La nueva tecnología es la mitad de la mitad del costo del reciclaje de carbono activado para eliminar sustancias dañinas
El carbono activado reciclado utilizando la tecnología desarrollada. Crédito: Instituto de Investigación Energética de Corea
Un equipo de investigación del Instituto de Investigación de Energía de Corea ha desarrollado una tecnología que administra eficientemente los compuestos orgánicos (VOC) volátiles emitidos por las empresas a pequeña escala y las recicla con un menor consumo de energía en comparación con los métodos existentes. En particular, esta tecnología se puede aplicar a los negocios de pintura automotriz ubicadas en las ciudades y sus alrededores, lo que reduce significativamente la carga de las empresas causadas por las regulaciones de emisiones. Los hallazgos se publicaron en línea en octubre de 2024 en la revista Energy Conversion and Management: X.
Los COV, que incluyen sustancias cancerígenas como el benceno, se generan principalmente a partir de pintura, muebles nuevos y procesos industriales, que contribuyen al polvo fino y los olores desagradables. Para eliminar estos contaminantes, se usa comúnmente el carbono activado, conocido por sus efectos purificadores del aire. En particular, las regulaciones exigen que las empresas a pequeña escala que emitan 10 toneladas o más de contaminantes del aire por año usan carbono activado para controlar las emisiones de VOC.
Los negocios de pintura automotriz, comúnmente encontradas en las ciudades, también están sujetas a regulaciones si el tamaño de su instalación excede aproximadamente 400 metros cuadrados. Según estas regulaciones, tales empresas deben instalar sensores de monitoreo en las instalaciones de control de la contaminación, que consisten en filtros y carbono activado, y gestionar su funcionamiento en tiempo real.
Sin embargo, los sensores de VOC son caros, por lo que las empresas dependen solo de los sensores de presión actuales y diferenciales. Sin medir con precisión las concentraciones de VOC, es difícil gestionar adecuadamente las instalaciones de control de la contaminación. Como resultado, las empresas a pequeña escala, cargadas por los costos, luchan por implementar medidas efectivas.
En respuesta, el equipo de investigación desarrolló una tecnología que permite que el ciclo de reemplazo de carbono activado se determine incluso con sensores de bajo costo, así como un método para regenerar el carbono activado usado. Esta innovación ha reducido con éxito el costo de reemplazo para las empresas a pequeña escala a aproximadamente la mitad del precio del nuevo carbono activado.
El equipo de investigación desarrolló un algoritmo que permite mediciones precisas incluso con sensores de bajo costo al calcular la diferencia entre las mediciones de VOCS de los sensores de alto rendimiento y de bajo costo y analizar las condiciones ambientales que causan estas discrepancias con la Universidad Kwangwon. Con este algoritmo, la precisión de la medición de los sensores de bajo costo mejoró al 92%, lo que permite a las empresas determinar el ciclo de reemplazo óptimo sin depender de los sensores de alto rendimiento.
Estructura tecnológica y diagrama conceptual. Crédito: Instituto de Investigación Energética de Corea
El equipo de investigación abordó el alto costo de reemplazar el carbono activado mediante el desarrollo de una tecnología de reciclaje diseñada específicamente para aplicaciones de purificación de aire. El carbono activado generalmente se clasifica en dos tipos: uno para la purificación del agua y el otro para la purificación del aire.
Aunque ambos tipos se regeneran típicamente a través del calentamiento de alta temperatura para eliminar las sustancias adsorbidas, el carbono de purificación de agua requiere calentamiento de hasta 1,000 ° C, mientras que el carbono de purificación de aire puede regenerarse a solo 200 ° C. Sin embargo, debido a la falta de instalaciones especializadas para reciclar el carbono de purificación de aire, las empresas han tenido que depender de instalaciones de alto costo destinadas al carbono de purificación de agua, lo que resulta en gastos de calentamiento significativamente más altos.
En contraste, el equipo de investigación desarrolló con éxito una instalación especializada de 200 ° C para regenerar el carbono activado por la purificación del aire, reduciendo el consumo de energía del proceso en más del 70% en comparación con los métodos convencionales. Este sistema recientemente desarrollado elimina los VOC al suministrar vapor mientras se mueve continuamente el carbono activado. El carbono activado regenerado retiene el 90% de su rendimiento original, lo que lo hace reutilizable para las empresas.
En particular, durante la eliminación de VOC, se genera una cierta cantidad de gas sintético, que puede usarse para alimentar un generador y producir electricidad. La electricidad generada se vuelve a alimentar al proceso, ayudando a reducir tanto los costos de reciclaje como los gastos incurridos por las empresas que solicitan servicios de reciclaje.
El equipo de investigación predice que si múltiples empresas a pequeña escala comparten la instalación recientemente desarrollada, el costo del reemplazo de carbono activado podría reducirse a aproximadamente la mitad del precio del nuevo carbono activado.
Además, el equipo de investigación está desarrollando un método para producir hidrógeno, una fuente de energía ecológica, utilizando VOC. Actualmente, los VOC generalmente se incineran para la eliminación, lo que lleva a la emisión de dióxido de carbono, un gas de efecto invernadero. Para abordar este problema, los investigadores apuntan a reformar los hidrocarburos en VOC en el monóxido de hidrógeno y carbono, creando un proceso sostenible que reduce las emisiones de carbono durante todo el ciclo de reciclaje.
El Dr. Dong Hyuk Chun de Kier, quien dirigió el estudio, declaró: “Este estudio es significativo ya que administra efectivamente las emisiones de VOC de empresas a pequeña escala, reduce los costos operativos a través de la regeneración del carbono activado usado y se da cuenta de la utilización energética de gases residuales como VOC como VOC.
“En el futuro, esta tecnología contribuirá a la expansión de los sistemas de gestión pública ecológica y la realización de la neutralidad de carbono”.
Mientras tanto, esta investigación se realizó con el apoyo del proyecto del Ministerio de Medio Ambiente sobre Optimización Inteligente y Tecnología de Gestión para la Reducción de Polvo Fino en Sitios Industriales.
Más información: Zulqarnain et al, mejorando la actividad y la durabilidad a largo plazo del catalizador de Ni/Al2O3 en la reforma de vapor de baja temperatura de compuestos orgánicos volátiles altamente concentrados, conversión y gestión de energía: X (2024). Doi: 10.1016/j.ecmx.2024.100819
Proporcionado por el Consejo Nacional de Investigación de Ciencia y Tecnología
Cita: New Technology mitves las mitades del costo de reciclaje de carbono activado para eliminar sustancias dañinas (2025, 26 de marzo) recuperado el 26 de marzo de 2025 de https://techxplore.com/news/2025-03-technology-halves-riccling-carbon-substances.html
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