Oxidación de grandes
cantidades de combustibles provenientes del petróleo para la obtención de la
energía que requiere actualmente nuestra sociedad.
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El petróleo es la fuente
de energía más utilizada en nuestro planeta, en México, cerca del 88% de la energía primaria que
se consume proviene del petróleo. Llega a nosotros cada día en una gran
variedad de formas. Es la principal fuente de insumos para generar energía
eléctrica, permite la producción de combustibles para los sectores de
transporte e industrial. Además, es materia prima de una gran cantidad de
productos como telas, medicinas o variados objetos de plástico.
El petróleo se presenta en la naturaleza en los tres estados de la materia:
1. El sólido (bitumen
natural)
2. el líquido (crudo)
3. y el gaseoso (gas
natural)
Por su composición química, el petróleo, en
sus diferentes presentaciones, es un hidrocarburo.
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Todas las sustancias en la naturaleza están
formadas por átomos que se pueden combinar y al hacerlo constituyen moléculas,
las cuales son la proporción más pequeña de un compuesto químico que conserva
sus características completas, por ejemplo: una molécula de agua (H2O)
o de sal (NaCl).
El carbono (C) no es la excepción, y cuando se
combina con hidrógeno (H) forma moléculas de hidrocarburos que tienen la
posibilidad de formar cadenas de diferente extensión (según el número de átomos
de carbono que contengan) y estructura (de acuerdo con la colocación de los
átomos de hidrógeno con los que se combinan). Esta variedad de combinaciones
posibles es la causa de que existan diferentes tipos de hidrocarburos con
características propias.
El petróleo crudo que no se lleva a los buques-tanque
para su exportación es conducido a las refinerías, donde los diferentes tipos
de hidrocarburos que lo componen son separados con el fin de que puedan ser
aprovechados.
Ahí, el petróleo se introduce en torres o
recipientes alargados de acero (columnas de destilación) en cuyo interior hay
compartimentos que permiten la separación de los diferentes hidrocarburos,
según su densidad.
El combustible
fósil puede utilizarse directamente, quemándolo en hornos, estufas, calderas y motores,
para obtener calor y movimientp. También puede usarse para
producir electricidad en centrales termicas o termoeléctricas. En ellas, mediante el calor
generado al quemar estos combustibles se obtiene el vapor de agua, que, conducido a presión, es capaz de poner en
funcionamiento un generador electrico, normalmente una turbina.
En conclusión:
1. Un combustible es cualquier sustancia que reacciona
químicamente con un agente oxidante para obtener fundamentalmente energía en
forma de calor.
2. Contiene elementos combustibles (C-H-S) + materia no
combustible
(agua-silicatos-caliza-nitrógeno, etc) donde los
combustibles se queman y los no-Combustibles se funden o pulverizan dejando
cenizas volantes en los humos (CO2, H2O (v), CO, SOx y NOx)
3. Contienen energía acumulada, y al liberarla durante
la reacción química (combustión), con el oxidante, se manifiesta en forma de
calor.
El
problema que genera la gran cantidad de CO2 desprendido por los
combustibles que se queman a diario y la producción de CO en combustiones
incompletas.
Los problemas que puede causar las emisiones de monóxido de carbono en un área confinada (como un estacionamiento cerrado) pueden causar la muerte, y el fallecimiento sobrevendrá por insuficiencia cardiaca o sofocación. Esto se debe a que el monóxido de carbono reemplaza el oxígeno en los glóbulos rojos, reduciendo con ello la cantidad de dicho elemento que debería llegar a las células del cuerpo para mantener la vida.
Los niveles de monóxido de carbono en
la atmósfera son relativamente bajos, pero para las personas con problemas del
corazón (angina, enfermedad vascular periférica, y otros tipos de enfermedad
cardiovascular), el riesgo de verse afectados persiste, aun exponiéndose a
bajos niveles del contaminante, según la EPA.
Otros individuos también potencialmente
susceptibles a la exposición con monóxido de carbono, son los siguientes:
- La gente de mayor edad.
- Fetos e infantes jóvenes.
- Personas que padecen anemia y aquéllas con tipos de hemoglobina
anormal, que afectan la capacidad de la sangre para transportar oxígeno.
La exposición a bajos niveles de
monóxido de carbono, también puede causar daño a la salud cuando las personas
toman ciertos medicamentos, ingieren bebidas alcohólicas, o se localizan a
grandes altitudes.
En su Revisión de las Normas Nacionales
de la Calidad del Aire para Monóxido de Carbono, la EPA expresó su preocupación
de que "los efectos adversos en la salud puedan ser experimentados por
gran número de individuos susceptibles" a un nivel por arriba de 15 ppm
(en promedio de ocho horas). Con base en esta estimación, la norma de salud se
fijó a 9.5 ppm, dejándose así un margen de seguridad.
En estudios realizados en humanos
expuestos a bajos niveles de monóxido de carbono, se han encontrado los
siguientes efectos sobre la salud:
- Jóvenes saludables se cansan más rápidamente con el ejercicio.
- Enfermos del corazón tienen menor capacidad de ejercicio y
experimentan ataques de angina a edades más tempranas.
- Hombres jóvenes y saludables, sufren reducción del consumo de
oxígeno durante la realización del ejercicio extenuante.
- Las personas sufren reducciones significativas en: la percepción
visual, la destreza manual, y la habilidad para aprender, y ejecutar
complejas tareas sensomotoras (tales como conducir automóviles).
Estudios realizados en animales
sugieren que el monóxido de carbono daña a los fetos o a los recién nacidos.
Aunque todavía no se ha demostrado este efecto en humanos, la evidencia
observada de madres que fuman, sugiere que se pueden producir efectos adversos
sobre fetos y recién nacidos. Según la American Lung Association, el fumar se
ha asociado con aproximadamente el 30% de infantes de bajo peso al nacer (esos
recién nacidos pesaron menos de 2.5 kg). El monóxido de carbono producido al
fumar desplaza al oxígeno en la sangre, lo cual puede retardar el crecimiento
del feto.
En México, actualmente se rebasa la
norma (11 ppm para 8 horas); los estudios de Fernández han mostrado que las
concentraciones encontradas en microambientes como la banqueta de calles con
intenso tránsito vehicular y en el interior de vehículos privados y públicos
son mucho mayores que las concentraciones medidas simultáneamente en las
estaciones fijas. Esto sugiere la necesidad de evaluar nuevamente los patrones
de exposición y de normatividad, para incluir este tipo de información.
El problema de la
descarga al aire de hidrocarburos crudos, que participan en la formación de
ozono
El ozono es una forma alotrópica del oxígeno.
Como ya se dijo la mala afinación de los vehículos provoca la formación del
toxico monóxido de carbono, CO , por la combustión incompleta de la gasolina.
Adicionalmente la alta temperatura dentro del pistón promueve la reacción de
oxidación del nitrógeno que entra en el aire al motor.
N2 + O2 u2:shapes="_x0000_i1026" v:shapes="_x0000_i1025"> 2NO
Es un gas incoloro e inestable de tres átomos de
oxígeno, además, es un oxidante fuerte, muy fácil de producir pero a la vez muy
frágil y fácil de destruir. Este gas reacciona fácilmente con muchos compuestos
químicos y es explosivo en pequeñas cantidades.
La
contaminación que producen las impurezas de los combustibles como el azufre,
que al quemarse emiten al aire los óxidos correspondientes, precursores de la
llamada lluvia ácida.
La lluvia
ácida es una forma de contaminación ácida, que hace referencia a la caída
(deposición) de ácidos presentes en la atmósfera a través de la lluvia,
niebla y nieve (también conocida como deposición húmeda).
Los
principales precursores de los ácidos, son los óxidos de azufre (SOx)
y los óxidos de nitrógeno (NOx), que son emitidos por las termoeléctricas,
los motores de combustión interna de coches y aviones y algunas otras
industrias, como producto de la combustión de combustibles que contienen
pequeños porcentajes de azufre (S) y nitrógeno (N), como el carbón, gas
natural, gas oil, petróleo, etc.
Los
ácidos, principalmente ácido sulfúrico y ácido nítrico, se disuelven en las
gotas de agua que forman las nubes y en las propias gotas de agua de lluvia,
depositándose en el suelo. Ambos ácidos se originan en la atmósfera al
reaccionar el trióxido de azufre (SO3) y el dióxido de nitrógeno
(NO2) con agua, oxígeno y otras sustancias químicas presentes. En
presencia de luz solar aumenta la velocidad de la mayoría de estas
reacciones.
Existe
también otra forma de contaminación ácida conocida como deposición seca, y
hace referencia a gases y partículas ácidos que son arrastrados por el
viento, chocando contra edificios, coches, casas y árboles. Otra vía de
arrastre son las lluvias fuertes. En este caso las sustancias ácidas se
incorporan a la lluvia ácida, lo que contribuye a aumentar su acidez.
Aproximadamente
la mitad de las sustancias ácidas en la atmósfera caen al suelo por procesos
de deposición seca
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Referencias:
http://www.cneq.unam.mx/cursos_diplomados/diplomados/medio_superior/ens_3/portafolios/quimica/equipo6/OZONO.1htm.htm
http://cuentame.inegi.org.mx/economia/petroleo/default.aspx?tema=S
http://www.cie.unam.mx/~rbb/Lic/carbon/PPT-Carbon.pdf
http://www.ine.gob.mx/calaire-informacion-basica/554-calaire-lluvia-acida
http://www2.ine.gob.mx/publicaciones/gacetas/152/salud.html
