Estudio y caracterización de un plasma de microondas a presión atmosférica para su aplicación en la destrucción de residuos

Resumen

En el trabajo presentado como memoria de Tesis Doctoral se ha puesto a punto un método de destrucción de compuestos orgánicos volátiles utilizando una antorcha de plasma de microondas a presión atmosférica a la que se le ha acoplado un reactor que permite aislar los gases de salida, controlar la atmósfera interior y, mediante dos ventanas, realizar medidas espectroscópicas de la descarga de plasma. Se ha estudiado el método para tres tipos de plasmas: helio, argón y aire; y dos compuestos orgánicos volátiles halogenados: tricloroetileno y tetracloruro de carbono. En el trabajo se ha buscado el mayor porcentaje de destrucción con el menor coste energético y la minimización de los subproductos del proceso. Por otra parte, se han realizado medidas espectroscópicas para conocer la distribución radial y axial de las especies presentes en el plasma durante el proceso de destrucción, y se han estimado las temperaturas rotacional y vibracional del plasma axialmente para todas las condiciones estudiadas. Se comprobó que el porcentaje de destrucción de los residuos introducidos depende de los parámetros del plasma: tipo de gas principal (helio, argón y aire), caudal total de gas, potencia de microondas suministrada, concentración de resido y diámetro interno de puntas del acoplador. Los valores de porcentaje de destrucción superaron en todos los casos el 99 %, alcanzando en las situaciones óptimas porcentajes virtualmente del 100%. La eficiencia energética fue calculada y estimada en unos 3000g/kW·h. Los subproductos de la destrucción se analizaron con cromatografía de gases, espectrometría de masas y difracción de rayos-X. Cada uno de los compuestos hallados fue cuantificado y valorado en peligrosidad y utilidad. Las especies encontradas fundamentalmente son C2, CN, N2+, CO2, oxígeno, nitrógeno, cloro atómico e iónico, y CuCl, que resultó ser una vía de captación del cloro que evita la formación de cloro gaseoso, tan dañino para la atmósfera. Los valores obtenidos y las conclusiones extraídas demuestran que el dispositivo diseñado y puesto a punto es eficiente y competitivo como para ser utilizado a nivel industrial.