm cu protecția mediului, domeniu în care experții GCES au proiectat soluții. Deși nu se așteaptă ca expunerea pe termen lung să aibă un efect negativ, Administrația pentru Sănătate și Securitate în Muncă din SUA (OSHA) limitează expunerea lucrătorilor la o medie de 100 ppm pentru o zi de lucru de 8 ore cu o săptămână de lucru de 40 de ore. Agenția Internațională pentru Cercetarea Cancerului a clasificat Etilbenzenul ca fiind un posibil carcinogen. Unele studii au constatat că expunerea la etilbenzen la șobolani și șoareci a dus la o incidență crescută a tumorilor. Efectele pe termen scurt la om includ sensibilitatea gâtului și a ochilor, precum și amețeli.

În mediul înconjurător Etilbenzenul se poate muta cu ușurință din apă în sol și se găsește mai ales sub formă de vapori în aer. Adesea eliberat în aer prin arderea cărbunelui, gazului și petrolului, etilbenzenul reacționează la lumina soarelui și ajută la producerea de smog. Deoarece nu se leagă cu nerăbdare de sol, se deplasează rapid în apele subterane și poate fi găsit adesea în puțuri de apă care se află în apropierea depozitelor de deșeuri sau a rezervoarelor subterane de stocare a combustibilului care au fost găsite cu scurgeri și a depozitelor de deșeuri.

Ce este xilena? Poate cea mai sigură dintre cele patru părți ale BTEX, xilena este o substanță petrochimică produsă prin reformare catalitică, precum și prin carbonizarea cărbunelui în timpul fabricării combustibilului, în special a combustibilului de cocs. Găsită în cantități mici în benzină și în combustibilii pentru avioane, xilena este produsă la o rată de câteva milioane de tone pe an, cele mai mari facilități de producție fiind în Singapore.

Unde se găsește xilena? Xilena este principalul procuror al acidului tereftalic și al tereftalatului de dimetil, ambii monomeri utilizați în producția sticlelor de plastic din polietilen tereftalat și a hainelor din poliester. 98% din producția de xilen este destinată produselor menționate anterior, existând și alte aplicații, inclusiv ca solvent în industria tipografică, a cauciucului și a pielăriei. Componentă frecventă a cernelii, a cauciucului, a adezivilor, a diluanților pentru vopsele, a lacurilor, ca agent de curățare și chiar ca tratament de canal în stomatologie sau ca ingredient activ în produsele utilizate pentru curățarea ceară de urechi, utilizările pentru xilen sunt foarte largi. Din punct de vedere istoric, xilenul a fost folosit ca și compus chimic precursor pentru gazul lacrimogen folosit în Primul Război Mondial.

De ce se abuzează xilenul? În timp ce xilena are o toxicitate acută, unul dintre factorii săi mai îngrijorători este faptul că este foarte inflamabilă. Principalele efecte fizice ale expunerii la vaporii de xilen sunt efectele sale asupra sistemului nervos central. Simptomele pe termen scurt includ dureri de cap, amețeli, greață, vărsături, slăbiciune, iritabilitate și reduceri ale timpului de reacție. Expunerea la concentrații scăzute este reversibilă și nu se știe că provoacă daune permanente. Cu toate acestea, expunerea pe termen lung la niveluri scăzute de xilen a dus la scăderea echilibrului, a coordonării și a timpilor de reacție. Expunerea pe termen lung poate duce, de asemenea, la dureri de cap, iritabilitate, insomnie, agitație, depresie, oboseală, tulburări de concentrare, tremurături și chiar pierderi de memorie pe termen scurt. Se știe, de asemenea, că are efecte asupra pielii, fiind un iritant care îndepărtează pielea de uleiuri și, din acest motiv, se recomandă ca persoanele care se confruntă cu expunerea profesională la xilen să poarte mănuși, pe lângă măști. Atunci când xilenul intră în mediul înconjurător, se întâmplă de obicei prin evaporare, care adesea se scurge în sol, în apele de suprafață și în apele subterane.

Cum reduce Gulf Coast Environmental Systems BTEX? Deoarece structura compușilor BTEX este formată doar din atomi de carbon și hidrogen, o simplă reacție de combustie va reduce compușii BTEX. Oxidarea termică este principala metodă pe care GCES o va recomanda pentru a reduce BTEX. În cazul în care este nevoie de o eficiență mai mare a distrugerii și de un cost de proprietate mai mic, oxidarea termică regenerativă poate fi, de asemenea, o alegere de reducere a emisiilor. Opțiunile suplimentare pot include un sistem de spălare.

TEORIA DE FUNCȚIONARE

Oxidare termică

Metoda de reducere a compușilor organici volatili (COV) într-un oxidator termic se învârte în jurul distrugerii termice. Procesul chimic al oxidării termice este destul de simplu; temperatura fluxului de evacuare este ridicată până la un punct în care legăturile chimice care țin moleculele împreună sunt rupte. COV din fluxul de evacuare al procesului sunt transformați în diverse combinații de dioxid de carbon (CO2), apă (H2O) și energie termică prin temperatura ridicată a camerei de ardere. Un oxidator termic standard cu foc direct este eficient în scenarii de distrugere ridicată.

Pentru situațiile care necesită o eficiență mai mică de distrugere și un cost mai mic de proprietate, oxidarea termică regenerativă poate fi, de asemenea, o alegere de reducere a emisiilor. În această situație, metoda de distrugere este tot oxidări termice, dar cu un oxidator termic regenerativ (RTO) sunt incluse în sistem două canistre de recuperare a energiei, care sunt utilizate ca și carcase pentru mediile ceramice de recuperare a căldurii. Mediile ceramice de recuperare a căldurii acționează ca un schimbător de căldură pentru sistem. Cele două canistre funcționează după un principiu de absorbție cu „pat oscilant”: care este principiul transferului prin două paturi prin utilizarea inversării fluxului. În utilizarea acestui principiu cu gresie ceramică, procesul se numește regenerare.

Articolele suplimentare din seria GCES „Reducerea poluanților atmosferici periculoși” includ:

Partea 1: BTEX este un acronim care înseamnă benzen, toluen, etilbenzen și xileni.

Partea 2: Reducerea clorului

Partea 3: NOx este familia de compuși chimici poluanți ai aerului, oxizi de azot.

Partea 4: Plumbul este cunoscut (incorect) și sub numele de mercur, deoarece se găsesc adesea împreună

Partea 5: Epuratoare de aer industriale pentru tratarea amoniacului

Partea 6: Epuratoare de aer industriale pentru tratarea amoniacului

Partea 6: Epuratoare de aer industriale pentru tratarea amoniacului

: SOx, compuși ai moleculelor de sulf și oxigen, inclusiv monoxidul de sulf, dioxidul de sulf și trioxidul de sulf

Partea 7: Hidrocarburi – metan, etan, propan, butan, pentan, hexan

Partea 8: Hidrocarburi – metan, etan, propan, butan, pentan, hexan

Partea 8: Metil Mercaptan – Metil Mercaptan, cunoscut și sub numele de metanethiol

Partea 9: H2S – Sulfură de hidrogen extrem de corozivă

Partea 10: Sulfura de dimetil – metiltiometan

Partea 11: Acidul sulfuric – H2SO4

Partea 12: Oxidul de etilenă – EtO

Partea 13: PFAS ca și contaminanți emergenți

.