pág. 8711
LA APLICABILIDAD DE LAS TORRES DE
ABSORCIÓN DE GASES EN EL CONTROL DE
EMISIONES INDUSTRIALES: UNA REVISIÓN
BIBLIOGRÁFICA
THE APPLICABILITY OF GAS ABSORPTION TOWERS IN
INDUSTRIAL EMISSION CONTROL: A LITERATURE REVIEW
Washington Jair Cabrera Palacios
Universidad Técnica de Machala, Ecuador
Martha Cristina Espinoza Aguirre
Universidad Técnica de Machala, Ecuador
Dennis Brigitte Lazo Chica
Universidad Técnica de Machala, Ecuador
Angie Lilibeth Ulloa González
Universidad Técnica de Machala, Ecuador
Wilson Patricio León Cueva
Universidad Técnica de Machala, Ecuador
pág. 8712
DOI: https://doi.org/10.37811/cl_rcm.v8i3.12033
La Aplicabilidad de las Torres de Absorción de Gases en el Control de
Emisiones Industriales: Una Revisión Bibliográfica
Washington Jair Cabrera Palacios1
wcabrera3@utmachala.edu.ec
https://orcid.org/0009-0007-1406-0513
Universidad Técnica de Machala
Ecuador
Martha Cristina Espinoza Aguirre
mespinoza14@utmachala.edu.ec
https://orcid.org/0009-0003-9394-611X
Universidad Técnica de Machala
Ecuador
Dennis Brigitte Lazo Chica
dlazo1@utmachala.edu.ec
https://orcid.org/0009-0003-4196-5933
Universidad Técnica de Machala
Ecuador
Angie Lilibeth Ulloa González
aulloa3@utmachala.edu.ec
https://orcid.org/0009-0000-0680-6273
Universidad Técnica de Machala
Ecuador
Wilson Patricio León Cueva
wleon@utmachala.edu.ec
https://orcid.org/0000-0002-5474-430X
Universidad Técnica de Machala
Ecuador
RESUMEN
La absorción de gases es crucial para reducir las emisiones atmosféricas de industrias que
contribuyen significativamente a la contaminación del aire. Sin embargo, gran parte de la
información disponible sobre este tema es antigua y puede no ser citable. Este artículo de revisión
bibliográfica tiene como objetivo recopilar y sintetizar información actualizada sobre las torres
de absorción de gases, proporcionando una referencia moderna para investigadores y académicos.
La metodología incluyó la búsqueda de literatura en bases de datos científicas como Springer
Link, Elsevier, MDPI, Google Académico, y ResearchGate, seleccionando estudios publicados
entre 2017 y 2024 en inglés y español en el caso de los artículos científicos. Se seleccionaron,
revisaron y analizaron 31 fuentes relevantes entre las que comprenden artículos científicos, libros
y demás documentación. Los resultados destacan la efectividad de las torres de absorción en
diversas aplicaciones industriales y su importancia en la mitigación de la contaminación
atmosférica. Las implicaciones de esta revisión subrayan la necesidad de adoptar y optimizar estas
tecnologías para cumplir con las normativas ambientales y mejorar la calidad del aire.
Palabras clave: absorción de gases, torres de absorción, emisiones industriales, gases
contaminantes, control de contaminación
1
Autor principal.
Correspondencia: wcabrera3@utmachala.edu.ec
pág. 8713
The Applicability of Gas Absorption Towers in Industrial Emission
Control: A Literature Review
ABSTRACT
The gas absorption is crucial to reduce atmospheric emissions from industries that contribute
significantly to air pollution. However, much of the available information on this topic is old and
may not be citable. This literature review article aims to compile and synthesize up-to-date
information on gas absorption towers, providing a modern reference for researchers and
academics. The methodology included literature search in scientific databases such as Springer
Link, Elsevier, MDPI, Google Scholar, and ResearchGate, selecting studies published between
2017 and 2024 in English and Spanish in the case of scientific articles. Thirty-one relevant sources
including scientific articles, books, and other documentation were selected, reviewed, and
analyzed. The results highlight the effectiveness of absorption towers in various industrial
applications and their importance in air pollution mitigation. The implications of this review
highlight the need to adopt and optimize these technologies to comply with environmental
regulations and improve air quality.
Keywords: gas absorption, absorption towers, industrial emissions, gaseous pollutants, pollution
control
Artículo recibido 18 mayo 2024
Aceptado para publicación: 21 junio 2024
pág. 8714
INTRODUCCIÓN
La revolución industrial marcó el comienzo de un crecimiento exponencial en el desarrollo
tecnológico, económico y social, mejorando significativamente la calidad de vida. No obstante,
este progreso también ha generado problemas ambientales graves, afectando recursos vitales
como el agua, el suelo y, en particular, el aire (Bravo-Calle et al., 2021; Olvieros et al., 2022).
El aire, que permite la dispersión de gases y partículas, sufre graves la contaminación derivada de
la quema de combustibles fósiles, utilizada principalmente para producir energía. Esta actividad
libera sustancias nocivas como el dióxido de carbono (CO2), monóxido de carbono (CO), dióxido
de azufre (SO2) y óxidos de nitrógeno (NOx). Algunos de estos compuestos son gases de efecto
invernadero que contribuyen al calentamiento global, mientras que otros son precursores de
aerosoles atmosféricos que, a pesar de tener un efecto de enfriamiento, resultan altamente tóxicos
y están asociados con la muerte prematura de millones de personas anualmente (Shindell & Smith,
2019). Otras industrias tales como la química, la petroquímica y la minería metálica y no metálica
también generan aspectos ambientales que contaminan el recurso aire (H. Yang et al., 2018).
Ante estas circunstancias, la absorción de gases surge como una herramienta para reducir la
liberación de gases tóxicos y nocivos hacia la atmósfera, cumpliendo así con las normativas
ambientales respectivas para cada región y actividad industrial a la vez que se garantiza la
responsabilidad ambiental por parte de las industrias.
El propósito de este artículo es recopilar y sintetizar los conceptos principales de las torres de
absorción de gases y las aplicaciones que estas tienen en las industrias cuyas actividades aportan
más a la contaminación atmosférica, en vista de que una buena parte de la data disponible sobre
el tema ya cuenta con una antigüedad considerable y puede dejar de ser citable en algunos casos.
Por tanto, los autores buscan actualizar la información para que pueda ser usada como referencia
por los escritores de futuras investigaciones.
METODOLOGÍA
Se plantea una investigación del tipo descriptivo mientras que el diseño de investigación usado
para el desarrollo de este artículo fue de carácter documental de revisión, en el cual se incluyeron
buscadores digitales como: Springer Link, Elsevier, Google Scholar, Web of Science,
pág. 8715
ResearchGate, MDPI, SciencieDirect, Mendeley, bibliotecas virtuales y revistas científicas con
el fin de obtener acceso a las fuentes de información necesaria y fidenigna. La selección de
información contenida en artículos científicos cumplía con un lapso de 8 años entre 2017 y el
2024 para los artículos más relevantes y de años anteriores para los de tipo complementario. Del
mismo para la selección de libros no se requirió años específicos debido a que algunos de los
textos tienen varios años de antigüedad pero que la información que contienen es fundamental
para este trabajo. El idioma seleccionado fue en español e inglés, las palabras claves de búsqueda
fueron, “Absorción de gases”, “Torres de absorción”, “Torres de lavado de gases”, “Aplicaciones
industriales de torres de absorción”, “contaminación atmosférica” para la búsqueda en español, y
“Pollution”, “scrubbers”, “absorption”, “Gas washing towers”, “Gas absorption”, “Industrial
Applications” en el caso del idioma inglés.
Se extirpó información detallada referente al tema, autores, año de publicación, metodología,
revisiones de literatura y conclusiones emitidas que brindan información sobre absorción de
gases, torres de absorción, columna de platos, torres empacadas, aplicaciones industriales,
contaminación ambiental aquella información que no presentaba estos términos eran excluidos.
De las 60 fuentes de información se eliminaron 10 por duplicación de datos. Considerando los
criterios de exclusión se evaluó el título, fecha de publicación, resumen y conclusión de los
artículos científicos, de los que 10 se eliminaron por no cumplir 8 años de publicación, y 9 por
decisión de autores. Finalmente se seleccionaron 31 fuentes de información que cumplían los
requisitos de búsqueda. Después se descargó el texto completo y se analizó cada uno.
pág. 8716
Gráfico 1. Diagrama de búsqueda y selección de información científica para desarrollo del
articulo por revisión bibliográfica
Fuente: Autoría propia
RESULTADOS Y DISCUSIÓN
Principios de funcionamiento de las torres de absorción de gases
La absorción de gases es una operación unitaria basada en la transferencia de masa que tiene lugar
cuando una mezcla de gases entre en contacto con un líquido que puede disolver uno o varios
componentes de dicha mezcla, dejándola libre de los gases absorbidos por el líquido (McCabe et
al., 2007; Wankat, 2008). Para que la absorción tenga efecto, una fracción del gas debe no ser
soluble en el líquido usado, esto suele ser nombrado como “inerte” y es el producto del proceso
de absorción. La fracción del gas que sí es absorbida por el líquido suele recibir la denominación
de “soluto de interés”.
Las torres de absorción o columnas de absorción son equipos cilíndricos altos que se usan para
absorción de gases. Están diseñadas para maximizar el área de contacto entre el gas y el líquido,
lo que facilita la transferencia de masa del soluto desde la fase gaseosa a la fase líquida. Para ello,
pág. 8717
se emplea una sustancia líquida que tiene una alta afinidad con el componente deseado. El equipo
se compone de un tanque de alimentación de solvente, una columna de absorción, un tanque para
recolectar el solvente usado, un baño frío y un humidificador (INTECMO S.A.S., 2017).
La mezcla gaseosa que contiene el soluto entra en contacto con el líquido absorbente dentro de la
torre o columna de absorción. El método más común y efectivo para la absorción es el flujo a
contracorriente, en el que el gas fluye en dirección opuesta al líquido.
Se difunde el soluto desde la fase gaseosa hacia la fase líquida debido a la diferencia de
concentración entre ambas. La fuerza que impulsa la transferencia de masa es la diferencia de
potencial químico del soluto entre las dos fases. Luego, el soluto se disuelve en el líquido
absorbente, formando una solución. La solubilidad del soluto en el líquido es un factor importante
que determina la eficiencia del proceso de absorción. El líquido absorbente, ahora rico en soluto,
se retira de la parte inferior de la torre de absorción y se envía a un proceso de regeneración donde
se separa el soluto del absorbente, el cual se recircula a la torre para ser reutilizado. El soluto
recuperado puede ser un producto final o un intermedio en otro proceso (Salazar, 2000).
Tipos de torres de absorción
Torres de spray o de rocío
Se emplea en operaciones a gran escala, especialmente para la eliminación de partículas
contaminantes de los gases de combustión en centrales térmicas y otros procesos industriales.
Estas torres no suelen tener relleno en su interior y se las recomienda cuando se busca una perdida
baja de carga y cuando existe presencia de partículas en suspensión en la corriente gaseosa
entrante, es decir que puede manejar corrientes de gas que contienen presencia de partículas como
polvo, entre otros (Salazar, 2000).
El solvente líquido ingresa al sistema mediante boquillas de aspersión colocadas en la parte
superior de la estructura, donde el líquido se atomiza en finas gotas distribuyéndose
uniformemente dentro de la torre y el gas que contiene el componente absorbedor ingresa por la
parte del fondo del sistema.
pág. 8718
Gráfico 2. Estructura de una torre de rocío
Fuente: (Marcilla Gomis, 1999).
Columnas de platos
Las columnas de platos operan bajo el principio de contracorriente, donde el gas y el líquido
fluyen en direcciones opuestas. En el interior del equipo se encuentran unas superficies planas
llamadas platos que dividen la torre en partes o también conocido como etapas (Valiente Barderas,
2010). Cada plato es como una etapa de equilibrio en la que los componentes gaseosos se
incorporan al líquido absorbente (Noguera, 2023).
Gráfico 3. Absorción con columna de platos
Fuente: (McCabe et al., 2007).
El líquido se introduce por la parte superior y desciende por gravedad a través de estos platos los
cuales tienen como función retener cierta cantidad de líquido en su superficie, mientras que el gas
ingresa en la columna por su parte inferior y sube a través de los platos, asegurando un buen
pág. 8719
contacto entre las fases. El líquido presente en cada plato se desplaza al siguiente a través de un
rebosadero situado en el borde o extremo de cada plato. En este plato se mezclan ambas corrientes,
permitiendo la transferencia de materia. Se utiliza dos tipos de variaciones de platos los cuales
son:
• Platos perforados
Los platos perforados son placas circulares generalmente fabricadas en metal, como acero
inoxidable o aluminio. Poseen una gran cantidad de orificios o perforaciones distribuidas
uniformemente por toda su superficie.
El gas asciende burbujeando a través de los orificios en los platos perforados, sobre los cuales
fluye la fase líquida. El líquido permanece en la superficie de cada placa porque la energía cinética
del gas ascendente impide que el líquido fluya por los agujeros. La profundidad de líquido en
cada plato se mantiene constante mediante un vertedero de salida que canaliza el exceso de líquido
hacia el plato inferior. Este proceso se repite en cada nivel de platos que exista en la columna de
absorción, hasta que el líquido alcanza el fondo del equipo (Valiente Barderas, 2010).
Gráfico 4. Detalle de una torre de platos perforados
Fuente: (Geankoplis, 1998).
Platos de válvula
Los platos de válvula son una evolución de los platos de perforados. En este diseño, hay una
válvula que puede moverse verticalmente para ajustar el área de apertura de cada orificio. Esta
característica permite que la válvula se abra con la presión del gas en ascenso, lo que evita la fuga
pág. 8720
de líquidos solventes a través de los orificios, especialmente cuando se trabaja con bajas presiones
de vapor. Debido a sus ventajas y eficacia, esta configuración es ampliamente empleada
(Geankoplis, 1998).
Gráfico 5. Válvulas representativas. a) Glitsch tipo A-1. b) Koch tipo A. c) Koch tipo T.
Fuente: (Marcilla Gomis, 1999).
Torres rellenas o empacadas
Estas torres contienen en su interior varios elementos solidos pequeños que son ligeros,
económicos y químicamente inertes con la fase circulante, es decir, no reaccionan con los
componentes involucrados. Estos elementos se distribuyen dentro de la columna al azar,
manualmente o de manera ordenada y estructurada. La torre contiene una parrilla que soporta el
relleno y un separador de nieblas que captura las gotas que el gas podría arrastrar al salir del lecho
(UnADM, 2021). El líquido se dispersa deslizándose por la superficie de estos elementos sólidos,
entrando en contacto íntimo con el gas circulante en dirección opuesta.
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Gráfico 6. Flujos y características de absorción para torres empacadas
Fuente: (Geankoplis, 1998).
Un buen empaque se caracteriza por una alta proporción de espacios vacíos respecto al volumen
total aparente de la pieza, con valores deseables entre el 60% y el 90%. Esto proporciona un
amplio espacio de contacto entre fases (líquida y gaseosa) mientras que también minimiza las
pérdidas de presión en la torre. Los empaques deben estar fabricados con materiales económicos,
duraderos y que retengan muy poco líquido. Existen varios tipos de rellenos desarrollados para
este propósito, entre los más usados y/o conocidos tenemos los siguientes:
a) anillos Raschig
b) anillo metálico Pall
c) anillo plástico Pall
d) montura Berl
e) montura de cerámica Intalox
f) montura plástica Super Intalox
g) montura metálica Intalox.
pág. 8722
Gráfico 7. Empaques comunes en torres
Fuente: (McCabe et al., 2007).
Salazar (2000) destaca que las columnas empacadas son adecuadas para materiales altamente
corrosivos, líquidos muy espumantes y situaciones que requieren una caída de presión muy baja,
como columnas de gran o pequeño diámetro y en operaciones a escalas pequeñas. La elección del
tipo de empaque se basa en la resistencia mecánica y a la corrosión, la capacidad para manejar
los flujos requeridos, eficiencia de la transferencia de masa y costo. Manifiesta que las columnas
de platos pueden ser más económicas para operaciones a gran escala, especialmente cuando las
velocidades del líquido son tan bajas que el empaque no se humedecería adecuadamente, o donde
las velocidades del gas son tan bajas que puede producir dispersión axial. Las columnas de platos
son necesarias cuando se requiere enfriamiento intermedio y cuando necesiten menos
susceptibilidad al ensuciamiento por sólidos.
UnADM (2021) añade que las columnas de platos permiten una manipulación más sencilla de los
sólidos que las columnas rellenas. Las velocidades del gas y del líquido en los platos suelen ser
más altas que las que existe a través del relleno, lo que proporciona un efecto de barrido y
mantiene despejadas las aberturas de la bandeja. Los sólidos tienden a acumularse en los huecos
del medio, dejando menos espacio para que se asienten, lo que hace que los platos sean más fáciles
de limpiar.
Marcilla (1999) presenta una comparación directa en costos y eficiencia operativa. Esto significa
que, aunque el relleno es más caro que el plato en sí, la diferencia de coste no es demasiado
pág. 8723
grande. Las diferencias en la altura de la columna también suelen ser insignificantes si las
velocidades de flujo son tales que las eficiencias están cerca de su valor máximo. Normalmente,
los platos se utilizan en columnas de gran diámetro que constan de más de 20 o 30 etapas.
Los tres autores coinciden en que tanto las columnas empacadas como las de platos tienen
aplicaciones específicas dependiendo de las condiciones operación y del tipo de material
utilizado. Las columnas empacadas son ideales para aplicaciones que requieren baja caída de
presión y manejo de materiales corrosivos o espumantes, las columnas de platos son utilizadas
para operaciones a gran escala, manejo de sólidos, y cuando hay más flexibilidad en las
condiciones operativas.
Diseño y operación de las torres de absorción
Las torres de absorción de gases, lavado de gases o simplemente “scrubbers”, son equipos en los
que tiene lugar la operación unitaria mencionada de forma continua. Para el diseño y construcción
de las scrubbers se debe tener en cuenta distintos factores como, por ejemplo; lograr el máximo
contacto entre la fase líquida y gaseosa aumentando el tiempo de residencia de ambas sustancias
dentro de la torre lo que beneficia a la eficiencia de la operación (Wu et al., 2017).
Una de las variables más importantes consideradas al diseñar una torre es la altura del relleno o
empaque en el caso de las torres empacadas y el número de platos necesarios para las torres de
lavado gaseoso con platos. Estas dos corresponden a los dos tipos de torres de absorción de gases
más comúnmente usados debido a su elevada eficiencia, cercana al 100% (Kempner et al., 1970).
El flujo de gas, que debe calcularse y manejarse para asegurar una óptima interacción entre las
fases gaseosa y líquida, son otros factores que los fabricantes comerciales consideran. De igual
manera, los perfiles de temperatura a lo largo de la torre son monitoreados para mantener
condiciones ideales que maximicen la eficiencia del proceso de absorción. Además, la
concentración del soluto de interés en la mezcla gaseosa y en el líquido absorbente es muy
importante, sobre todo si se contempla la recirculación del absorbente. Todo lo mencionado
garantiza que los scrubbers operen de manera eficiente y efectiva, adaptándose a las necesidades
específicas de cada aplicación industrial (Klepik, 2024).
pág. 8724
Funcionamiento de la torre
El gráfico 8 muestra un diagrama simplificado de una torre de absorción de gases. Primero el
líquido absorbente es rociado mediante boquillas, o algún sistema de distribución similar, desde
la parte superior de la torre y dejado caer por fuerza de gravedad. En principio este líquido tiene
nula concentración del soluto de interés, sin embargo, al aplicar scrubbers en grandes industrias
se suele optar por recircular el líquido por lo que tiene presencia de la sustancia absorbida, aunque
en muy baja concentración, esto mejora la efectividad del proceso de absorción (Akbar &
Ghiaasiaan, 2004).
Después, el gas que contiene el soluto de interés es introducido a la torre desde la parte inferior
por medio de una tubería, lo cual permite que el gas por su baja densidad tienda a ascender y en
algún punto empiece a tener contacto directo con el líquido absorbente. Dependiendo de la torre,
este contacto se prolonga en el tiempo gracias al contacto físico del líquido y el gas con los platos
instalados o el empaque usado dentro de la torre. O sea que, independientemente del tipo de
estructura que se tenga en la torre, se quiere lograr que el tiempo en el que líquido y el gas
intercambian la sustancia deseada sea el más largo posible para garantizar un alto grado de
absorción.
Una vez el líquido y el gas superan la interfase de la torre cada uno sale de esta por lados distintos
y con condiciones diferentes a las que ingresaron al proceso. El líquido se recoge en la parte
inferior de la torre y se desecha o recircula según el tipo de absorción que se efectúe como se
mencionó anteriormente. La concentración del soluto de interés en este líquido saliente es superior
comparado con el líquido entrante, debido a que la mayor parte del soluto que se encontraba en
el gas ahora se encuentra disuelto en él. Lo contrario pasa con el gas, que sigue ascendiendo hasta
abandonar el equipo por la parte superior con una concentración muy inferior comparada con la
del gas entrante. Es así como el scrubber cumple su función.
pág. 8725
Gráfico 8. Diagrama de una torre de absorción
Fuente: (Klepik, 2024).
Modelo de operación
Como se mencionó previamente, uno de los parámetros básicos a ser estudiados para el diseño de
una torre de absorción es el cálculo de etapas o platos que deben instalarse para un proceso. El
equipo debe configurarse según varios parámetros como el tipo de componentes a separar, la
concentración del soluto de interés y los flujos de materia. El método de McCabe-Thiele es el más
usado para calcular el número de etapas de una torre de absorción de platos, así como de otros
procesos de separación (Wankat, 2008).
Para calcular el número de etapas reales que debe tener una torre de absorción, necesitamos el
número de etapas teóricas y es aquí donde se usa el método de McCabe-Thiele. A continuación,
las variables a considerar:
Fase líquida
- L0 = Flujo de líquido total entrante
- Ls = Flujo de líquido inerte (valor constante durante todo el proceso)
- X0 = Fracción de moles de soluto de interés sobre moles totales entrantes
- x0 = Fracción de moles de soluto de interés sobre moles de líquido inerte entrante
- Ln = Flujo de líquido total saliente
pág. 8726
- Xn = Fracción de moles de soluto de interés sobre moles totales salientes
- xn = Fracción de moles de soluto de interés sobre moles de líquido inerte saliente
Fase gaseosa
- Gn+1 = Flujo de gas total entrante
- Gs = Flujo de gas inerte (valor constante durante todo el proceso)
- Yn+1 = Fracción de moles de soluto de interés sobre moles totales entrantes
- yn+1 = Fracción de moles de soluto de interés sobre moles de gas inerte entrante
- G1 = Flujo de gas total saliente
- Y1 = Fracción de moles de soluto de interés sobre moles totales salientes
- y1 = Fracción de moles de soluto de interés sobre moles de gas inerte saliente
Gráfico 9. Variables del proceso de absorción
Fuente: Autoría propia.
Una vez calculadas las diferentes variables del proceso mediante balances de materia, es posible
trazar nuestra línea de operación. Pero para poder calcular el número de platos además de la línea
de operación necesitamos una curva de equilibrio, construida experimental para cada mezcla y a
diferentes concentraciones expresadas como presiones parciales mediante una tabla de datos.
Estas tablas suelen estar anexadas a diferentes libros sobre operaciones unitarias de separación
dependiendo de los tipos de ejercicios de resolución que estos presenten.
pág. 8727
Gráfico 10. Gráfica típica del método de McCabe-Thiele para absorción de gases
Fuente: (Ocon Gracía & Tojo Barreiro, 1970)
Cuando ya se tienen trazadas la curva de equilibrio y la línea de operación sólo resta unir mediante
líneas perfectamente horizontales y verticales en forma de escalones empezando desde el extremo
inferior de la línea de operación (x0) y terminando en el extremo superior de la misma (xn), tal y
como puede apreciarse en el Gráfico 10 siendo la parte superior de cada escalón representativa a
una etapa o plato. El número total de escalones determinará el número de platos teóricos, que
junto con el valor de la eficiencia nos ayudará a calcular el número de platos reales, es decir, los
que se deben instalar en el aparato, siguiendo la expresión a continuación:
𝑷𝒍𝒂𝒕𝒐𝒔 𝑹𝒆𝒂𝒍𝒆𝒔 = 𝑷𝒍𝒂𝒕𝒐𝒔 𝒕𝒆ó𝒓𝒊𝒄𝒐𝒔
%𝑬𝒇𝒊𝒄𝒊𝒆𝒏𝒄𝒊𝒂 ∗𝟏𝟎𝟎
Efecto de la presión
La capacidad y la eficiencia de las torres de absorción se ve mejorada cuando los equipos operan
a presiones más elevadas que la presión atmosférica (Iliuta & Larachi, 2019). Esto se debe a que,
según la Ley de Henry, la solubilidad de los gases en líquidos aumenta junto con la presión total.
Un ejemplo cotidiano de este fenómeno se observa en la industria de las bebidas carbonatadas,
como las gaseosas. Durante el proceso de producción, la presión en los envases se incrementa
hasta las 3 atm, lo suficiente para mantener el dióxido de carbono disuelto en el líquido. Esta alta
pág. 8728
presión asegura que el gas permanezca disuelto hasta que la bebida llegue en similares
condiciones a manos del consumidor (Giannattasio, 2023).
Aplicación de absorbedores en granjas porcinas: Mitigación de emisiones de NH3
En los sectores agrícolas en áreas de producción porcina genera grandes emisiones de amoniaco
(NH3), se destaca por ser considerado un contaminante significativo que tiene serios impactos
ambientales, incluyendo la acidificación del suelo, la eutrofización tanto terrestre como marina,
y la formación de partículas finas que perjudican la salud humana. El amoníaco es un subproducto
producido de la descomposición del estiércol en las granjas porcinas. Su volatilización aporta
significativamente a la contaminación atmosférica y la deposición de nitrógeno, que a su vez
provoca una serie de problemas ambientales. Entre ellos se incluyen:
• Acidificación del Suelo: El NH3 corresponde a la acidificación del suelo, afectando a la
biodiversidad y la productividad agrícola.
• Eutrofización: La acumulación de nitrógeno en los cuerpos de agua crea un crecimiento
desmedido de algas, lo que deteriora la calidad del agua y perjudica los ecosistemas
acuáticos.
• Formación de Partículas Finas (PM2.5 y PM10): El amoníaco (NH3) interactúa con
otros compuestos en el aire, generando partículas finas que son perjudiciales para la salud
humana, provocando problemas respiratorios y cardiovasculares.
Dos estudios recientes han explorado soluciones tecnológicas para mitigar estas emisiones en
granjas porcinas del sur de Europa, específicamente en Italia y España, mediante el uso de
depuradores secos y húmedos.
Depuradores Húmedos
El estudio realizado por (Ruiz-Colmenero et al., 2024) evalúa el uso de depuradores húmedos en
granjas porcinas en Italia y España. Los depuradores húmedos utilizan una solución ácida,
generalmente ácido sulfúrico o cítrico, para absorber el NH3 del aire que pasa a través del material
de embalaje rociado con esta solución. Este proceso convierte el NH3 gaseoso en una solución
líquida, reduciendo así su liberación a la atmósfera. Las ventajas de este tipo de depurador son la
alta eficiencia en la reducción de NH3 y otros contaminantes gaseosos y un menor riesgo para los
pág. 8729
trabajadores y animales cuando se utiliza ácido cítrico en lugar de ácido sulfúrico (Costantini et
al., 2020). En otro sentido, las desventajas que estos presentan van desde un alto consumo de
energía y recursos, lo que aumenta los impactos ambientales asociados con la producción y
transporte de ácido hasta la necesidad de infraestructura adicional y manejo especializado.
Ruíz-Colmenero et al. (2024) deducen que los depuradores húmedos son muy eficientes en
reducir NH3, logrando hasta un 90% de reducción en condiciones óptimas. Aunque el ácido cítrico
es menos eficiente que el ácido sulfúrico, es más seguro para trabajadores y animales. Sin
embargo, los depuradores húmedos consumen mucha energía y recursos, aumentando su huella
de carbono. Además, el manejo y transporte de ácidos presentan riesgos ambientales y de
seguridad. Implementar estos depuradores requiere una inversión inicial alta y costos operativos
elevados debido al uso continuo de ácidos.
Depuradores Secos
Por otro lado, los depuradores secos, también evaluados por (Ruiz-Colmenero et al., 2024),
funcionan haciendo pasar el aire contaminado a través de filtros que retienen el polvo y las
partículas. Esta tecnología, común en entornos industriales, ha sido adaptada para su uso en
granjas porcinas. Las ventajas del uso de depuradores secos incluyen menor consumo de recursos
y energía en comparación con los depuradores húmedos y tampoco requiere manejo de soluciones
ácidas, reduciendo el riesgo para los trabajadores y animales. Las desventajas contemplan una
menor eficiencia en la reducción de NH3 en comparación con los depuradores húmedos y la
necesidad de reemplazo regular de los filtros, lo que genera residuos adicionales.
Costantini et al. (2020) indican que los depuradores secos, aunque menos eficientes en reducir
NH3 (60%-70%), tienen un menor impacto ambiental en cuanto a consumo de recursos y energía.
A largo plazo, son una opción más sostenible debido a sus menores costos operativos y de
mantenimiento. Sin embargo, requieren un reemplazo regular de filtros, lo que implica una
gestión continua de residuos.
Aplicación de absorbedores en las minas de carbón
Las minas de carbón generan un problema significativo debido a las emisiones de polvo, que
presentan riesgos a la salud de los trabajadores y a la seguridad de las operaciones mineras. La
pág. 8730
inhalación de polvo de carbón puede llevar a provocar enfermedades crónicas pulmonares, como
la neumoconiosis. Además, según estadísticas se menciona que el 87.32% de las minas de carbón
en China están en riesgo de explosiones de polvo de carbón, trayendo como consecuencia 16
accidentes importantes registrados entre 2000 y 2019, que resultaron en 514 muertes (Animah et
al., 2024).
Ciertos estudios han evaluado el rendimiento de diferentes diseños de scrubbers húmedos,
tomando en cuenta variables como: la concentración total de polvo, la concentración de polvo
respirable, el volumen de aire y la caída de presión media. Se identificó que la eficiencia de
remoción de polvo se eleva cuando existe un aumento de entrada de agua. Por lo tanto, llegaron
a determinar que el equipo de scrubber con 16 aspas presenta una mejor eficiencia en cuanto a la
remoción de polvo cuando ingresa una cantidad considerable de agua en la entrada, dando un
porcentaje de remoción del polvo total del 96.81% y del polvo respirable un 95.59% (Hu et al.,
2021).
Este equipo fue implementado en una planta de preparación de carbón en la provincia de Shanxi,
China, el cual se obtuvo como resultado la disminución de concentración de polvo total a menos
de 8.1 mg/m3 y mientras la concentración de polvo respirable a menos de 5.9 mg/m3. demostrando
la efectividad práctica del dispositivo en condiciones reales (Animah et al., 2024).
Existen otros métodos innovadores en cuanto la remoción de polvo mediante absorción para
frentes de trabajo en túneles mineros. Este método utiliza un baño de agua autoexcitante con una
película de agua que captura el polvo generado en las operaciones subterráneas. Varios estudios
han demostrado que este método es altamente eficaz para controlar el polvo en áreas mineras
subterráneas.
Los autores de los artículos discuten varios aspectos clave sobre la efectividad y la
implementación de los scrubbers húmedos y otros métodos de remoción de polvo en las minas de
carbón. Hu et al. (2021) destacan la importancia de optimizar el diseño de los scrubbers para
maximizar la eficiencia de remoción de polvo. Argumentan que el incremento en la entrada de
agua y el diseño de las aspas juegan un papel crucial en la mejora de la eficacia del dispositivo.
Además, señalan que, aunque la implementación de estos dispositivos puede requerir una
pág. 8731
inversión inicial significativa, los beneficios en términos de reducción de enfermedades
pulmonares y mejora de la seguridad laboral justifican los costos.
Por otro lado, Animah et al. (2024) enfatizan la necesidad de tecnologías complementarias para
abordar el polvo en diferentes entornos dentro de las minas, como los frentes de trabajo en túneles.
Su estudio sobre el baño de agua autoexcitante resalta la versatilidad de esta tecnología para
adaptarse a condiciones subterráneas específicas, proporcionando una solución eficaz para el
polvo generado durante las operaciones mineras. Los autores también discuten la importancia de
la implementación práctica y el monitoreo continuo para asegurar que las tecnologías de remoción
de polvo mantengan su efectividad a lo largo del tiempo.
Ambos estudios coinciden en que la mitigación del polvo en las minas de carbón es una tarea
multifacética que requiere una combinación de tecnologías y estrategias de manejo. Subrayan la
necesidad de un enfoque holístico que incluya tanto la innovación tecnológica como la
implementación práctica y el monitoreo continuo para asegurar un ambiente de trabajo seguro y
saludable.
Reducción de emisiones de gases de SOx por depuradores en transportes marinos
Entre las emisiones atmosféricas por los gigantes motores marítimos, el óxido de azufre (SOx),
es el que destaca por ser un gas de efecto invernadero que una vez en el aire reacciona con vapor
de agua formando así las lluvias ácidas (Ayala Buforn, 2019). El más común gas del grupo de
SOx es el SO2, que se da por la combustión del azufre (S), presente en los carburantes. Con el fin
de controlar las emisiones de óxido de azufre, la Organización Marítima Internacional (OMI)
estableció áreas de control de emisiones de azufre o por sus siglas (SECA) donde ya en el 2020
entró en vigencia un límite permisible global de 0.5% de azufre (Comer et al., 2020).
Los depuradores o scrubbers surgen como alternativas para cumplir los estándares establecidos
en el Organización Marítima Internacional (OMI), sobre las emisiones de óxido de azufre (SOx).
El equipo es montado en el sistema de gases de escape del motor, donde para reducir las
concentraciones de SOx utilizan sustancias lavadoras como agua del mar, agua dulce tratada
químicamente o sustancias secas (Maleras-Expósito, 2021).
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Existen 2 sistemas de depuradores el seco y el húmedo. Los sistemas de lavado en seco no utilizan
agua como sustancia lavadora, en cambio usan cal hidratada que reaccionan con los gases de
escape de SO2 formando gránulo de yeso que son retirados del absorbente, ya en Tierra debido a
que es una sustancia inofensiva se puede utilizar en construcciones de casas (Balaji & Girija,
2024).
Por otra parte, el sistema de lavado húmedo utiliza liquido como sustancia lavadora que reduce
los SOx de los gases de escape. Dependiendo del líquido utilizado se subclasifica en: abierto,
cerrado y híbrido. El circuito abierto utiliza agua del mar como medio y no se recircula, sino que
es desechada al medio luego de su uso. Al contrario, los circuitos cerrados usan agua tratada
químicamente que es recirculada para reducir los SOx. El híbrido combina la operación de ambos
circuitos. Estudios demuestran que el uso de depuradores para reducir los SOx de los transportes
marinos es eficiente en su propósito.
Según (Panasiuk et al., 2018) en su estudio propone algoritmos para la instalación de depurador
de SOx en buques basado en métodos de ingeniería tomando en cuenta variables esenciales de
seguridad del buque como el peso muerto, el asiento y el metacentro. Estos algoritmos aplicados
en proyectos de instalación de depuradores reales ayudan a identificar la ubicación óptima de los
elementos del sistema de depuración dentro del rango factible.
En el estudio de (Mestemaker et al., 2024) crearon un modelo dinámico para un sistema de
depuración húmeda de circuito cerrado utilizando como sustancia lavadora, agua dulce y sosa
caustica, para reducir así las emisiones de SOx en cargas dinámicas del motor, donde obtuvieron
resultados positivos.
En el estudio de (J. Yang et al., 2021) midieron las emisiones de gases en un buque
portacontenedores clase D7, en movimiento y estático utilizando fuelóleo pesado con altas
concentraciones de azufre, mediante técnicas híbridas de depuración húmeda, donde presentaron
resultados positivos en la reducción de SO2 con hasta un 95% de las emisiones sin el uso de
depuradores.
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CONCLUSIÓN
Mediante revisión bibliográfica se concluyó que la absorción de gases es una herramienta esencial
para reducir las emisiones atmosféricas provenientes de actividades antropogénicas como la
quema de combustible que generan gases tóxicos como: dióxido de carbono (CO2), monóxido de
carbono (CO), óxidos de azufre (SOx), óxidos de nitrógeno (NOx), que en la atmósfera producen
impactos ambientales adversos en los recursos naturales como el agua, el suelo y especialmente,
el aire. Su operación se base en el contacto entre la mezcla gaseosa (con el gas requerido) y una
sustancia de lavado afín (comúnmente el agua), el disolvente lo que hará es absorber ese gas
tóxico para que no se emita a la atmósfera. Los depuradores o scrubbers son equipos que operan
por distintos sistemas como son: secos y húmedos (abierto, cerrado y híbrido) que se instalan en
el sistema de emisiones de gases de escape en motores y surgen como alternativa para la reducción
de gases en el medio, estos son muy versátiles y aplicables a distintas industrias que buscan
cumplir con las normativas ambientales.
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