• María Rosario Méndez Gil y José Carlos Fernández Balseiro. Departamento de Ingeniería Química. Universidade de Santiago de Compostela.

El objetivo de este estudio es la determinación del comportamiento químico de las emisiones procedentes de un foco típico de contaminación atmosférica, la C.T. As Pontes, con el fin de determinar los niveles de emisión de SO2, NOx (y VOCs) que eviten la aparición de niveles significativos de contaminantes secundarios, derivados de dichas emisiones y de otras naturales o antropogénicas, a distancias de mesoescala, en toda la comunidad gallega.

En el anterior estudio "Implementación de modelos cinéticos fotoquímicos en el transporte de contaminantes en la atmósfera - C.T. As Pontes", se llegó a varias conclusiones relativas a la transformación que pudiesen experimentar las emisiones procedentes de la C.T. As Pontes en el entorno de 30 km alrededor de la misma, que podemos resumir en los siguientes puntos:

Tanto el SO2 como los óxidos de nitrógeno (NO, NO2) emitidos son especies poco solubles en agua, por lo que deben transformarse en fase gas para que generen contaminantes secundarios en fase acuosa.

Tanto las medidas experimentales de emisión e inmisión de SO2 e NOx como los resultados de la modelización de las vías de oxidación más rápidas que podemos considerar para estas especies en el entorno de 30 km alrededor da C.T. As Pontes indican que la transformación es muy pequeña (menor del 2 %), aunque ligeramente mayor en el caso de la formación de HNO3. Esto implica que, en tiempos de transporte inferiores a 30 min., la presencia de especies susceptibles de reacción en fase acuosa (SO3, HNO3) será muy reducida. En el caso de los NOx, si es importante la transformación de NO a NO2 (y viceversa).

La simulación del sistema NO-NO2-O3 en el penacho emitido por la C.T. As Pontes permitió concluír que este penacho reduce significativamente, por donde pasa, los niveles de O3 ambiente (hasta en un 50 %) en el entorno de 30 km alrededor de la Central Térmica, especialmente durante el día y en condiciones de inestabilidade atmosférica. Este hecho fue corroborado de forma puntual mediante datos experimentales. La presencia de VOCs reduce este efecto, aunque en una proporción pequeñaa dentro de este entorno.

Estos procesos, por su naturaleza no estacionaria, son dependientes del tiempo o distancia de transporte, por lo que las conclusiones válidas para un entorno local como el estudio pueden variar en el transporte a distancias de mesoescala. Esto resulta potenciado por la limitación física de dilución del penacho en la capa límite ya que, en muchos casos, la penetración del penacho en capas superiores está limitada por el bajo grado de mezcla existente por encima de dicha capa; es dicir, las concentraciones de las especies pueden ser suficientemente grandes para que las velocidades de reacción sean significativas y generen contaminantes secundarios. Por esto, non se puede descartar la formación de SO3 y HNO3, y la influencia de oxidantes originados por VOCs. Para el estudio de estos procesos es necesario:

Ampliar el entorno (y las bases de datos) de simulación a distancias de mesoescala: Base de datos topográfica, de usos del suelo, poblaciones y carreteras principales, y focos industriales más importantes.

Elaborar un inventario de emisiones naturales (usos del suelo) y antropogénicas (focos industriales y urbanos).

Utilizar modelos de calidad del aire adecuados al transporte y la química a mesoescala, de modo que se reduce la importancia de la dispersión del penacho y se introducen en detalle los mecanismos químicos en fase gas y en fase acuosa implicados: STEM-II, UAMGUIDES (Urban Airshed Model). Estos modelos pueden combinarse con información meteorológica obtenida por un modelo de predicción.

Aplicar estos mecanismos a diferentes escenarios de emisiones, comezando por los actuales, a fin de determinar el impacto de cada uno de ellos sobre el entorno.
Como conclusión principal, el estudio debe permitir la determinación de la influencia de las emisiones procedentes de la C.T. As Pontes sobre los niveles de contaminantes secundarios en la atmósfera de Galicia, dentro de rangos signficativos para definir la calidad del aire.

Resultados:

Como resultados más significativos del estudio, obtenidos hasta el momento, podemos destacar:

La selección, análisis y puesta a punto del modelo STEM-II, capaz de simular el transporte y la transformación química de contaminantes atmosféricos en fase gas y en fase acuosa. 

La aplicación del modelo STEM-II al entorno de una Central Térmica, con el fin de evaluar la deposición de contaminantes en fase gas y en fase acuosa originada por la emisión de la Central Térmica, en determinadas condiciones meteorológicas.

Ambos resultados servirán de base a la evaluación de la influencia de la reducción de emisiones procedentes de la Central Térmica, actual y prevista, sobre la deposición de contaminantes atmosféricos en su entorno.



Tiempo de supercomputación usado:

Fujitsu VPP300E: 250 horas.

Fujitsu AP3000: 400 horas.

Tiempo de supercomputación necesario hasta el final del proyecto:

Fujitsu VPP300E: 100 horas.

Fujitsu AP3000: 400 horas.

Publicaciones:

"Measurements and Modelling in Environmental Pollution". R. San José, C.A. Brebbia (eds.), Computational Mechanics Publications, Southampton, 1997. ISBN 1-85312-461-3.

"Dispersion and transformation of nitrogen oxides emitted from a point source". M.R. Méndez, J.A. Souto, J. Vilà Guerau de Arellano, T. Lucas, pp. 179-188.

"Applications of High Performance Computing in Engineering V". H. Power, J.J. Casares Long (eds.), Computational Mechanics Publications, Southampton, 1997. ISBN 1-85312-4575.

"Computational cost of the simulation of chemical reactions in a Lagrangian puff model"
J.A. Souto, M.R. Méndez, J.J. Casares, T. Lucas. pp. 287-296.