¿Qué son los hidrocarburos?
Un hidrocarburo es un compuesto orgánico formado únicamente por átomos de hidrógeno y carbono. Son híbridos del grupo 14, lo que significa que contienen hidrógeno, así como átomos del grupo del carbono 14; carbono, silicio, germanio, estaño y plomo. El carbono tiene 4 electrones, lo que significa que tiene que hacer exactamente 4 enlaces para ser estable. Otro tipo de hidrocarburos son los hidrocarburos aromáticos, que incluyen alcanos, cicloalcanos y compuestos basados en alquinos. Los hidrocarburos pueden formar compuestos más complejos, como el ciclohexano, uniéndose a sí mismos. Esto se conoce como catenación.
Hidrocarburos comunes:
- Metano(CH4)
- Etano(C2H6)
- Propano(C3H8)
- Butano(C4H10)
- Pentano(C5H12)
- Hexano(C6H14)
¿Dónde se encuentran los hidrocarburos?
Casi todos los hidrocarburos se encuentran de forma natural en los crudos, como el petróleo y el gas natural. Como el petróleo crudo está hecho de materia orgánica descompuesta, es abundante en átomos de hidrógeno y carbono. También están presentes en diferentes árboles y plantas, y forman un pigmento natural llamado caroteno, que se encuentra en las zanahorias y en las hojas verdes. La mayor parte del caucho natural crudo, el 98%, está compuesto por un polímero de hidrocarburo; éste se forma cuando se forma una molécula en forma de cadena, compuesta por muchas unidades unidas entre sí.
¿Para qué se utilizan los hidrocarburos?
Los hidrocarburos son el compuesto orgánico más utilizado en el planeta, y el principal componente de los COV. Se les considera la fuerza motriz de la civilización moderna, ya que componen los combustibles fósiles. Estos combustibles se utilizan para la combustión, concretamente en aplicaciones de calefacción y combustible para motores. Los hidrocarburos como el propano y el butano se utilizan en linternas, encendedores, parrillas y como combustible para unidades de combustión interna. El pentano es otro hidrocarburo común. Cuando se satura, el pentano se convierte en un líquido a temperatura ambiente; este líquido se utiliza como disolvente orgánico, combustibles para el transporte y limpiadores. Los hidrocarburos líquidos se clasifican en función de sus propiedades de combustión, en relación con el octanaje; es decir, la gasolina para la combustión interna en los motores de coches, camiones y cortacéspedes. Las moléculas de hidrocarburos ligeramente más grandes, conocidas como queroseno, combustible para aviones, gasóleo y aceite para calefacción. Cuanto más grandes son los hidrocarburos, más grueso es el compuesto. Los hidrocarburos grandes suelen utilizarse como lubricantes para motores y grasas. Si son más espesos, forman una sustancia parecida a la cera o el alquitrán, que se suele utilizar en la construcción de carreteras y en los tejados.
La mayoría de los hidrocarburos mencionados anteriormente son el resultado del craqueo térmico y la destilación fraccionada de los aceites crudos. Pero otra fuente muy común es el procesamiento industrial del etanol, para producir etileno. El etileno producido se utiliza para la síntesis industrial de otros hidrocarburos.
¿Por qué son preocupantes los hidrocarburos?
Por sí solos, los hidrocarburos no suponen ningún riesgo. Sin embargo, cuando se exponen a la luz solar y/o a los óxidos de nitrógeno, sufren una reacción química. Es bien sabido que las emisiones y la contaminación creadas por el ser humano en esta era industrial son peligrosas, y los hidrocarburos constituyen una gran parte de estos compuestos dañinos. Los hidrocarburos son el principal componente del petróleo crudo, los gases naturales y la mayoría de los pesticidas. Todas estas sustancias contribuyen al efecto invernadero y al agotamiento de la capa de ozono. También reducen la capacidad fotosintética de las plantas, aumentan las tasas de cáncer en los seres humanos y en los animales, y aumentan el riesgo de enfermedades respiratorias. El más conocido y peligroso de los hidrocarburos son los vertidos de petróleo. Los vertidos de petróleo destruyen la vida vegetal marina y matan y ponen en peligro a cientos de miles, si no millones, de animales cada año.
¿Cómo tratamos los hidrocarburos?
Dado que los hidrocarburos son uno de los compuestos más comunes utilizados en los procesos industriales y en la quema de combustibles, existen varias formas de destruirlos o reducirlos.
La primera sería a través de la biofiltración. La biofiltración es el proceso de utilización de la oxidación biológica natural para la destrucción y eliminación de COV, olores e hidrocarburos. En pocas palabras, la biofiltración es la degradación de sustancias orgánicas e inorgánicas por parte de microorganismos. El aire fluye a través de lo que se denomina un lecho de medios empaquetados que hace que los contaminantes se transfieran a una fina biopelícula en la superficie de los medios empaquetados. Los microorganismos se alojan en la micropelícula y degradan los contaminantes. Los usos más comunes de la biofiltración, los bioscrubbers y los biooxidantes incluyen el procesamiento de aguas residuales, la captura de COV en la escorrentía superficial y la oxidación microbiótica de los contaminantes del aire.
Otra forma de tratar los hidrocarburos sería con una Unidad de Combustión de Vapor o Antorcha. Una unidad de combustión de vapor (VCU), o antorcha, es un sistema de reducción utilizado para la destrucción de hidrocarburos líquidos volátiles, contaminantes atmosféricos peligrosos (HAP) y compuestos orgánicos volátiles (VOC). Este sistema se utiliza a menudo en lugar de una antorcha abierta, debido a los recientes cambios en la normativa sobre radiación de vapor y emisiones visibles. Los VCU se consideran una opción más segura y económica que las antorchas abiertas. Siendo un diseñador innovador de sistemas ambientales de bajo flujo, sónicos, de antorcha de utilidad y más, Gulf Coast Environmental Systems puede proporcionarle una solución de antorcha de gas rentable y llave en mano que satisfará con creces cualquier requisito.
Los absorbedores de carbono son otra forma común de eliminar los hidrocarburos. En un adsorbedor de carbono, una corriente de proceso contaminada fluye a través de un lecho de carbono activado. El carbón elimina los COV de la corriente de proceso y los absorbe, reteniéndolos en la superficie y en sus poros. El aire libre de COV se expulsa a la atmósfera. El carbón es un gran adsorbente de materiales orgánicos como los COV de bajo peso molecular. Cuando el lecho de carbón ha alcanzado su capacidad, los COV concentrados se desorben en un flujo de vapor a baja presión y se reciclan o se envían a un oxidante térmico para su destrucción.
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Otros artículos de la serie del GCES «Reducción de contaminantes atmosféricos peligrosos» son:
Parte 1: BTEX es un acrónimo que significa benceno, tolueno, etilbenceno y xilenos.
Parte 2: Reducción del cloro
Parte 3: NOx es la familia de compuestos químicos contaminantes del aire, los óxidos de nitrógeno.
Parte 4: El plomo también se conoce (incorrectamente) como mercurio porque a menudo se encuentran juntos
Parte 5: Lavadores de aire industriales para el tratamiento del amoníaco
Parte 6: SOx, los compuestos de moléculas de azufre y oxígeno que incluyen el monóxido de azufre, el dióxido de azufre y el trióxido de azufre
Parte 7: Hidrocarburos – Metano, etano, propano, butano, pentano, hexano
Parte 8: Metil Mercaptano – Metil Mercaptano, también conocido como Metanotiol
Parte 9: H2S – Sulfuro de hidrógeno altamente corrosivo
Parte 10: Sulfuro de dimetilo – Metiltiometano
Parte 11: Ácido sulfúrico – H2SO4
Parte 12: Óxido de etileno – EtO
Parte 13: PFAS como contaminantes emergentes