ES2320676T3 - Procedimiento y dispositivo para remover policloro bifenilos (pcb) en fluidos dielectricos refrigerantes (fdr) contenidos en equipos electricos. - Google Patents

Procedimiento y dispositivo para remover policloro bifenilos (pcb) en fluidos dielectricos refrigerantes (fdr) contenidos en equipos electricos. Download PDF

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Abstract

Procedimiento para remover y remediar los policloro bifenilos (PCB) de los fluidos dieléctricos refrigerantes (FDR) contenidos en equipos eléctricos, que comprende las etapas de extraer los FDR del equipo eléctrico, hacerlos pasar a través de un adsorbente del PCB con un caudal determinante del tiempo de residencia; reponerlos al equipo eléctrico y remediar el adsorbente contenedor del PCB, caracterizado porque el citado adsorbente del PCB es carbón activado proveniente de cáscara de maní.

Description

Procedimiento y dispositivo para remover policloro bifenilos (PCB) en fluidos dieléctricos refrigerantes (FDR) contenidos en equipos eléctricos.
La presente invención considera y tiene por objeto principal a un procedimiento para remover y remediar los policloro bifenilos (PCB) de los fluidos dieléctricos refrigerantes (FDR) contenidos en equipos eléctricos, y el dispositivo para llevar a cabo dicho procedimiento.
Dentro de dichos equipos eléctricos cuentan los primeros transformadores de distribución cuya fabricación se remonta al año 1885 en los EE.UU. Los mismos eran del tipo seco y utilizaban aire como fluido dieléctrico refrigerante (FDR). No obstante, se pensó en usar aceite mineral como FDR lo cual fue patentado por el Prof. Eliu Thompson en l882 y necesitó una década para su puesta en práctica en el año 1892 por General Electric. Consecuentemente, la industria puso su atención en modificar y estudiar el aceite mineral ideal para uso dieléctrico y seguidamente, las refinerías comenzaron a producir aceites específicos para transformadores.
Más tarde, los FDR desarrollados fueron los pertenecientes al grupo químico denominado hidrocarburos halogenados (derivados clorados y fluorados), que alcanzaron relevancia por sus características no inflamables. Los de mejor comportamiento y más usados fueron los hidrocarburos policlorados cuya comercialización comenzó en el año 1930 bajo marcas tales como Askarel, Clophen, Pyralene, Inerteen, Pyranol, etc. Entre estos compuestos se encuentran los mono, di y triclorobencenos y los bifenilos policlorados comúnmente conocidos como PCB.
En la década del 70 esos compuestos empiezan a ser duramente cuestionados por sus posibles efectos sobre la salud y su persistencia en el medio ambiente por lo cual comienzan a desarrollarse diversos tratados internacionales conducentes a la prohibición de su fabricación y comercialización extendida a todos los materiales que pudieran contaminarse con los mismos y como es el caso de los transformadores y materiales eléctricos.
A partir de tales circunstancias, los gobiernos del mundo empezaron rápidamente a emitir regulaciones siendo las de mayor difusión las de Canadá, Europa y Japón que fueron redactadas por la EPA y utilizadas en todo el mundo.
Sin embargo, la difusión de los riesgos de tales compuestos llegaron tarde a la mayoría de los países y en particular, a los considerados en vías de desarrollo. Esto originó la liberación al medio ambiente de importantes cantidades de residuos de PCB y materiales contaminados.
Considerando la dispersión elevada de la contaminación y en el caso específico de los transformadores que son bastante herméticos (la contaminación es debida a pérdidas o a la evaporación del PCB), la mayoría de los Estados y la EPA plantearon la eliminación progresiva del contaminante, estableciendo normas con límites cada vez más bajos y fijando períodos más o menos prolongados para el cumplimiento de las mismas.
La EPA determinó que un transformador que posea una contaminación de PCB por debajo de las 50 partes por millón sea considerado similar a uno que opere con aceite mineral como el FDR. Si la contaminación es superior a 50 ppm. y menor de 500 ppm., el equipo puede quedar en servicio pero con seguimiento y controles específicos; si la cantidad supera las 500 ppm el aparato es considerado con PCBs. puro y debe ser sacado de servicio y remediado.
Según el estado del arte, a partir de la prohibición de utilizar hidrocarburos polihalogenados como FDR son numerosas las patentes que reivindican procesos para remover dichos hidrocarburos y su remediación.
La patente US Nº 3.881.295 describe un producto sólido sintético basado en una resina polimérica para la disposición de PCB.
La patente US Nº 4.230.053 reivindica un proceso a elevada temperatura (1650ºC) utilizando productos secundarios de la producción de acero que contienen hierro a los cuales se adiciona un ácido mineral y magnesio o manganeso.
La patente US Nº 4.353.793 propone el uso de una mezcla de alquil éteres de polialquenilglicol y un hidróxido de metal alcalino para reducir el contenido de PCB en aceites aislantes de transformadores.
La patente US Nº 4.353.798 propone un método de separación de fases por enfriamiento de siliconas contaminadas con PCB con la formación de una fase rica en PCB y otra con menos PCB.
La extracción mediante metanol de PCB contenido en aceites es reivindicada en la patente US Nº 4.387.018.
La patente US Nº 4.400.936 describe la combustión de PCB mediante su inyección en un motor diesel y el tratamiento de los gases de escape.
La utilización de una emulsión de sodio fundido con diversas variantes es reivindicada en las patentes US Nros. 4.340.471 y 4.379.746.
\newpage
Finalmente en las patentes US Nros. 6.649.044 y 6.382.537 se presentan procesos basados en metales como sodio, potasio, magnesio, aluminio, hierro y zinc acompañados por aminas y donores de hidrógeno para alcanzar la deshalogenación reductiva de hidrocarburos halogenados.
No obstante la existencia de ese importante número de patentes que registran procesos para la remoción y remediación de PCB en diferentes fluidos, la tecnología que ha tomado cierto auge en los países desarrollados es la basada en la deshalogenación mediante metales alcalinos y fundamentalmente sodio. Aunque es conocida la gran reactividad de compuestos halogenados con metales alcalinos debe advertirse que los riesgos de la misma son también elevados.
Por una parte el proceso se basa en colocar sodio fundido por acción de temperatura y emulsionado en hidrocarburos, lo que exige trabajar en condiciones anhidras extremas ante el riesgo de una reacción descontrolada entre el metal y el agua con el consiguiente riesgo de inflamación del aceite contaminado con PCB y los hidrocarburos utilizados.
Desde el punto de vista de la reactividad química existen en la literatura científica internacional infinidad de trabajos asociados a la reacción de sodio o potasio metálicos con compuestos haloaromáticos. Probablemente, el más reciente y relevante sea el del Dr. Roberto Rossi y sus colaboradores (ver Rossi R. A., Pierini A. y Peñeñor y A., en Chemical. Review. 2003, 103, 71-167) vinculado con transferencia electrónica.
Cuando el sodio se coloca frente a compuestos haloaromáticos se produce inicialmente una transferencia electrónica entre el metal alcalino y el sustrato lo que desencadena una reacción con intermediarios radical-aniones, radicales, aniones y deshidroaromáticos tipo bencino. La gran reactividad y extremadamente corta vida media de estos intermediarios resulta en mezclas de productos entre los cuales se encuentran hidrocarburos aromáticos condensados tipo bifenilidénicos de conocida acción cancerígena. En este caso estaríamos transformando productos de reconocida toxicidad como los PCB que pretendíamos remediar en nuevos tóxicos.
Por último y en particular para países de menor grado de desarrollo relativo estas tecnologías son de difícil aplicación lo que resulta en costos incrementales para el envío de los materiales contaminados a los países centrales.
El documento US 4 526 677 da a conocer un procedimiento según el preámbulo de la reivindicación 1, en el que el adsorbente del PCB es carbón activado de origen no especificado, reivindicando una eliminación de PCBs del 50% sin especificar el tipo de carbón activado ni otras condiciones del procedimiento. Además, el procedimiento de dicho documento requiere prehumectación ("prewetting") y calado ("soaking") para obtener una efectividad máxima.
Frente a todo ello, el procedimiento inventado consiste en remover los PCB de los FDR mediante un adsorbente combustible de origen vegetal recuperando los FDR para su uso y remediando luego el adsorbente con PCB a través de tecnologías reconocidas por la ICCA (Internacional Council of Chemical Associations), como "best available techniques for destruction of PCBs" mediante la incineración directa o mediante catálisis básica usando tecnologías de dominio público.
De tal manera resulta ser un procedimiento económico, simple y seguro que puede ser llevado a cabo utilizando un dispositivo instalado "in-situ" con relación al equipo emplazado, o bien "ex-situ" y en este caso, para tratar a los FDR previamente removidos del equipo.
Por sus particularidades y para anticipar su verdadero alcance inventivo, se indica que el procedimiento ideado para los fines especificados comprende las etapas de extraer los FDR del equipo eléctrico; hacerlos pasar a través de un adsorbente del PCB con un caudal determinante del tiempo de residencia; reponerlos al equipo eléctrico y remediar el adsorbente contenedor del PCB. Más en particular, la presente invención comprende un procedimiento según la reivindicación 1. Realizaciones ventajosas de la presente invención quedan descritas en las reivindicaciones dependientes.
El dispositivo para llevar a cabo dicho procedimiento, a su vez, se caracteriza por comprender en una conducción de entrada y salida de los FDR, un filtro de retención de barros y partículas que antecede a una bomba dosificadora e impulsora de dicho FDR a través columnas con llaves de paso de tres vías y un caudalímetro automático regulador de la velocidad de paso determinante del tiempo de residencia en aquellas columnas.
De acuerdo con un ejemplo de realización, una muestra de 10 litros de aceite aislante contaminado con PCB (1777 ppm) proveniente de una mezcla de aceites de aproximadamente 1000 transformadores y provista por el CEQUIMAP (Centro de Química Aplicada de la Universidad Nacional de Córdoba) fue procesada mediante el paso del mismo a través de dos columnas cargadas cada una con 500 g de carbón activado proveniente de cáscara de maní provisto COTAGRO, con un índice de azul de metileno (IAM) >25 y una dispersión granulométrica -20 + 200, preferiblemente -45 + 170 ["US standard sieve size"]. El tiempo de residencia se ajustó entre 5 y 120 minutos, mejor entre 15 y 60, obteniéndose un aceite con 50 ppm de PCB en un solo ciclo.
Según un segundo ejemplo de realización igual al primero descrito pero reciclando el producto por el mismo tren de trampas constituido por las columnas, generó un aceite con 2 ppm de PCB.
El dispositivo para llevar a cabo el procedimiento inventado ha sido ilustrado en los dibujos acompañados en los cuales, esquemáticamente:
la figura 1 es una vista en planta del mismo, y
la figura 2 lo ilustra en perspectiva.
En ambas figuras ilustrativas, los mismos números de referencia indican partes iguales o correspondientes.
De acuerdo con las mismas, el dispositivo para llevar a cabo el procedimiento inventado para los fines especificados comprende una conducción con su entrada (1) y su salida (2) para los FDR, el filtro (3) de retención de barros y partículas dispuesto antes de la bomba dosificadora (4) que, por su parte, es impulsora de esos FDR a través de las columnas (5) y (6) ó (7) y (8) bajo el control de las llaves de paso de tres vías (9) y (10) y con intercalación, a la salida de aquella bomba dosificadora (4), del caudalímetro (11).

Claims (9)

1. Procedimiento para remover y remediar los policloro bifenilos (PCB) de los fluidos dieléctricos refrigerantes (FDR) contenidos en equipos eléctricos, que comprende las etapas de extraer los FDR del equipo eléctrico, hacerlos pasar a través de un adsorbente del PCB con un caudal determinante del tiempo de residencia; reponerlos al equipo eléctrico y remediar el adsorbente contenedor del PCB, caracterizado porque el citado adsorbente del PCB es carbón activado proveniente de cáscara de maní.
2. Procedimiento, según la reivindicación 1, caracterizado porque dicho adsorbente del PCB tiene un índice de azul de metileno superior a 25.
3. Procedimiento, según la reivindicación 1 ó 2, caracterizado porque el carbón activado presenta una dispersión granulométrica de -20 +200.
4. Procedimiento, según la reivindicación 3, caracterizado porque el carbón activado presenta una dispersión granulométrica de -45 +170.
5. Procedimiento, según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4, caracterizado porque dicho caudal es determinante de un tiempo de residencia comprendido entre 5 y 120 minutos.
6. Procedimiento, según la reivindicación 3, caracterizado porque el tiempo de residencia es de entre 15 y 60 minutos.
7. Procedimiento, según la reivindicación 3 ó 4, caracterizado porque se lleva a cabo un ciclo único de etapas según la reivindicación 1 de manera tal que el FDR contiene una vez tratado menos de 50 partes por millón.
8. Procedimiento, según cualquiera de las reivindicaciones 3 a 5, caracterizado porque el producto obtenido es reciclado, pasándolo a través del adsorbente del PCB, hasta que el FDR contiene menos de 2 parte por millón.
9. Dispositivo para llevar a cabo el procedimiento, según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 8, que comprende un filtro de retención de barros y partículas dispuesto en una conducción de entrada y salida de FDR, antecediendo el filtro a una bomba dosificadora e impulsora de dicho FDR a través de columnas con llaves de paso de tres vías y un caudalímetro automático regulador de la velocidad de paso determinante del tiempo de residencia en aquellas columnas, comprendiendo el dispositivo un adsorbente de PCB que comprende carbón activado proveniente de cáscara de maní.
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