Evaluación de la eficiencia de un filtro de Carbón activado e Hidróxido de sodio para el tratamiento del Dióxido de Carbono

1.Objetivo

Esta investigación está encaminada a realizar una comparación de la eficiencia de Hidróxido de Sodio y Carbón Activado para tratar dióxido de carbono. Esto se realizará a partir del uso de “filtros” realizados con los elementos ya mencionados, adaptados al escape de un motor de combustión y así determinar el aporte que puede generar el mismo en relación a las emisiones de gases en el ambiente.

2.Motivo de estudio

Mi tendencia hacia este tema está ligada a la preocupación social generada a partir del daño ambiental concebido por las actividades industriales de los últimos siglos, estas han significado un gran avance para la sociedad actual, como también lo han significado un grave daño para el ambiente, también siendo un factor para el daño en la salud de los seres vivos. Existe la posibilidad de tratar uno de los gases más perjudiciales, que es el resultado de la ignición de combustibles fósiles hablo del , y es mediante una reacción de síntesis, efectuada con , así como el uso de carbón activado, a forma de aprovechar sus propiedades porosas. Cabe recalcar que la aplicación de estos elementos esta explicada en teoría, y mediante este proyecto será llevado a cabo.

3.Marco Teórico

3.1. reacción de síntesis:  y

La reacción de síntesis es un proceso por el cual se da paso a un nuevo compuesto a partir de la unión de dos compuestos o elementos totalmente diferentes “Dos o más sustancias reaccionan para dar otra más compleja. Si los reactivos son elementos, se suele llamar reacciones de formación. Tienen la forma general:  C” (Gómez, 2009, pág. 17) .Para este proyecto se aprovechará la reacción de síntesis entre hidróxido de sodio y dióxido de carbono, para disminuir las emisiones de este último en el ambiente, así se usara “hidróxido de sodio sólido en forma pura porque tiende a absorber agua del aire y sus disoluciones reaccionan con dióxido de carbono” (Chang, 2010), la reacción que se da es: 

3.2 Carbón activado

“El carbón es un mineral de origen orgánico constituido básicamente por carbono. Su formación es el resultado de la condensación gradual de la materia de plantas parcialmente descompuestas a lo largo de millones de años.” (E.U. POLITECNICA, pág. 8) .En este caso en particular no se espera una reacción como tal, la función del carbón activado como tal, es de servir como un filtro de ,se aprovechara la porosidad, “Entre los microcristales que constituyen el carbón, existen huecos o espacios vacíos los cuales se denominan poros.” (E.U. POLITECNICA, pág. 12), los macro poros por lo general no sobrepasan los 50 nm, y los microporos poseen una máximo de 2 nm, por lo que existe “− Microporo: Menores a 2 nm” (E.U. POLITECNICA, pág. 16), se plantea utilizar aquellos microporos para retener el .

3.3 Dióxido de Carbono

“El dióxido de carbono, también llamado anhídrido carbónico o gas carbónico, es un gas inodoro, incoloro, ligeramente ácido y no inflamable. Está formado por moléculas lineales de un átomo de carbono ligado a dos átomos de oxígeno, de la forma O = C = O.” (Vega, pág. 13).Una molécula de , se torna en un elemento bastante pequeño, “En este sentido, el es una molécula con un diámetro cinético de 0,33 nm” (J. Silvestre-Albero, 2012, pág. 2), basado en la teoría los microporos del carbón activado, menores a 2nm, se podría esperar que sean capaces de realizar su pertinente retención.

4.Hipótesis

El filtro será capaz de crear un medio propicio para la reacción de síntesis, así como la capa de carbón activado, tendrá capacidad de retención de dióxido de Carbono ( ), debido a sus microporos, dando un buen rango de eficiencia, al tratar el gas dióxido de Carbono ( ).
5. Variables

Variable dependiente.	§  Porcentaje de emisiones de
Variable independiente	§  Tipo de motor de combustión
Variables controladas	§     Cantidad de Carbón activado   §  Cantidad de

5.Procedimiento

El objetivo principal de este trabajo fue medir la eficiencia de los elementos carbón activado e Hidróxido de sodio para tratar dióxido de carbono. Por lo que se midió el porcentaje dióxido de carbono, mediante maquinaria de RTV (Revisión técnica vehicular), al momento de tomar los datos requirió de cierta preparación, ya que se necesitaba incorporar el filtro a la salida del motor.

Primero se procederá a describir el proceso de creación del filtro:

1.       Para realizar este proyecto se ha implementado tres modelos de mi autoría, para realizar las pruebas correspondientes en relación a las emisiones de gas, de tal manera de que los elementos entren en contacto con el .

2.        

3.       se acudió al centro de revisión vehicular, RTV, ubicado en la Ciudad de Cuenca en Máyasela.

4.       Se ocupo un automóvil marca Suzuki, forsa de 1.0L.

5.       Posteriormente se dejo calentar el motor del automóvil, esta medida se realiza para evitar des variaciones en la medición de los gases, y que las medidas sean lo más certeras.

6.       Se procedió a tomar 4 medidas:

1) con un filtro de NaOH

2) con un filtro de C_activado

3) con un filtro de C_activado y NaOH

- Cada prueba se realizaba en un lapso de 23 segundos hasta que se pudiera tomar y analizar la muestra

Fuente: (Propia)

6        Resultados.

 

Eje x: N° de Revoluciones por minuto

Eje y: Emiciones de gas CO₂ y CO Respectivamente

Al analizar los datos se puede abservar datos mu dispersos y variados, se encuentran datos muy dispersos a lo que en un principio se hubiese esperado.

Existe cierto rendimiento por parte del filtro de las dos sustancias, siendo este el que mejor a tratado el gas Dioxido de Carbono.

En el tratamiento realizado con el filtro de C_activado existe un aumento en las emiciones de CO_2, esto se debe a varios factores, por ejemplo en la practica, y posicionamiento del filtro, existia fugas internas de este filtro, debido a que la tela de retencion o polimero, no estaba en una colocacion adecuada, por lo que tanto como el carbon activado, como los gases, fueron expulsado del filtro.

Asi mismo en la linea que representa la funcion del filtro de NaOH se puede observar como esta actua mejor a una mayor revolucion del automovil, esto se debe a que el Compuesto NaOH absorbe CO₂ cuando se encuentra en prescencia de Agua, una explicacion bastante acercada a este fenomeno, se debe a la reaccion de combustion del metano, ya que mediante este prosceso se da paso a la formacion de agua en forma de vapor, es posible, que el motor al experimentar mayor numero de revoluciones por minuto, expeda mayor numero de agua, propiciando un ambiente correcto para una solucion acuosa, otra explicacion se debe a la falta de oxigeno en el filtro, sin embargo esta opcion es descartable, ya que en una toma de datos sin el filtro, al final de la prueba se pueda observar como el cambio de Oxigeno, no es tan brusco, ya es gradual.

 

Es por esta razon que la falta de O₂ no propicia el medio para la disminucion de CO₂

Por esta razon he decidido recrear un medio semejante al motor de un automovil, en donde se pueda dar un medio similar al modelo de un motor de combustion, y prescisar datos que nos puedan ayudar a calcular el numero de moles de agua producida con la combustion del metanos, asi para calcular el consumo de CH₄, y por consiguiente mayor produccion de agua.

En esta simulacion se establecera los datos en condiciones estandar, para poder calcular, la entalpia de combustion, asi mismo analizar el numero de moles producidos de agua.

Gráfico de la simulacio de la combustion del metano:

Calculo de la entalpia de Combustion:

Condiciones: T=25°C, P=1Atm.

En este simulador se ah puesto en emulacion la Reaccion de un mol de CH₄ y O₂, dando como resultado la siguientes analisis:

En los resultados han excedido 0,726 moles CH₄ y 0,00000000002 moles de O₂

CH₄ + 2O₂ =  CO₂ + 2H₂O

0.27Mol de CH_4(g) + 1 mol de O_2(g)= 0.2425 moles de CO_{2 (g)}+1 mol de H₂O_(l)

Cabe recalcar que factores tales como

- se proscedera a calacular la entalpia de combustion para 0.27moles de CH_4, esto a modo de información:

-          En efecto un auto que desarrolla mas Revoluciones por minuto, necesita de un consumo mayor de Combustible (CH₄) y aire (O₂), esto se debe a que cuando los pistones realizan mas explociones para mover el zigueñal, por lo que a mas revoluciones, mayor consumo, siendo asi que el consumo de CH₄ aumenta recreando un ambiente húmedo, y a su vez, el consumo como se muestra en el emulador, la mezcla es des-uniforme, por lo que para que se consuma, un aproximado de 1 mol de O_2, se necesita de que se expida, 216.513KJ, produciendo alrededor de 1 mol de agua, lo que significa, que un mayor relenti generara un medio mas propicio para la absocion del CO₂ tal como se muestra en la grafica, en relacion a al filtro de NaOH y los gases de CO_2.

Conclusion y evaluacion

Se ha podido observar en este proyecto un aporte por parte de los filtros creados a partir de compuestos químicos, de fácil acceso, se sabe que hoy en dia los gases de efecto invernadero son una de las grandes preocupaciones mundiales, el hecho de que desde el año 2013, hasta el 2014 el gas CO₂ haya aumentado en 3,5 millones de toneladas es alarmante, siendo este gas el  que mas emisiones actualmente proporciona, aunque en este estudio se muestra un aporte significativo en la reducción del CO₂, también se puede observar el aumento de CO en los mismos, el monoxido de Carbono es tan perjudicial, como lo es el CO₂ para nuestro cuerpo, pues es inoloro, incoloro y sinsabor, por lo que su distinción en el ambiente, no es posible para el ser humano

En este punto hay que tomar en cuenta de que el aumento de CO_, en estos filtros es menor a la disminución de CO₂, el hecho de tratar este gas, y seguir valiendo-nos de Combustibles fósiles, es una propuesta para conservar el medio ambiente, o al menos, disminuir la contaminación actual.

Así mismo, una reacción de síntesis con una solución acuosa sobre saturada, de NaOH, podría resultar mas favorable, que una en el que la misma reacción de combustión del CH₄ proporcione un medio húmedo para que se pueda dar la reacción, por lo que potenciar esta reacciona, aun mas es posible, mediante esta medida, es decir que un análisis mas a fondo es posible.

Así mismo, la comprobación del Funcionamiento de este filtro, hasta cierto punto ya es notable, por lo que su aplicación resulta hasta cierto punto beneficiosa, así mismo el aprovechamiento la combustión, en un uso continuo, puede ser visible, ya que al aumentar el Relenti, las emisiones, aumenta, así como el vapor de agua, por lo que el medio húmedo resultaría aun mas sustentable para la absorción de CO_2.

Bibliografía

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