La guía completa sobre desulfurización moderna de gases de combustión: tecnologías, tendencias y aplicaciones industriales

Las normativas sobre calidad del aire en todo el mundo se han vuelto cada vez más estrictas durante la última década, obligando a centrales eléctricas, acerías, productores de cemento y empresas químicas a actualizar sus sistemas de limpieza de gases de combustión. En el centro de estos requisitos medioambientales se encuentra desulfurización de gases de combustión (FGD) —el proceso esencial para eliminar dióxido de azufre (SO₂) de las corrientes de escape industriales.

A medida que las industrias transitan hacia operaciones más ecológicas y eficientes, las tecnologías de DFG continúan evolucionando. Desde el método bien establecido de piedra caliza-yeso hasta enfoques más nuevos basados en amoníaco, cada solución ofrece diferentes ventajas en eficiencia, costo, estabilidad operativa y recuperación de subproductos.

Este artículo proporciona una visión completa de las tecnologías de desulfuración, sus mecanismos principales, escenarios de aplicación y tendencias industriales globales, diseñado para ingenieros, gerentes de compras, contratistas EPC y profesionales ambientales que buscan información confiable y actualizada.

1. Por qué es importante la desulfuración

El dióxido de azufre es un contaminante importante generado por la combustión de combustibles fósiles, reacciones metalúrgicas y procesos industriales pesados. Sin un tratamiento adecuado, las emisiones de SO₂ contribuyen a:

• Lluvia ácida

• Formación de smog

• Graves problemas respiratorios

• Acidificación del suelo

• Daños en equipos, edificios y cultivos

Las regulaciones en Europa, Oriente Medio, el sudeste asiático y China ahora comúnmente exigen que las emisiones de SO₂ alcancen tan bajas como 35 mg/Nm³ , lo que hace obligatorios los sistemas de desulfuración de gases para muchas plantas.

Los clientes industriales también enfrentan una creciente presión por parte de compradores internacionales, inversores ESG y compromisos de neutralidad de carbono, todos los cuales convierten el control de emisiones en una prioridad estratégica, no solo en una obligación de cumplimiento.

2. Tecnologías principales utilizadas en la desulfuración de gases de combustión

Los métodos de DFG pueden clasificarse ampliamente en húmedos, semisecos y secos procesos. Cada uno tiene sus propios principios químicos, condiciones operativas e industrias adecuadas.

2.1 Desulfuración húmeda con piedra caliza–yeso (WFGD)

Este es el método de desulfuración más ampliamente aplicado en centrales eléctricas de carbón y calderas industriales grandes.

Principio del proceso:

El SO₂ en el gas de chimenea reacciona con la lechada de caliza (CaCO₃) para formar sulfito de calcio, que luego se oxida hasta convertirse en yeso (CaSO₄·2H₂O).

Principales ventajas:

• Alta y estable eficiencia de eliminación de SO₂ (95-99%)

• Tecnología madura y confiable

• Aplicable a plantas de gran escala

• El subproducto de yeso puede venderse para materiales de construcción

Las limitaciones:

• Alto Consumo de Agua

• Mayor espacio requerido

• Inversión inicial elevada

• Requisitos de mantenimiento por incrustaciones y en las tuberías de la lechada

A pesar de sus desventajas, la tecnología de caliza-yesso sigue siendo la opción principal mundial para centrales eléctricas y sistemas grandes de combustión debido a su estabilidad y trayectoria comprobada.

2.2 Desulfurización basada en amoníaco (NH₃-FGD)

En los últimos años, la desulfurización con amoníaco ha ganado un fuerte impulso, especialmente en plantas químicas, acerías, fundiciones de ferrosilicio, plantas de coquización y calderas industriales .

Principio del proceso:

El SO₂ reacciona con amoníaco para formar sulfito/bisulfito amónico, que luego se oxida para producir fertilizante de Sulfato de Amonio .

Ventajas:

• Eficiencia de eliminación de SO₂ del 97%

• Capacidad de absorción de NO₂: desulfuración simultánea y desnitrificación parcial

• Cero descarga de aguas residuales

• Subproducto valioso: sulfato amónico

• Sin incrustaciones, operación más sencilla que la del yeso de piedra caliza

Desafíos:

• Requiere un suministro estable de amoníaco

• Control de fuga de amoníaco

• Requisitos más altos de seguridad y ventilación

Para las industrias que buscan tanto la reducción de emisiones como la eficiencia en el uso de recursos, la desulfuración basada en amoníaco está convirtiéndose cada vez más en una opción preferida.

2.3 Desulfurización Semiseca (SDA) / Absorbedor de Secado por Aspersión

Los sistemas semisecos son comunes en plantas de cemento, instalaciones de conversión de residuos en energía, unidades de generación pequeñas y calderas de biomasa .

Características:

• Utiliza cal hidratada

• Requiere poca agua

• Eficiencia media de eliminación de SO₂ (70–90 %)

• Bajo costo de inversión

• Operación sencilla y mantenimiento reducido

Aunque los sistemas semisecos no pueden alcanzar los niveles de emisiones ultra bajas exigidos en algunos países, siguen siendo una solución rentable para instalaciones pequeñas o antiguas.

2.4 Desulfurización Seca

Los procesos secos implican la inyección de sorbentes secos directamente en el gas de chimenea. Se utilizan típicamente para:

• Hornos industriales pequeños

• Hornos de vidrio

• Corrientes de escape con bajo contenido de SO₂

• Proyectos de modernización con espacio limitado

Los sistemas secos son compactos y fáciles de mantener, pero su eficiencia y grado de reacción son menores que los de los sistemas húmedos.

3. Cómo elegir la tecnología de desulfuración adecuada

La selección de un sistema FGD apropiado implica evaluar varios factores:

3.1 Concentración de SO₂ y caudal de gas de chimenea

• Alto SO₂ + gran caudal → se prefieren sistemas húmedos (caliza o amoníaco)

• Medio SO₂ → semiseco

• Bajo SO₂ → absorción seca

3.3 Recursos Hídricos y Regulaciones Locales

• Las regiones con escasez de agua (Oriente Medio) pueden preferir el método semiseco

• Para las normas más estrictas, se requiere amoníaco o piedra caliza-yeso

3.6 Aprovechamiento de Subproductos

• Si una planta tiene compradores de fertilizantes, desulfuración de amoniaco se vuelve más económico

• Los mercados de yeso varían internacionalmente

3.4 Consideraciones de CAPEX y OPEX

El costo total incluye electricidad, agentes de absorción, mantenimiento, mano de obra, consumibles y manejo de yeso o sulfato de amonio. Muchos clientes ahora priorizan el costo operativo a largo plazo frente a la inversión inicial .

4. Componentes clave de un sistema FGD eficiente

Las unidades modernas de desulfuración incluyen:

• Torre absorbedora o depurador

• Sistema de preparación de lechada

• Equipo de aire de oxidación

• Eliminadores de niebla

• Bombas de circulación

• Sistemas de manejo de subproductos (yeso, sulfato de amonio)

• Sistemas de secado y envasado (para soluciones a base de amoníaco)

• Automatización y monitoreo en línea

La alta confiabilidad del absorbedor, las bombas y los eliminadores de niebla determina directamente el rendimiento en la eliminación de SO₂.

5. Tendencias globales en tecnología de desulfurización

5.1 Cambio hacia sistemas de desulfurización con recuperación de recursos

Los gobiernos y clientes exigen cada vez más soluciones basadas en la economía circular. Los sistemas basados en amoníaco se alinean bien con esta tendencia, produciendo sulfato de amonio de grado fertilizante en lugar de yeso residual.

5.2 Mayor cantidad de sistemas híbridos e integrados

Actualmente, la desulfurización (FGD) se combina a menudo con:

• Desnitrificación SCR/SNCR

• Eliminación de polvo

• Control de la contaminación por emisiones difusas

• Tratamiento de la voz

Los sistemas modernos están optimizados para lograr emisiones ultra bajas en un proceso integrado único .

5.3 Digitalización y Control Inteligente

La monitorización basada en inteligencia artificial, la optimización de la tasa de alimentación de pH/amoniaco y la predicción automatizada de incrustaciones se están convirtiendo en estándar en plantas avanzadas.

5.4 Expansión en Mercados Emergentes

Países del Medio Oriente, Sudeste Asiático, África y América del Sur están actualizando rápidamente sus normas ambientales. El crecimiento de la demanda es especialmente fuerte en:

• Arabia Saudita

• Emiratos Árabes Unidos

• Indonesia

• Vietnam

• India

• Kazajistán

Para los contratistas EPC y proveedores de equipos, estas regiones representan importantes oportunidades de mercado.

6. Aplicaciones Prácticas: Donde la DGS tiene el mayor impacto

6.1 Plantas de energía a carbón

Todavía la base de instalaciones más grande a nivel mundial, utilizando típicamente sistemas de piedra caliza-yeso o amoníaco para cumplir con emisiones ultra bajas.

6.2 Plantas de Ferrosilicio y Metalúrgicas

El gas de chimenea suele contener altos niveles de SO₂ y partículas. La desulfurización con amoníaco combinada con eliminación de polvo es muy eficaz.

6.3 Industria del Coque y Química del Carbón

Los ambientes ricos en amoníaco y las cargas variables de SO₂ hacen que la FGD con amoníaco sea particularmente adecuada.

6.4 Plantas de Cemento y de Conversión de Residuos en Energía

Los sistemas semisecos y secos dominan debido al espacio limitado y a la menor disponibilidad de agua.

7. Perspectivas Futuras: Hacia la Combustión con Cero Emisiones

A medida que el mundo industrial avanza hacia la neutralidad de carbono, la tecnología de desulfurización seguirá evolucionando hacia:

• Cero efluentes líquidos

• Menor consumo de energía

• Mayor valor del subproducto

• Control digital de todo el proceso

• Integración con captura de CO₂

La desulfurización de gases de combustión sigue siendo una de las tecnologías ambientales más esenciales para la industria pesada, y su importancia aumentará a medida que las normas de calidad del aire se vuelvan más estrictas a nivel mundial.

Conclusión

La desulfurización de gases de combustión ya no es solo un requisito ambiental; es una inversión a largo plazo en una operación industrial sostenible y competitiva. La elección de una planta entre desulfurización con piedra caliza-yeso, basada en amoníaco, semiseca o seca depende de los requisitos de emisiones, las regulaciones locales, los costos operativos y el valor del subproducto.

Para las empresas que buscan emisiones ultra bajas y beneficios económicos, los sistemas modernos de desulfurización basados en amoníaco y los sistemas híbridos de control de múltiples contaminantes representan la nueva dirección de la industria.