Biofiltración para la Remoción de Estireno en Ambientes Laborales

El Aire y su Importancia

Composición del Aire

El aire es una mezcla de gases que conforman la atmósfera. Sus componentes principales son nitrógeno, oxígeno, dióxido de carbono, vapor de agua, neón, helio, entre otros.

• Gracias al oxígeno del aire podemos respirar.
• El CO₂ es la base para la fotosíntesis.
• El aire permite la existencia del fuego, el transporte del sonido, la formación de nubes, la precipitación pluvial, etc.

Contaminación Atmosférica

Es la presencia de materia o formas de energía en el aire que pueden suponer un riesgo, daño o molestia de diferente gravedad para los seres vivos. Entre las consecuencias directas de la contaminación atmosférica, se podría destacar el desarrollo de enfermedades y afecciones en los seres humanos y la biodiversidad, así como la pérdida de visibilidad en zonas de grandes concentraciones o la aparición de olores desagradables.

Tecnologías de Tratamiento Biológico de Gases

Existen tres tecnologías principales para el tratamiento biológico de gases:

• Biolavadores
• Columnas empacadas o filtros percoladores
• Biofiltros

Estas tecnologías se diferencian entre sí por:

• La presencia o ausencia de un soporte.
• La naturaleza del soporte empleado (natural o sintético).
• La presencia o ausencia de una fase líquida móvil.
• Su capacidad para tratar diferentes contaminantes.

Biolavado

Es una tecnología de tratamiento de dos etapas:

1. El gas contaminado entra en contacto con una fase líquida que absorbe los contaminantes.
2. El líquido es tratado mediante un proceso tradicional (ejemplo: lodos activados).

Esta tecnología se distingue por su sencillez, pero al mismo tiempo por su incapacidad de tratar compuestos poco solubles en agua. Su uso es, por lo tanto, limitado.

Filtros Percoladores

Realizan la absorción y degradación del contaminante en una sola etapa. Con este propósito, el gas contaminado y un medio de cultivo líquido circulan (generalmente en contracorriente) a través de una columna que contiene un soporte inorgánico (por ejemplo, anillos de Raschig).

La presencia de los contaminantes y del líquido nutritivo lleva al crecimiento de microorganismos, en forma de biopelícula, sobre el soporte, asegurando que el filtro sea biológicamente activo y, por lo tanto, capaz de depurar el gas contaminado. Esta tecnología se distingue por su capacidad para tratar contaminantes medianamente solubles en agua, pero también por su sensibilidad y relativamente difícil control.

Biofiltración

Esta se caracteriza por el uso de un soporte orgánico (aserrín, turba, composta, etc.) que provee los nutrientes necesarios para el crecimiento de los microorganismos, transformando el soporte orgánico en un filtro biológicamente activo. Al pasar el aire contaminado a través del lecho, los microorganismos presentes en la superficie del soporte degradan los contaminantes.

Diseño de Biofiltros

• Pueden ser sistemas abiertos o cerrados.
• De uno o múltiples lechos.
• Su altura oscila entre los 0.5 y 1.5 m.
• Permiten tratar flujos de gas de 50 a 300 m³ de reactor por hora para compuestos tóxicos.
• La capacidad de concentración de los contaminantes tratados con éxito puede ser de algunos mg/m³ hasta arriba de 5 g/m³, dependiendo del nivel de toxicidad del compuesto.
• Se considera que la biofiltración es una de las tecnologías más económicas, en especial para el tratamiento eficiente de grandes flujos de aire poco contaminado.
• El costo de tratamiento es muy variable y puede oscilar entre 0.3 y 2.5 dólares americanos por 1000 m³ tratados, lo cual es de 3 a 10 veces inferior a las tecnologías de tratamiento de tipo físico-químico.
• El campo de aplicación de la biofiltración está principalmente enfocado a la eliminación de olores provenientes de industrias alimentarias y similares, en los tanques de aireación y de malos olores en el tratamiento de lodos y el tratamiento de efluentes que contienen bajas concentraciones de compuestos orgánicos volátiles.
• Un factor importante es que la biofiltración, que es una oxidación biológica, se aplica exclusivamente para la eliminación de contaminantes oxidables, compuestos orgánicos parcialmente oxidados o compuestos minerales reducidos.
• La biofiltración no representa, por lo tanto, una respuesta a las emisiones de óxidos de azufre, de nitrógeno o de dióxido de carbono.

Estudio de Biofiltración de Estireno

Objetivo

Diseñar un sistema de biofiltración para eliminar el estireno, un contaminante orgánico volátil, de ambientes laborales, utilizando bacterias como agentes de remoción.

Metodología

Se utilizó un sistema piloto que incluía un biofiltro con piedra pómez como sustrato. El proceso se llevó a cabo a temperatura ambiente (22 °C) y con un flujo de aire humidificado para evitar la desecación del medio.

Eficiencia de Remoción

Se lograron porcentajes de remoción superiores al 55% en un periodo de 10 días, con concentraciones finales de estireno cercanas a los límites permisibles de exposición en ambientes laborales.

Composición del Biofiltro

El biofiltro se diseñó en segmentos que permitieron medir la remoción en cada tramo, facilitando el muestreo del sustrato y el análisis de la eficiencia del sistema.

Bacterias Utilizadas

Pseudomonas aeruginosa y Escherichia coli. Estas bacterias fueron seleccionadas por su capacidad para formar consorcios y su resistencia, lo que mejora la eficacia del sistema de biofiltración.

Relevancia del Estudio

Aunque la tecnología de biofiltración ha tenido éxito en el exterior, es poco conocida en Colombia, lo que sugiere la necesidad de estudios de factibilidad para su implementación en la industria local.

Condiciones de Operación

Se mantuvo un rango de humedad relativa por encima del 90% y se midieron las concentraciones de estireno a la entrada y salida del sistema para evaluar su desempeño.