Predicció d’emissions de dioxines i furans
Les dioxines i els furans són compostos químics que pertanyen a la família dels Contaminants Orgànics Persistents – COP. Es tracta de subproductes no desitjats que es generen fonamentalment en processos de combustió de materials, en processos industrials i en incineració de residus, entre d’altres. Són productes molt tòxics per als éssers vius, a nivells molt baixos, i persistents durant llargs períodes de temps, podent-se acumular en els teixits dels organismes vius.
Un dels focus d’emissió d’aquests compostos són les plantes incineradores de residus sòlids urbans o RSU, un dels reptes mediambientals més significatius que hem d’assumir com a societat – en el conjunt de la UE es generen de l’ordre de 500 kg de RSU per persona i any – . Es tracta, a més, d’una gestió que ha de ser adaptada a la filosofia d’economia circular adoptada per la UE en la seva agenda 2030.
La formació de dioxines i furans es veu afavorida especialment en les etapes de degradació tèrmica dels residus en la zona de postcombustió, on tant el mateix procés d’incineració com el de neteja dels gasos produïts afavoreixen la formació de les dibenzo-p-dioxines i dels dibenzofurans policlorats (PCDD/Fs). Amb uns Valors Límits d’Emissió – VLE permesos extremadament baixos, aquestes famílies de molècules són molt complexes d’analitzar en continu i en temps real durant el procés d’incineració i de neteja de gasos d’escapament.
És en aquest context on el Dr. Damià Palmer ha dut a terme la seva tesi doctoral a IQS, en la qual ha establert un model matemàtic de predicció de l’emissió de PCDD/Fs en processos d’incineració i poder controlar els problemes mediambientals associats a aquests. Sota el títol Predicció de l’emissió de dioxines i furans en processos de degradació tèrmica de residus, la tesi ha estat realitzada al grup GESPA – Grup d’Enginyeria i Simulació de Processos Ambientals d’IQS School of Engineering, sota la direcció del Dr. Jordi Díaz i del Dr. Oriol Pou.
Model de predicció d’emissió en processos d’incineració
A partir del model matemàtic desenvolupat en aquesta tesi doctoral, és possible predir l’emissió a l’atmosfera de dioxines i furans considerant els següents paràmetres: la composició del residu o el contingut en metalls i clor i les variables del procés d’incineració, com són la temperatura i el contingut d’oxigen.
Totes les dioxines i furans classificats com a COP – 210 molècules en total – no tenen la mateixa toxicitat. Per tal de no haver de considerar el global de totes elles, i com a simplificació del model, el Dr. Palmer va realitzar una selecció prèvia de disset congèneres de PCDD/F, la formació dels quals es considera linealment independent. La selecció es va realitzar amb un conjunt de dades procedents de mostres d’origen industrial i, posteriorment, es va validar i ampliar amb mostres d’experimentació de laboratori, aquesta darrera part en col·laboració amb el grup d’investigació REMAN – Residus, Energia, Mediambient i Nanotecnologia – de la Universitat d’Alacant.
El model matemàtic de predicció d’emissions ha estat dissenyat mitjançant la combinació de dos models: el primer és un model cinètic de formació dels PCDD/Fs, per al qual es va emprar un forn tubular, considerant paràmetres com la ràtio d’oxigen necessari per a la combustió i el temps de residència.
El segon és un model del procés d’incineració per tal de predir les emissions atmosfèriques – utilitzant ASPEN/HYSYS –, que permet determinar tot el balanç de matèria i energia i convertir les quantitats de PCDD/Fs generades (en massa produïda per massa de residus incinerada) en emissions atmosfèriques (en massa de contaminant produïda per volum de gas de combustió emès en condicions normals).
En definitiva, el model de predicció dissenyat pel Dr. Palmer aporta una solució al control de les emissions de dioxines i furans en processos de combustió, per tal de poder disposar de dades d’aquestes emissions en temps real per al seu control, quan no és possible la seva lectura en continu.
Publicacions relacionades
Damià Palmer, J.Oriol Pou, Jordi Diaz-Ferrero, Lucinio Gonzalez-Sabater, Multiple linear regression based congener profil·le correlation to estimate teh toxicity (TEQ) and dioxin concentration in atmospheric emissions, Sci. Total Environ. 622-623, 510-516 (2018), https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2017.11.344
Damià Palmer, J Oriol Pou, Lucinio Gonzalez-Sabaté, Jordi Diaz Ferrero, Juan A. Conesa, Núria Ortuño, New models used to determine the dioxines total amount and toxicity (TEQ) in atmospheric emissions from thermal processes, Energies 12 (23), 4434 (2019) http://dx.doi.org/10.3390/en12234434
Juan A. Conesa, Núria Ortuño, Damià Palmer, Estimation of industral emissions during pyrolisisi and combustion of diferent wastes using laboratory data, Scientific reports 10, 6750 (2020); https://www.nature.com/articles/s41598-020-63807-w
Damià Palmer, Josep Oriol Pou, Jordi Diaz Ferrero, Juan A. Conesa, Kinetics of the formation and destruction of PCDD/Fs in a laboratory furnace, Chemposphere 276, 130175 (2021); http://dx.doi.org/10.1016/j.chemosphere.2021.130175
Aquesta tesi ha estat finançada a través del programa d’Ajuts Predoctorals IQS per a la realització de tesis doctorals.
