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BIOFILTRACIÓN DE EFLUENTES GASEOSOS
El control de olor
es uno de los intereses primarios en las instalaciones medio ambientales,
especialmente si se ubican cerca de áreas residenciales. La buena gestión del
proceso y el quehacer cuidadoso puede reducir los olores, pero en muchos casos
todavía se requerirá algún método para la reducción del olor.
También es
necesario el control del olor en multitud de procesos, y hay varias opciones
para el tratamiento del olor, incluyendo el químico, la destrucción térmica y
la biofiltración. En muchos casos, la biofiltración es la opción más económica
y la más efectiva, y que, hoy en día, es de uso generalizado, con preferencia a
la filtración sobre carbón activado, mucho más cara.
La biotecnología,
se puede aplicar a la corrección de la contaminación atmosférica mediante procedimientos no agresivos con el
medio ambiente, a fin de evitar el uso de productos químicos. Los biofiltros
tienen una matriz (material que sirve de soporte y que deja pasar el flujo de
aire a tratar) y microorganismos. Estos microorganismos hacen que la
contaminación sea retenida, acumulada o destruida. El material biológico
funciona como un catalizador a escala reducida.
Los sistemas vivos
usados para degradar la contaminación pueden reproducirse de manera natural.
Además, resultan mucho más baratos y, evidentemente, tienen menos efectos
negativos sobre el medio ambiente que los de base química.
Los sistemas
biológicos retienen incluso sustancias que no son depuradas en los sistemas
clásicos. Por ejemplo se ha demostrado la eliminación de hidrocarburos y
disolventes orgánicos en la etapa biológica. De forma natural se favorece el
desarrollo de cepas que se alimentan de los residuos a eliminar, siendo el
sistema, de esta forma, autorregulable. Es una tecnología apta para emisiones
con niveles medios de sulfuro de hidrógeno, amoníaco, COV's y en general
aquellas instalaciones en las que se originan olores de procesos de degradación
biológica o manejo de productos orgánicos.
Un biofiltro usa
materiales orgánicos húmedos para absorber y degradar compuestos olorosos. El
material, fresco y humedecido, procesa el aire que se inyecta mediante una
rejilla de tubos horadados en un lecho de filtración. Los materiales que se
usan para la construcción de biofiltros son el compost, la turba, astillas de
madera y corteza de árboles, a veces mezclados con materiales biológicamente
inertes, como la grava, para mantener una porosidad adecuada y son mantenidos a
una humedad adecuada para que tenga lugar el desarrollo microbiano. En este
último aspecto hay que considerar que el compost y la corteza de pino son
rellenos con una esperanza de vida limitada mientras que en los lechos basados
en fibra de turba de alta calidad se pueden garantizar 10 años sin cambio de la
biomasa. Además, la fibra de turba es el tipo de relleno que mejor soporta la
fauna bacteriana. Estabiliza todo el proceso debido a su alta calidad como
tampón de humedad y de nutrientes. No obstante, el mayor precio de la turba
hace que los sustratos más utilizados sean los basados en compost de origen
vegetal, con el que se pueden garantizar hasta 5 años de vida, siendo la real,
naturalmente, muy superior.
La biofiltración de
efluentes gaseosos se define como un proceso biológico utilizado para el
control o tratamiento de compuestos volátiles orgánicos e inorgánicos presentes
en la fase gaseosa. En la biofiltración, los microorganismos son los
responsables de la degradación biológica de los contaminantes volátiles
contenidos en corrientes de aire contaminado.
El filtro puede ser
inoculado con un cultivo de microorganismos que crecen en los materiales
orgánicos que hay en el aire a depurar. Utiliza los mismos procesos y
organismos que se emplean actualmente en las fases biológicas de tratamiento de
las aguas negras. Al inocular la biomasa con una amplia gama de organismos van
a proliferar las cepas que son capaces de alimentarse de las sustancias
aportadas con la corriente de aire. Así el filtro se auto adapta a las
condiciones encontradas en cada foco.
Durante el proceso
de biofiltración, el aire pasa a través de los poros del material filtrante que
sirve de soporte a bacterias en crecimiento. La degradación de los
contaminantes ocurre previa transferencia del aire a un medio líquido en donde
es utilizado como fuente de carbono y energía (compuestos orgánicos) o como
fuente de energía (compuestos inorgánicos). La utilización implica producción
de biomasa y la oxidación parcial o total del contaminante. A su vez, la
biomasa, bajo ciertas condiciones sufre una oxidación por respiración endógena.
De esta manera, los procesos de biofiltración dan lugar a una descomposición
completa de los contaminantes, creando productos no peligrosos.
Las profundidades
del lecho de biofiltro oscilan de
El principal
criterio de diseño es la velocidad de filtración, y es típicamente
Para el lecho
filtrante, las especificaciones estándar son:
·
pH lecho: óptimo sobre 7
·
Temperatura de lecho:
óptimo sobre
·
Contenido de humedad del
lecho: 40% de la capacidad máxima
·
El aire es comúnmente
humedecido antes de su filtrado.
Sus aplicaciones
más usuales se dan en instalaciones de tratamiento ambiental (depuradoras,
plantas de tratamiento y bombeo, instalaciones de compostaje, RSU,...) y en
procesos industriales, como la industria química, tostadoras de café,
tratamiento de aves, producción de sabores y fragancias, mataderos, salas de
despiece... Por ejemplo, se pueden producir biofiltros que traten los olores que
genera la producción de aceites de cebolla y ajo.
El manejo de todos
los componentes integrantes de un equipo biológico es sencillo y puede ser
llevado a cabo fácilmente por personal sin conocimientos específicos
adicionales. Lo más esencial es la vigilancia del correcto contenido de humedad
de la biomasa. La inspección y limpieza del sistema de humidificación y del
ventilador presente en todos los sistemas de desodorización tampoco son
complicadas.
Los biofiltros se
emplean con el objetivo de eliminar los malos olores y ofrecen un sistema de
filtración con un coste de mantenimiento relativamente bajo. Anualmente el
coste del mantenimiento de lo biofiltros esta entre un 60% y el 90% del coste
de los métodos de frotación e incineración de restos de olores. Sin embargo, el
beneficio más importante de los biofiltros es que permite no molestar a los
vecinos de la planta
Los equipos
empleados para la purificación biológica de gases pueden subdividirse en dos
tipos: biofiltros de lecho fijo y, biofiltros de líquido. Esta clasificación se
basa en las condiciones en las que se encuentran los microorganismos en el
sistema y del patrón de flujo de la fase líquida. Las características de cada
uno de estos equipos aparecen a continuación.
Los biofiltros de
lecho fijo constan de un material filtrante, que puede ser sintético, que sirve
como soporte para los microorganismos y en el caso de los orgánicos
como fuente de nutrientes para el crecimiento microbiano. Ejemplos de
materiales filtrantes utilizados en este tipo de filtros son rocas porosas,
tierra de diatomeas, perlita, tierra, trozos de maderas, diferentes tipos de
compost, residuos orgánicos tales como cáscaras de cacahuate, de arroz o
cortezas de pino, entre otros. El principio de los biofiltros de lecho fijo
consiste en hacer pasar la corriente gaseosa saturada de humedad que contiene
al contaminante a través del lecho en donde los contaminantes son degradados
por los microorganismos. En la figura se muestra un esquema de un biofiltro de
lecho fijo. Una característica importante de este tipo es la ausencia de la
fase acuosa móvil que los hace convenientes para tratar contaminantes muy poco
solubles en agua.
El biofiltro de recirculación de líquido consiste de una columna
empacada con un soporte inerte (usualmente de material cerámico o plástico)
donde se desarrolla la biopelícula. A través del lecho se alimenta una
corriente gaseosa que contiene el contaminante y una corriente líquida que es
comúnmente reciclada a través del lecho y que tiene la función de aportar
nutrientes esenciales a la biopelícula, así como de remover los productos de
degradación de los microorganismos. Estos sistemas se recomiendan para compuestos
solubles en agua. Son los utilizados en tratamiento de aguas residuales. El
diagrama de operación de este sistema se muestra en la figura. Tienen ventajas,
ya que la recirculación del líquido facilita la eliminación de los productos de
reacción así como un mayor control sobre el proceso biológico a través del
control del pH y la composición del medio líquido.
En el cuadro siguiente se resumen
las ventajas y desventajas de los tres tipos de biofiltros antes mencionados.
La selección del sistema adecuado deberá hacerse considerando las
características de la corriente gaseosa a tratar, la eficiencia de remoción
esperada y los costos involucrados. Ventajas y desventajas de los sistemas de
biofiltración
|
Tipo de biofiltro |
Ventajas |
Desventajas |
|
Biofiltro de Lecho Fijo |
Altas
superficies de contacto gas-líquido. Fácil
arranque y operación. Bajos costos de inversión. Soporta periodos sin
alimentación. Conveniente
para operación intermitente. No
produce agua de desecho |
Poco
control sobre fenómenos de reacción. Baja
adaptación a altas fluctuaciones de flujo de gas. Grandes
volúmenes de reactor. |
|
Biofiltro de recirculación |
Control
de concentración de sustratos. Posibilidad
de evitar acumulación de subproductos. Equipos
compactos. Baja
caída de presión. Alta
transferencia de oxígeno y del contaminante Más
adecuados para tratar líquidos que gases |
Baja
superficie de contacto gas-líquido. Generación
de lodos. No
resiste periodos sin alimentación. Necesidad
de suministrar nutrientes. Arranque
complejo. Altos
costos de inversión, operación y mantenimiento. Taponamiento
por biomasa. Producción
de agua de desecho. No
conveniente para tratamiento de contaminantes cuyos subproductos son
compuestos ácidos. |
Los principales
parámetros de diseño de un sistema de biofiltración son los siguientes:
·
Características del gas
contaminante (concentración, flujo, presencia de partículas, temperatura).
·
Selección del material
filtrante.
·
Contenido de humedad del
material filtrante.
·
Microorganismos.
Las características del gas a tratar
son muy importantes en la determinación de la eficiencia de remoción de un
sistema de biofiltración. Con base en la concentración del gas contaminante se
puede seleccionar el tipo de biofiltro. Generalmente para los sistemas de
biofiltración se ha considerado que el rango de concentración óptimo de
Para los biofiltros
de lecho fijo y recirculación, el lecho filtrante es el hábitat de la población
microbiana. Considerando el volumen de estos sistemas es recomendable
considerar materiales de gran disponibilidad en el sitio de operación del
sistema así como un bajo costo.
En general, se
prefiere que los materiales filtrantes contengan los nutrientes necesarios para
el metabolismo microbiano, sin embargo en ausencia o baja concentración de
estos pueden adicionarse mediante solución de nutrientes
El tamaño de
partícula, es decir su distribución y geometría del poro, debe proporcionar una
mayor área superficial para la rápida transferencia del contaminante a la fase
acuosa y una fracción considerable de espacios huecos para limitar las caídas
de presión.
El material
filtrante debe tener una buena capacidad de retención de agua, ya que los
microorganismos requieren de una importante cantidad de agua para crecer. El
rango óptimo de humedad del material filtrante en sistemas de biofiltración se
considera entre 40 y 60%. Un bajo contenido en el lecho filtrante reduce el
espesor de la biopelícula y merma la actividad microbiológica y, por
consiguiente, la actividad del biofiltro. Por otro lado, un elevado contenido
de humedad puede crear una saturación, provocando zonas anaerobias o incrementar
la caída de presión.
Finalmente, el pH
de estos sistemas debe ser regulado ya que numerosos procesos de oxidación
generan productos ácidos, básicos o inhibitorios, como los compuestos clorados,
azufrados y amonio entre otros. En general la capacidad amortiguadora se logra
mediante la adición de compuestos tales como carbonatos.
La capacidad de
degradación de los microorganismos involucrados en estos procesos depende de
las características de los contaminantes. Para compuestos o mezclas biogénicas
es fácil encontrar, por su ubicuidad, microorganismos que degraden los
contaminantes a partir de suelos contaminados, lodos activados y compost. Para
la biodegradación de compuestos más recalcitrantes es necesario realizar un
proceso de selección para encontrar microorganismos eficientes para la
oxidación de los contaminantes. Para compuestos altamente recalcitrantes, como
algunos aromáticos y ciertos clorados de alto peso molecular, se requiere la
presencia de otros compuestos orgánicos para poder realizar la oxidación,
proceso que se conoce como co-metabolismo. Las fuentes más comunes para
encontrar los microorganismos necesarios para el proceso son generalmente las
plantas de tratamiento de agua que reciben las descargas de las industrias en
donde se generan estos contaminantes.
En los procesos
biológicos para el control de aire contaminado no es posible considerar la
esterilización del gas por motivos económicos. Por lo tanto, las poblaciones
dentro de los equipos deben ser capaces de oxidar los contaminantes en
condiciones altamente competitivas de no esterilidad.
La reacción
bioquímica que describe el proceso de biofiltración se presenta a continuación,
en donde el contaminante presente en fase gas sería el sustrato.
Biomasa + sustrato
= biomasa + CO2 + H2O X + S =
dX + CO2 + H2O
La lista de
especies presentes en sistemas de biofiltración es larga y depende de diversos
aspectos, tales como el inóculo inicial, el material filtrante, los
contaminantes a tratar y el tiempo de aclimatación. En el cuadro se presenta
una lista de microorganismos comúnmente utilizados para el tratamiento
biológico de gases.
Microorganismos más comunes usados para el tratamiento biológico de gases
|
Bacterias |
Hongos |
|
Actinomicetes Pseudomonas putida |
Actinomycetes |
Uno de los
importantes problemas que afecta a muchos productores de alimentos es el
control de malos olores. Hay muchas demandas locales que exigen la reducción de
malos olores de las industrias, y de procesamiento de alimentos y el
tratamiento de productos de origen animal son algunas de las actividades
afectadas. La emisión de malos olores por parte de las plantas que tratan los
residuos puede ser en si mismas un problema, lo cual es algo a tener en cuenta
a la hora de decidir que tipo de planta de tratamiento de residuos a instalar.
Las naciones de la comunidad económica europea deben de cumplir la legislación
europea al respecto y las pautas referentes al medioambiente. Los directivos de
la CE sobre las emisiones medioambientales dan instrucciones a los países
miembros para que estos introduzcan una legislación nacional que concuerde con
las pautas de la CE y niveles de emisión dentro de un periodo de tiempo.
Actualmente, hay una iniciativa internacional de la UNECE (Comisión Económica
de las Naciones Unidas para Europa) para reducir la emisión de compuestos
orgánicos volátiles en Europa en un 30% antes de finalizar esta década. Esta
iniciativa es debida al incremento de ozono terrestre, producido a partir de
una reacción con compuestos orgánicos volátiles, que reduce la calidad del aire
y que tiene un efecto negativo en la salud y en el medioambiente. La industria
tendrá que jugar su parte en esta reducción, reduciendo la emisión de
disolventes y otros compuestos orgánicos volátiles.
El proceso de la
depuración biológica consiste esencialmente en poner en contacto el aire
saturado de humedad con un lecho fijo. Si no se puede garantizar la saturación
por las condiciones en el propio foco se suele proceder a un pretratamiento
mediante un sistema de duchas antes de conducir el aire a la biomasa. En este
lecho se adsorbe la carga contaminante en la superficie del material de relleno
o se disuelve en la película de agua que lo rodea. Aquí servirá de alimento
para la fauna microbiana presente en el mismo entorno. Se podría decir que se
pasa la contaminación atmosférica del aire a la fase estacionaria para utilizar
las mismas técnicas conocidas en la depuración de las aguas residuales, con
diferencia en la concentración de las sustancias contaminantes, mucho más baja
en el aire que en el agua, y un gran exceso de oxígeno. La baja concentración
limita el crecimiento de los microorganismos a niveles que hacen imposible la
aparición de grandes excesos de biomasa como se produce en forma de fangos en
las depuradoras.
La presencia de
oxígeno hace innecesaria una aireación adicional. Por estas razones el proceso
biológico en el tratamiento de los aires de salida requiere incluso menos
mantenimiento y es más estable que el tratamiento biológico de las aguas
negras. Esto nos lleva a la mayor ventaja de los filtros biológicos frente a
los métodos clásicos: su bajo coste de explotación.
Dado que los
microorganismos actúan como catalizadores específicos, desintegrando la carga
contaminante con la ayuda del oxígeno ambiental y regenerando por su actuación
la capacidad del lecho de adsorber nueva materia no se requiere la adición de
reactivos caros y peligrosos ni tampoco la reposición frecuente del lecho.
Si no hay amplias
superficies disponibles se puede realizar instalaciones descentralizadas. Este
diseño es siempre aconsejable ya que permite construir equipos menores y más
fáciles de colocar en posibles huecos.
A título de
información incluimos dimensiones y precios de pequeños filtros que fabricamos
de forma estándar y que, en muchas ocasiones, se encuentran para entrega
inmediata.
El número que
identifica al modelo indica la capacidad aproximada de depuración en Nm3/h
Las dimensiones son
interiores, en metros, ancho por largo. El alto es típicamente de 1’5
metros.
Los biofiltros
incluyen ventilador de aspiración, humidificador y sistema de riego manual.
Opcionalmente el sistema de riego puede ser automático en función de la humedad
del lecho.
BIOFILTROS
|
MODELO |
DIMENSIONES |
ESTRUCTURA |
DEPÓSITO |
MATERIAL FILTRANTE |
PRECIO |
|
BF - 500 |
2 x 3 |
Acero inoxidable |
Polietileno |
Corteza de pino |
6.120 |
|
BF – 1.000 |
3 x 3 |
Acero inoxidable |
Polietileno |
Corteza de pino |
10.830 |
|
BF – 1.500 |
3 x 5 |
Acero inoxidable |
Polietileno |
Corteza de pino |
17.600 |
|
BF – 2.000 |
4 x 5 |
Acero inoxidable |
Polietileno |
Corteza de pino |
23.280 |
|
BF – 3.000 |
5 x 6 |
Acero inoxidable |
Polietileno |
Corteza de pino |
36.400 |
Insistimos en que
podemos diseñar y fabricar cualquier tipo de biofiltros que necesiten.
| - ANTORCHAS - | COMPOSTAJE - | - VERTEDEROS - | - AGUAS RESIDUALES - | - VERMICOMPOSTAJE
- |
| - INCINERACIÓN - | - LOMBRICULTURA - | - INERTIZACIÓN CENIZAS
- | - TRATAMIENTO DE FANGOS - |
| - BIOGAS - | - TRATAMIENTO DE AIRE, HUMOS Y GASES - | - SECADEROS
- | - RECICLADO - |
TODOS LOS PRODUCTOS
Y SERVICIOS SON FRUTO DE NUESTRA EXPERIENCIA Y TECNOLOGÍA. CONSULTENOS SUS
NECESIDADES.
