MALOS OLORES EN PLANTAS DE TRATAMIENTO DE AGUAS RESIDUALES: SU CONTROL A TRAVÉS DE PROCESOS BIOTECNOLÓGICOS Juan Manuel Morgan Sagastume*, Sergio Revah Moiseev** y Adalberto Noyola Robles* *Coordinación de Bioprocesos Ambientales, Instituto de Ingeniería, UNAM, Apdo.Postal 70-472; 04510, Ciudad Universitaria, Coyoacan, México D.F., México. FAX (5) 616-21-64 *E-mail: jmms@pumas.iingen.unam.mx. **Departamento de Procesos e Hidráulica de la Universidad Autónoma Metropolitana-Iztapalapa. Tel. 7244648, Fax: 7244900, e-mail: srevah@xanum.uam.mx. RESUMEN Uno de los problemas más importantes o tal vez el más importante relacionado con el rechazo de la población a la instalación de plantas de tratamiento de aguas residuales es la generación de olores. Es por ello que el conocimiento de las fuentes de olores y de las tecnologías existentes para su control adquieren suma importancia para proponer soluciones y facilitar la instalación de estos sistemas de tratamiento básico. En el trabajo se presenta una revisión bibliográfica sobre el tratamiento de gases asociado con malos olores en plantas de tratamiento de aguas residuales a través de procesos biotecnológicos. Se describen las características técnicas más importantes de los biofiltros, biolavadores y biofiltros de lecho escurrido, así como costos comparativos, ventajas y desventajas. El artículo finaliza al puntualizar las tendencias de investigación y desarrollo en este campo. Palabras clave: Olores, gases, biofiltración, tratamiento de aguas residuales, H2 S INTRODUCCIÓN Sin duda alguna, las plantas de tratamiento de aguas residuales son herramientas tecnológicas muy importantes para coadyuvar en la preservación del medio ambiente, en el reúso del agua y al control de enfermedades, particularmente las gastrointestinales, por lo que favorecer su instalación en todo el territorio nacional es altamente conveniente como parte de acciones de saneamiento básico en la población. Sin embargo, uno de los principales problemas asociados con las plantas de tratamiento de aguas residuales y que en algunos casos ha sido determinante para clausurar o evitar su instalación es la generación de malos olores. La fuente de malos olores en plantas de tratamiento está asociada con la generación y tratamiento de residuos sólidos como el lodo biológico o químico así como con el manejo del agua residual misma y con la degradación de la materia orgánica dentro de la planta de tratamiento. El manejo y control de olores en las plantas de tratamiento de aguas residuales ha adquirido gran importancia debido al crecimiento de la población, a la multiplicación de las plantas de tratamiento en el ámbito nacional y a su cercanía con residencias y centros de población. Una de los compuestos que contribuye en gran medida a la generación de malos olores es el sulfuro de hidrógeno (H2 S) que es un producto natural de la descomposición anaerobia de la materia orgánica, muy frecuentemente encontrado en drenajes y en plantas de tratamiento de aguas residuales y de lodos de desecho. Para el tratamiento de malos olores existen tecnologías de tipo fisicoquímico y biotecnológico. Sin embargo, es claro que si se sigue y favorece una política nacional para proteger el medio ambiente basada en principios de sustentabilidad, se verán favorecidos los procesos biotecnológicos sobre los fisicoquímicos debido a su bajo costo de operación, al bajo requerimiento de insumos (energía y reactivos), a la baja producción de desechos y a su alta eficacia de tratamiento. GENERACIÓN DE OLORES EN DRENAJES Y PLANTAS DE TRATAMIENTO DE AGUAS RESIDUALES Toda planta de tratamiento mal diseñada y/o mal operada, sea de tipo fisicoquímico o biológica, de tipo aerobio o anaerobio, es susceptible de generar malos olores. Sin embargo, debido al metabolismo de ciertas bacterias anaerobias (sulfatoreductoras), el medio anaerobio es el más propenso a presentar malos olores, sobre todo cuando en el agua residual existen altas concentraciones de sulfatos y sulfuros. Como causas generales de la generación de olores en plantas de tratamiento se pueden enumerar las siguientes: • • • Mal diseño de la planta de tratamiento como por ejemplo la especificación de un tamaño de planta no adecuado al caudal y carga orgánica manejada, turbulencias de las aguas en las estructuras de entrada, áreas descubiertas, etc. Deficiencias en la operación de la planta de tratamiento como por ejemplo acumulación de materia orgánica fresca en el tratamiento preliminar de la planta, almacenamiento de lodos en forma inadecuada, acidificación de reactores en el caso de sistemas anaerobios, etc. En el caso del efluente de una planta de tratamiento anaerobia, por sus condiciones de pH y posible turbulencia generada en el momento de ser descargado el efluente, es posible el desprendimiento de H2 S disuelto en el agua tratada. Aunque algunas causas de la generación de malos olores pueden ser evitadas en el diseño, otras por la naturaleza misma del tratamiento y del agua residual, son difícilmente controlables si no se considera un sistema de control de malos olores. El control de malos olores en una planta de tratamiento de aguas residuales hace viable su instalación prácticamente en cualquier lugar pues es ésto, junto con el ruido y la contaminación visual en menor grado, uno de los problemas más importantes asociados con el rechazo de la población a estos sistemas de saneamiento básico. En la Figura 1 se muestra un esquema de una planta de tratamiento de agua donde se señalan las posibles fuentes de mal olor y su tratamiento. En el caso particular de las plantas de tratamiento anaerobias que tratan aguas residuales con compuestos de azufre oxidados como el tiosulfato, sulfito o sulfatos tienden a reducirlos a sulfuro. Estos tipos de aguas residuales son producidos por la industria petroquímica, la del procesamiento fotográfico, la del papel y la de los ingenios azucareros. Hay una gran necesidad de desarrollar tecnologías para remover el H2 S del agua tratada debido a su alta toxicidad, propiedades corrosivas, mal olor y demanda de oxígeno (Janssen et al., 1995). Gas tratado sin mal olor Sistema de tratamiento y control olores Malos olores generados por estancamiento del agua residual Influente de agua residual Olores Olores Efluente Tratamiento preliminar Tratamiento primario Tratamiento secundario (aerobio) Cárcamo de bombeo/ecualización de flujo Tratamiento terciario (desinfección) Olores Desecho de lodos Tratamiento de lodos biológicos Lodo digerido Olores Almacenamiento de lodo digerido Figura 1 Representación de una planta de tratamiento con sus posibles fuentes de malos olores. Las concentraciones de H2 S manejadas en plantas de tratamiento puede variar considerablemente dependiendo del tipo de planta y del tipo de agua residual que éstas traten. En este sentido, Rands et al., (1981) trabajaron con biofiltros a partir de composta con los cuales se daba tratamiento al gas con concentraciones de H2 S entre 45 y 537 ppm. Estos autores reportan concentraciones hasta de 1000 ppm de H2 S en el biogás producido por reactores anaerobios. Por otro lado, Pomeroy (1982) y Lang y Jager, (1992) reportan concentraciones de H2 S entre 0.6 y 1 ppm y 0.1 a 0.3 ppm respectivamente, ambos en plantas de tratamiento de aguas residuales municipales. En este mismo sentido, Webster et al., (1996) reportan concentraciones de H2 S en una planta de tratamiento de aguas residuales municipales entre 1 y 10 ppm. Otro compuesto asociado con malos olores es el Disulfuro de dimetilo. Cho et al.,(1991) trabajaron con este compuesto con concentraciones entre 5 y 40 ppm al usar un biofiltro con turba como medio filtrante. Otro compuesto presente en las plantas de tratamiento de aguas residuales y que contribuyen con los malos olores es el Metilmercaptano el cual está presente con concentraciones alrededor de 26 ppm (Allen y Phatak, 1993). COMPUESTOS QUE PRODUCEN MALOS OLORES. Los compuestos volátiles responsables de los malos olores en drenajes y plantas de tratamiento son resultado de la descomposición microbiológica de la materia orgánica contenida en el agua residual. Muchos de los compuestos responsables de los malos olores son perceptibles a muy bajas concentraciones, del orden de partes por billón. Carlson y Leiser (1966) clasificaron los malos olores según las siguientes categorías: a) b) c) d) Gases inorgánicos que incluyen al sulfuro de hidrógeno (H2 S) y al amoníaco (NH3 ). Los ácidos como el acético, láctico y butírico Los altamente tóxicos como el indole, skatole, fenoles y mercaptanos Las aminas como la cadaverina y la putrescina. Sin embargo, el H2 S es el constituyente más característico de los gases producidos en los sistemas anaerobios y uno de los principales compuestos responsables de la generación de malos olores en plantas de tratamiento de aguas residuales (Carlson y Leiser, 1966; Metcalf y Eddy, 1991; Cho et al., 1992; Allen y Phatak, 1993; Fdz-Polanco et al., 1996; Martínez y Zamorano, 1996). Es por ello que gran cantidad de trabajos de investigación para el control de olores en el mundo se refieren al tratamiento de H2 S. Otros compuestos importantes presentes en plantas de tratamiento y que contribuyen a la generación de malos olores son el sulfuro de carbonilo (COS), el disulfuro de carbono (CS2 ), mercaptanos de bajo peso molecular (R-SH), tiofenos (C4 H4 S), sulfuro de dimetilo((CH3 )2 S), disulfuro de dimetilo ((CH3 )2 S2 ) y disulfuro de trimetilo ((CH3 )2 S3 ) (Williams y Miller, 1992; Allen y Phatak, 1993). El H2 S posee un olor tal que generalmente enmascara el olor de los compuestos organo sulfurados (Bhatia, 1978) Las fuentes más importantes de H2 S en las plantas de tratamiento son el rompimiento de amino ácidos y de otros compuestos orgánicos sulfurados así como la reducción de sulfatos y sulfitos. SISTEMAS DE TRATAMIENTO DE MALOS OLORES Los sistemas de tratamiento para la eliminación de H2 S y en general para compuestos que generen malos olores pueden ser clasificados como tratamientos fisicoquímicos o biológicos. Dentro de los sistemas de tratamiento fisicoquímicos más importantes orientados al control de olores se encuentran la absorción, la adsorción, la oxidación térmica, química o catalítica, la centrifugación que eliminan partículas y/o aerosoles, la filtración y electrofiltración etc. Eventualmente, se han utilizado agentes enmascaradores como son las fragancias de perfumes para ocultar un olor desagradable, pero obviamente, esto tiene una aplicación muy limitada como sistema de tratamiento de gases. Muchos investigadores coinciden en afirmar que los tratamientos fisicoquímicos son más costosos que los biológicos y cuando se trata de gases con bajas concentraciones de compuestos que producen mal olor y altos flujos de gas, esta diferencia se ve incrementada (Leson y Winner, 1991; Bohn, 1992; Utkin et al., 1992; Van Groenestijn y Hesselink, 1993; Webster y Devinny, 1996; Chou y Huang, 1997; Leson y Smith, 1997 y Sorial et al., 1997). Es por ello, básicamente que se favorecen los procesos biológicos sobre los procesos fisicoquímicos. Una de las ventajas más importantes de los tratamientos biológicos para el aire sobre los procesos fisicoquímicos es que pueden llevarse a cabo a temperaturas del medio ambiente (10-40°C) y a presiones atmosféricas. En general, las ventajas de los procesos biotecnológicos son que transforman los contaminantes a sustancias no peligrosas sin acumulación de subproductos o desechos de difícil manejo, tienen costos de operación bajos debido principalmente a las condiciones suaves de operación (T, P, pH, etc.) además de poseer un balance energético adecuado (Revah y Noyola, 1996). Para el tratamiento biológico de gases existen básicamente tres procesos de tratamiento, es decir, la biofiltración, los biolavadores y los biofiltros percoladores que a continuación se describen. BIOFILTRACIÓN Uno de los procesos biotecnológicos más importantes aplicado para el tratamiento y control de malos olores es la biofiltración. Este sistema se basa en la interacción del gas con un medio orgánico cuya actividad de degradación proviene de los microorganismos que viven y se desarrollan en él. La suma de ambos se denomina medio biológico filtrante, constituyente esencial del biofiltro. Este sistema fue propuesto desde 1920 para tratar malos olores en plantas de tratamiento de aguas residuales (Van Groenestijn y Hesselink, 1993) sin embargo una propuesta más formal fue hecha por Prues en 1940 según afirman Utkin et al., (1992). El principal componente del biofiltro es el medio biológico filtrante donde los compuestos indeseables en el aire, en primera instancia, son absorbidos y adsorbidos para poder ser degradados posteriormente por microorganismos. El gas es introducido a la cama a través de equipo rotatorio. El material de empaque del medio biológico filtrante es una mezcla de materiales naturales con un área específica y espacios vacíos grandes. Este puede ser composta, tierra o turba mezclada con un material abultante (partículas de poliestireno, madera, plumas, hojarasca, piedras, etc.). El medio posee la superficie y los nutrientes necesarios para que en ella se desarrolle una biopelícula de microorganismos que serán los responsables de la degradación de los compuestos indeseables en el gas. Una fracción de espacios vacíos alto (producidos por el material abultante) favorece una baja caída de presión del gas en la cama así como una adecuada oxigenación del filtro y distribución del flujo de gas. En la Figura 2 se presenta una fotografía de una planta industrial para el tratamiento de olores con base en biofiltración y en la Figura 3 un esquema de este proceso. Los biofiltros han sido aplicados con éxito en el tratamiento de malos olores en plantas de tratamiento de aguas residuales así como en plantas de compostaje (eliminación de H2 S). También han sido igualmente exitosos en el tratamiento de compuestos como Amoníaco, Monóxido de carbono, Acetona, Benceno, Butanol, Acetato de butilo, Dietilamina, Disulfuro de dimetilo, Etanol, Hexano, Etilbenceno, Butilaldehido, Metanol, Metiletilcetona, Estireno, Isopropanol, Metano, Metilmercaptano, Mono-,Di-, Triclorometano, Oxido de nitrógeno, Dióxidos de nitrógeno Pentano, Sulfuro de dimetilo Tiofenos, Tolueno, Tricloroetano, Tetracloroetano, 2-etil-hexanol y Xileno (Ottengraf y Van Den Oever, 1983; Mueller, 1988; Hodge et al., 1991; Barshter et al., 1993; Apel et al., 1995; Ergas et al., 1995 y Morgenroth et al., 1995). Muchos de estos compuestos se generan en la industria de la pulpa y el papel, de la química, petroquímica y farmacéutica, de la fabricación de pinturas, adhesivos y recubrimientos así como de la industria alimenticia entre las que se encuentran la de saborizantes y fragancias, café, cocoa y pescado. Es decir, la biofiltración de gases posee un alto potencial de aplicación tanto en plantas de tratamiento de aguas residuales como en la industria. En la Tabla 1 se reportan tasas de remoción de algunos compuestos utilizando biofiltros como proceso de tratamiento. La biofiltración es un proceso complejo que es afectado por varios factores como la oxigenación del medio, el contenido de humedad y nutrientes, el pH, la temperatura y los patrones de flujo en el medio. Debido a ello y a pesar de numerosos estudios que se han efectuado, Baltzis et al., 1997 afirma que aún no se ha comprendido con cabalidad su funcionamiento, por lo que es necesario realizar mayores esfuerzos de investigación en este campo. Por otro lado existen distintos diseños de biofiltros que han sido utilizados para el tratamiento de malos olores y compuestos orgánicos volátiles. En la Figura 4 y Tabla 2 se presentan los esquemas de proceso y características más relevantes de cada versión. Figura 2 Planta de tratamiento de gases (50 m3 /min) BIOCYDTM Grupo CYDSA, Monterrey, México Válvula Suministro de agua ocasional Gas tratado Gas húmedo Cama de empaque natural húmedo con microorganismos Lecho de grava Bomba Humidificador por aspersión Recirculación de agua Purga de agua Gas a tratar Figura 3 Esquema de un biofiltro Tabla 1 TASAS MÁXIMAS DE REMOCIÓN DE ALGUNOS COMPUESTOS CON BIOFILTROS Compuesto Tasa máxima de remoción Formiato de metilo 35.0 g/kg lecho seco/d Sulfuro de hidrógeno 5.0 g/kg turba seca/d Acetato de butilo 2.41 g/kg turba seca/d Butanol 2.41 g/kg turba seca/d N-Butanol 2.40 g/kg composta seca/d Acetato de etilo 2.03 g/kg turba seca/d Tolueno 1.58 g/kg turba seca/d Metanol 1.35 g/kg de lecho seco/d Metanotiol 0.90 g S/kg turba seca/d Disulfuro de dimetilo 0.68 g S/kg turba seca/d Sulfuro de dimetilo 0.38 g S/kg turba seca/d Amoniaco 0.16 g N/ kg turba seca/d Adaptado de Williams y Miller, 1992 Tabla 2 CARACTERÍSTICAS DE LOS DISTINTOS TIPOS DE BIOFILTROS. Tipo de sistema Ventajas Desventajas Aplicaciones Cama simple, Diseño simple, Funcionamiento variable, difícil Usado para el control de sistema abierto mantenimiento e inversión de monitorear, control de proceso olores y COV´s. bajos limitado, requerimientos de espacio Cama simple, Diseño simple, Requerimientos de espacio Tratamiento de COV´s sistema cerrado mantenimiento e inversión bajos, se incrementa el control del proceso Cama múltiple Se reduce el espacio Se incrementa la complejidad del Limitado para el uso a requerido, se incrementa la diseño y la operación y su costo escala industrial, Se ha flexibilidad de operación utilizado en plantas piloto del proceso, eficaz para el y de laboratorio para la tratamiento de gases eliminación de COV´s. mixtos Sistema cama Alta flexibilidad en su Mayores costos de inversión y Tratamiento de mezclas de simple en serie funcionamiento y muy mantenimiento. COV´s a nivel piloto. efectivo para el tratamiento de mezcla de gases. Sistema modular Alta flexibilidad de Sistema patentado Tratamiento de tratamiento, automatizado compuestos de azufre y fácil de monitorear reducidos y Benceno, Tolueno, Etilbenceno y Xileno (BTEX). Cama múltiple, Mejora la respuesta del Aún no probado a nivel piloto o Tratamiento de COV´s a sistema multietapas sistema a picos orgánicos y escala industrial. nivel laboratorio. de flujo. Gran flexibilidad en la operación y control del proceso. (Adaptado de Swanson et al., 1997) Agua Agua Gas Cama simple, sistema abierto Gas Cama simple, sistema cerrado Gas Cama múltiple Agua Agua Gas Cama múltiple, sistema multietapas Gas Cama simple en serie Figura 4 Versiones de biofiltros. Agua BIOLAVADORES Como primer paso el gas entra en contacto con agua en una torre de aspersión o empacada con material inerte en donde serán absorbidos o disueltos en el agua los compuestos indeseables del gas. Posteriormente, el agua con los componentes disueltos es tratada aerobicamente para su degradación biológica con un sistema de lodos activados. En contraste con los biofiltros, en los biolavadores el agua es una fase móvil que permite un mejor control de las condiciones de reacción tales como la adición de nutrientes y disoluciones tampón, temperatura, pH y fuerza iónica (Van Groenestijn y Hesselink, 1993). Sin embargo, con este diseño, los biolavadores poseen una baja área de contacto entre el gas y el agua lo que restringe su uso a compuestos con constantes adimensionales de Henry menores a 5-10 o inclusive menores a 0.01 si se quieren evitar torres de aspersión grandes y gran consumo de agua (Kok, 1992). En la Figura 5 se presenta un esquema del sistema de biolavado de gases. Recirculación de agua Aspersión Gas tratado Torre de absorción empacada con material inerte Bomba Lodo activado Sedimentador Gas a tratar Agua tratada Recirculación de lodo Bomba Bomba Aireación Nutrientes Compresor Figura 5 Sistema de tratamiento de gases por medio de un Biolavador. BIOFILTROS PERCOLADORES O DE LECHO ESCURRIDO Estos sistemas pueden ser considerados como intermediarios entre los biofiltros y los biolavadores. En los biofiltros percoladores, el gas es puesto en contacto con material inerte en cuya superficie se ha desarrollado una biopelícula. Como en el biolavador, el agua escurre continuamente a través del empaque lo que facilita el control del proceso, sin embargo, en contraste con los biolavadores, el proceso de absorción de los gases y su degradación sucede en un mismo equipo. Los biolavadores, en comparación con los biofiltros poseen una baja relación área volumen (100-300 m2 / m3 ) lo que restringe el tratamiento de gases poco solubles en agua (Ottengraf, 1987). Para el tratamiento de contaminantes como hidrocarburos halogenados, H2 S y amoníaco los cuales producen metabolitos ácidos y alcalinos, el biofiltro percolador facilita su control y evita su acumulación en el sistema. Algunos contaminantes que han sido tratados con esta tecnología son el Isobutano, Isopentano, Benceno, Tolueno, Naftaleno, Acetona, Propionaldehido, Metilmetacrilato, Etanol, Diclorometano, sulfuro de hidrógeno y dimetiltiosulfato (Chou y Huang, 1997). Algunos factores que afectan la remoción de contaminantes del gas son el tipo de contaminante, el material y la configuración del empaque, patrones de flujo del líquido y del gas, el tiempo de retención del gas, la tasa de recirculación del líquido, la adición de nutrientes y el pH (Chou y Huang, 1997). Los aspectos de transferencia y reacción han sido reportados para estos equipos frecuentemente por Lobo et al., (1999). En la Figura 6 se muestra un esquema de este proceso. Aspersión Gas tratado Empaque inerte con biopelícula de microorganismos en su superficie Gas a tratar Agua de desecho Agua con nutrientes Figura 6 Esquema de un biofiltro percolador. COMPARACIÓN ENTRE SISTEMAS BIOLÓGICOS DE TRATAMIENTO DE GASES La Tabla 3 resume las características más importantes de cada unidad de tratamiento así como sus ventajas y desventajas. En las plantas de composteo y en las de tratamiento de aguas residuales así como en la agricultura se prefiere el uso de los biofiltros y de los biofiltros percoladores mientras que en la industria se opta también por los biofiltros y los biolavadores (Ottengraf, 1987, Van Groenestijn y Hesselink, 1993). Por otra parte, Utkin et al., (1992) y Leson et al., (1991) afirman que el sistema de tratamiento más utilizado son los biofiltros (aunque se reportan experiencias con los otros dos sistemas) debido a sus bajos costos de operación, al bajo costo del material del medio filtrante y a los bajos consumos de agua además de poseer una alta eficacia en la remoción de distintos contaminantes y en particular el H2 S y no generar desechos como lodo y agua contaminada. Tabla 3 CARACTERÍSTICAS DE LOS SISTEMAS DE TRATAMIENTO BIOLÓGICO PARA GASES. Tipo de Composición Circulación de Descripción Area de Ventajas Desventajas sistema del medio agua aplicación Biofiltro Microorganis No hay circulación Adsorción del Compuestos Alta Poco control sobre mos de agua contaminante en con superficie los fenómenos de inmovilizados la biopelícula concentracion de contacto reacción en soportes soportada en un es menores a gas-líquido Baja adaptación a naturales con medio natural 1 mg/L con Fácil altas fluctuaciones fuente de que provee coeficientes arranque y de flujo de gas nutrientes. nutrientes a los de Henry operación Mayor microorganismos menores a 10. Bajos requerimiento de . Se usa un solo costos de área reactor. inversión y operación. Soporta períodos sin alimentació n Biolavador Empaque Agua en circulación En una torre de Compuestos Mejor Baja superficie de inerte constante aspersión se con control de contacto gas- disuelven los contaminantes del gas que después son degradados biológicamente en un sistema de lodos activados. Se requieren dos sistemas, el absorbedor y el sistema de lodos activados Biofiltro percolador concentracion es menores a 5 mg/L y coeficientes de Henry menores a 0.01 la reacción Posibilidad de evitar acumulació n de subproducto s Equipos compactos Baja caída de presión líquido. No soporta periodos sin alimentación. Genera lodo residual. Arranque complejo Necesidad de aireación extra Altos costos de inversión, operación y mantenimiento. Necesidad de suministrar nutrientes Soporte inerte Circulación de agua El gas se Concentracio Comparable Baja superficie de con continua disuelve en la nes de s a las del contacto gasbiopelícula en película de agua compuestos biolavador. líquido. su superficie. para entrar en menores a 0.5 Generación de contacto con los mg/L con lodos microorganismos coeficientes No resiste periodos . La absorción y de Henry sin alimentación. la degradación menores a 1. Necesidad de suceden en un suministrar solo reactor. nutrientes. Arranque complejo Altos costos de inversión, operación y mantenimiento. Adaptado de Utkin et al., (1992) y Van Groenestijn y Hesselink, (1993) CONSIDERACIONES ECONÓMICAS En general, las técnicas fisicoquímicas para el tratamiento de gases requieren mayores costos de inversión y de operación que las técnicas de tratamiento biológicas (Van Groenestijn y Hesselink, 1993). Dentro de los tratamientos biológicos, en general los biofiltros presentan los costos de inversión y operación más bajos sobretodo cuando hay que tratar grandes volúmenes de gas con bajas concentraciones de contaminante (Leson et al., 1991). Un estimado del costo de operación de los biofiltros en Holanda y Alemania incluyendo el costo de energía, reemplazo del medio filtrante y el mantenimiento general es de 0.5 a 1.5 USD por cada 100,000 pies 3 de gas tratado (Leson et al., 1991). Para el caso de Estados Unidos es de 0.3 a 0.6 USD por cada 100,000 pies 3 de gas tratado en donde no se incluye el cambio de material filtrante que generalmente se hace entre 5 y 10 años (Leson y Winer , 1991). En Van Groenestijn y Hesselink, (1993) es posible encontrar que el sistema biológico de lavado de gases (Biolavador) posee un costo de operación y mantenimiento superior en casi 7 veces el costo de operación y mantenimiento de un biofiltro. En la Tabla 4 se presentan costos relativos reportados por Lang y Jager (1992) referente a biofiltros y dos sistemas fisicoquímicos comúnmente utilizados. Tabla 4 COSTOS RELATIVOS DE INVERSIÓN PARA PLANTAS DE TRATAMIENTO DE MALOS OLORES EN ESTADOS UNIDOS Parámetro Biofiltración Absorbedor con Absorbedor con aspersión y aspersión carbón activado Costo de capital 1 4.2 6.7 Costo anual de operación 1 1.7-2.5 2.4-3.3 Costo de lodo residual 1 procesado 2-2.7 2.8-3.6 En la Tabla 5 se muestran costos entre algunos sistemas de tratamiento biológico y fisicoquímico. Tabla 5 COMPARACIÓN DE COSTOS ENTRE ALGUNOS TRATAMIENTOS BIOLÓGICOS Y FISICOQUÍMICOS Tipo de tratamiento Costo USD/m3 Biofiltración 0.1-3.0 Biolavador 1.5-3.0 Lavado químico 0.6-12 Incineración 1.5-15 Tratamiento catalítico 1.5-12 Revah y Noyola, 1996 TENDENCIAS DE INVESTIGACIÓN Y DESARROLLOS De la revisión bibliográfica efectuada sobre el estado de la tecnología del biofiltro es posible concluir que para mejorar y poseer un mejor dominio de dicha tecnología hay que enfocar esfuerzos en los siguientes rubros: • • • • • • • • • Desarrollar nuevos medios filtrantes que favorezcan la retención de la humedad, que posean una alta disponibilidad de nutrientes y de superficie para el soporte de los microorganismos así como medios filtrantes con alta porosidad y bajas caídas de presión. Desarrollo de mejores técnicas para el control de pH, humedad y nutrientes en el medio filtrante con el objeto de incrementar su vida útil. Asegurar una distribución homogénea de gas a tratar en la cama del biofiltro. Hace falta cuantificar el tiempo de retención real del gas en la cama del biofiltro. Desde el punto de vista microbiológico hay que orientar esfuerzos para detectar los microorganismos clave en el tratamiento del gas, sus requerimientos nutricionales y ambientales, toxicidad etc. y desarrollar técnicas para efectuar arranques rápidos. Operación termofílica y criofílica de los biofiltros Desarrollar modelos matemáticos que representen con mayor exactitud la operación de un biofiltro. Desarrollo de biofiltros con cama fluidificada y/o agitada. Diseño de biofiltros capaces de resistir variaciones de carga superficial y orgánica además de reducir el espacio requerido para su ubicación (desarrollar tecnologías compactas). Una tecnología nacional competitiva en este campo tendría un impacto muy positivo en el plano comercial y contribuiría a la independencia tecnológica del país. De aquí se podrían derivar aspectos como son la exportación de la tecnología, la sustitución de importaciones y la actividad económica derivada de la consultoría asociada con ella, entre otros. Por otro lado, se estima que la demanda de una tecnología para el control de olores es amplia y será mayor conforme la legislación especifique un mayor control en la emisión de olores a la atmósfera. Existen muy pocas empresas en el ámbito internacional que ofrecen tecnologías biológicas para el control de emisiones a la atmósfera y el mercado ha sido cubierto en su mayor parte por procesos de tipo fisicoquímico. En este sentido, se prevé una importante participación en el ámbito académico y comercial, no sólo en México, sino también en América Latina. REFERENCIAS § Allen E.R. and Phatak S. (1993) “Control of organosulfur compound emissions using biofiltration. 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