Los biofiltros son sistemas de tratamiento biológicos con bajo impacto ambiental, que sin duda son una alternativa ante la contaminación atmosférica para su reducción y control, además que se encuentran entre uno de los sistemas más usados a nivel mundial por las ventajas que brinda.
Los modernos y sofisticados sistemas de tratamientos de gases muchas veces significan altos costos, altos requerimientos energéticos, una baja eficiencia, etc. Las biotecnologías son una alternativa para el tratamiento de efluentes gaseosos, entre estas: los biolavadores, las columnas empacadas o filtros percoladores, y biofiltros.
La biofiltración es aquel proceso microbiológico utilizado para el control o tratamiento de compuestos volátiles orgánicos e inorgánicos (ver Tabla 1) que se encuentra en fase gaseosa. Los microorganismos usados hacen la trasformación de los contaminantes en sustancias no dañinas, mediante sus procesos metabólicos.
Un factor fundamental es la concentración de contaminantes dentro de los efluentes, los biofiltros resultan ser más eficientes para corrientes gaseosas con bajas concentraciones. (Ver Gráfica 1)
Gráfica 1: Rango de concentración de aplicación para tratamiento de gases.
Fuente: www.estrucplan.com.ar/
Tipos de compuestos que son tratables mendiante biofiltros
A continuación se mencionan algunos compuestos que pueden ser tratados mediante biofiltros. Cabe resaltar que este tipo de tratamiento no es apto para el tratamiento de emisiones de óxido de azufre, nitrógeno, dióxido de carbono y otros.
Tabla 1: Ejemplos de compuestos tratados.
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Compuestos tratados por procesos biológicos
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Acetona
Metil etil cetona
Metanol
Etanol
Isopropanol
Éter
Formaldehido
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Tolueno
Benceno
Etil benceno
Xileno
Estireno
Bisulfuro de carbón
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Mercaptanos
Amoniaco
Olores orgánicos
Cloruro vinilo
Otros
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Fuente: http://fenix.cichcu.unam.mx/libroe_2006/1038967/26_c22.pdf
Tipos de biofiltros
Según el sistema existen dos tipos de biofiltros:
- Abiertos: Solo recibe alimentación por la parte inferior (ver Figura 1).
- Cerrados: La alimentación del gas se puede realizar tanto por el fondo (flujo ascendente) como por la parte superior (flujo descendente).
Figura 1. Esquema de un biofiltro convencional abierto.
Fuente: Kennes y Veiga (2001), citado por OLORES.ORG (2013).
Partes y funcionamiento de un biofiltro
Básicamente consta de dos partes fundamentales:
- Humidificador: es la parte del sistema donde se realiza la transferencia del gas a líquido.
- Reactor (contiene el relleno o matriz): dentro de este se encuentra los microrganismos, estos están sobre materiales o soportes como ser tierra, compostas, desechos de madera, corteza de pino, restos de animales calcáreos (como almejas), turba, bagazo de caña, cascaras de cacahuate, etc. Estos deben ser capaces de sostener la vida microbiana en conjunto con agua (la humedad de la matriz es fundamental para la obtención de resultados positivos) y nutrientes extras. Si el sistema es vertical, su altura pude estar dentro de 0,5 y 2 metros, además que la cantidad de capas dependerá del diseño y las expectativas de tratamiento.
Asimismo se tienen otras partes como ser: un sistema de ventilación de aire para mover este aire residual a través del biofiltro y una cámara de aire para distribuir uniformemente el aire residual por debajo de los medios de relleno del biofiltro.
La degradación de contaminantes debe de realizarse en una fase liquida, es así que el efluente gaseoso pasa por el humidificador, para realizar la transferencia al medio liquido (este proceso debe ser rápido), posteriormente pasa al relleno donde se encuentran los microorganismos, los contaminantes son absorbidos mediante difusión, además estos representan la principal fuente de carbono y/o energía para estas especies. Finalmente se obtiene un “gas de salida limpio”, que generalmente contiene dióxido de carbono y agua; y por supuesto el incremento de biomasa por el crecimiento microbiano.
Figura 2: Esquematización de un biofiltro.
Fuente: http://upcommons.upc.edu/bitstream/handle/2099.1/10427/Mem%C3%B2ria.pdf?sequence=1
Microorganismos involucrados
Los organismos a usarse deben ser seleccionados en relación al contaminante a ser tratado, así por ejemplo: para la eliminación de tolueno, se podría usar el hongo filamentoso Scedosporium apiospermum. Dependiendo los requerimientos de la especie a usar, se podrían incrementar otras especies e inclusive añadir otros componentes o sustancias para que el proceso metabólico se realice correctamente.
Tabla 2: Microorganismos comúnmente usados en el tratamiento biológico de gases
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Bacterias
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Hongos
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Actinomicetes
Micrococcus
Cephalosporium sp.
Micromonospora vulgaris
Bacillus cereus
Streptomicetes sp.
Pseudomonas putida
Pseudomonas fluorescens
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Actinomycetes
Penicillium sp
Circinella
Cephalotecium sp.
Ovularia sp.
Stemphilium sp.
Scedosporium apiospermun
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Fuente: http://www.emison.es/medioambiente/pdf/humos/biofiltracion.pdf
Ventajas y desventajas
En la siguiente tabla se mencionan los principales aspectos positivos y negativos que involucran los biofiltros.
Tabla 3: Ventajas y desventajas de biofiltros.
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Ventajas
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Desventajas
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- Alto grado de eliminación para compuestos orgánicos volátiles.
- No se obtienen residuos peligrosos, lo que lo hace un método menos contaminante.
- Bajos costos de instalación y mantenimiento.
- Bajo uso de energía.
- Altamente eficiente para grandes cantidades de aire con poca concentración de contaminantes.
- Trabaja generalmente a temperaturas normales.
- Puede ser operado por personal sin conocimientos específicos.
- Costos de tratamiento bajos y variables, entre 0.3 y 2.5 dólares americanos por 1000 metros cúbicos tratados.
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- Si son horizontales se necesitan grandes espacios de terreno.
- Pérdida de tiempo de operación por sustitución de relleno.
- Riesgo de que la población microbiana muera.
- No trata emisiones de NOx, SOx y COx.
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Fuente: Elaboración propia (2017).
Áreas de aplicación
A continuación se mencionan ejemplos de aplicación para biofiltros:
- Control de olores.
- Instalaciones de compostaje.
- Procesos
- Tratamiento de aves.
- Producción de sabores.
- Industria de aceite.
- Refinerías de petróleo.
- Industrias de pinturas.
- Plantas de tratamiento de aguas residuales.
- Industria alimentaria.
- Industrias de plásticos.
- Extracción de vapores del suelo.
- Fundición.
- y otros.
Los biofiltros son sistemas altamente aplicables en diversas áreas, además de ser económicos y su impacto medio ambiental es bajo, por tales y otros beneficios que ofrecen esta biotecnología, han sido implementados en varios países como una opción diferente y sostenible ante los sistemas convencionales, además de que demuestran su alta eficiencia mediante resultados positivos.
REFERENCIAS
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< http://www.emison.es/medioambiente/pdf/humos/biofiltracion.pdf >
ESTRUCPLAN. El Desarrollo de Bioprocesos para el Tratamiento de Aire Contaminado Emitido por Fuentes Fijas. Parte 1. [fecha de consulta: 17 Mayo 2017].
<https://www.estrucplan.com.ar/Producciones/imprimir.asp?IdEntrega=2707>
IHOBE. Biofiltro para el tratamiento de gases [fecha de consulta: 17 Mayo 2017].
<http://www.ihobe.eus/Paginas/Ficha.aspx?IdMenu=8dd2861d-5ed4-4d9c-a208-35b454b5cd65&Idioma=es-ES >
OLORES. Bioprocesos para la eliminación de contaminantes volátiles: estado actual de conocimientos y futuras tendencias. 18 de Abril 2013. [fecha de consulta: 17 Mayo 2017].
<http://www.olores.org/index.php?option=com_content&view=article&id=254&lang=es >
REVAH Moiseev, S. y ORTIZ Lopez, I. El desarrollo de bioprocesos para el tratamiento de aire contaminado emitido por fuente fijas [en línea]. 34 p. [fecha de consulta: 17 Mayo 2017].
Disponible en: http://fenix.cichcu.unam.mx/libroe_2006/1038967/26_c22.pdf
THALASSO, Frédéric y PINEDA Olmedo, Raúl. Biofiltración: tratamiento biológicode aire contaminado. Avance y Perspectiva [en línea]. Enero 2015. vol. 21. 3 p. [fecha de consulta: 17 Mayo 2017].
Disponible en:
https://www.researchgate.net/publication/228594656_Biofiltracion_tratamiento_biologico_de_aire_contaminado
VILLÉN Pérez, Lorena. Diseño de un biofiltro [en línea]. Proyecto final de Carrera (Licenciatura en ingenieria qumica). Barcelona, España: Escola d'Enginyeria de Barcelona, 2010. 77 p. [fecha de consulta: 17 Mayo 2017].
Disponible en:
http://upcommons.upc.edu/bitstream/handle/2099.1/10427/Mem%C3%B2ria.pdf?sequence=1
POR FAVOR RESPETA EL TRABAJO DEL AUTOR. Cita el artículo de acuerdo a la Norma ISO 690-2:
Luque Tumiri, F. Janeth. (2017). Utilización de Biofiltros para el tratamiento de Gases. [En Línea] 6 de Noviembre de 2017. Disponible en Internet: http://www.natzone.org/index.php/component/content/article/15-frontpage-blog/desarrollo-tecnologico/318-utilizacion-de-biofiltros-para-el-tratamiento-de-gases?Itemid=101
