Tratamiento de emisiones a la atmósfera de acetato de etilo y tolueno mediante biofiltros de turba.

Abstract

En las últimas décadas, la calidad del aire y el control de la contaminación atmosférica vienen siendo líneas principales de actuación en política medioambiental a fin de evitar daños sobre la salud humana y el medio ambiente. Los compuestos orgánicos volátiles, entre los que se encuentran el acetato de etilo y el tolueno, son uno de los principales contaminantes atmosféricos de origen industrial. Las nuevas reglamentaciones asociadas a la emisión de compuestos orgánicos volátiles procedentes del uso de disolventes en determinadas instalaciones industriales hacen necesaria la búsqueda de técnicas o procedimientos para reducir, minimizar o eliminar este tipo de emisiones. En este sentido, los sistemas biológicos de tratamiento como la biofiltración se presentan como una alternativa económica y respetuosa con el medio ambiente. En este trabajo de tesis doctoral se presenta un estudio del proceso de biofiltración en el que se han abordado dos líneas de trabajo principales:· Estudio experimental en bioreactores para la depuración de aire contaminado con acetato de etilo y/o tolueno, utilizando turba fibrosa como material de relleno, bajo condiciones de estado estacionario y bajo condiciones de alimentación intermitente.· Desarrollo de un modelo matemático para su uso como herramienta de predicción y de diseño.En los ensayos llevados a cabo bajo condiciones de estado estacionario se ha realizado un seguimiento de la operación de los biofiltros durante 2 años de experimentación. En primer lugar se ha evaluado la influencia que tiene el uso de inóculos previamente adaptados a los compuestos a degradar sobre el tiempo de puesta en marcha del biofiltro. A continuación se ha evaluado la influencia de la carga volumétrica de entrada de contaminante en la capacidad de eliminación trabajando con un tiempo de residencia constante de 90 s, para posteriormente analizar la influencia del tiempo de residencia en la eficacia del proceso, ampliando el estudio a tiempos de residencia comprendidos entre 22 y 60 s. En muchas ocasiones, las emisiones industriales suelen presentar un carácter intermitente y oscilante asociado al proceso productivo del que provienen. A fin de evaluar estas variaciones sobre la respuesta transitoria del sistema, los tres biofiltros se han sometido a condiciones de alimentación intermitente con interrupciones nocturnas y de fin de semana del aporte de contaminante. A su vez, la influencia que las perturbaciones en la alimentación tienen sobre el rendimiento del sistema se ha estudiado mediante la aplicación de variaciones instantáneas de la concentración de entrada del compuesto y del caudal de aire contaminado. Finalmente, se ha evaluado el tiempo necesario para recuperar la eficacia de eliminación en cada uno de los tres biofiltros tras una interrupción prolongada de 15 días en el aporte de contaminante, situación que representa una posible parada vacacional en los procesos industriales. De forma rutinaria se ha realizado un seguimiento periódico de la variación de la concentración de biomasa a lo largo del lecho, implementando para ello, una técnica de recuento por tinción mediante fluorocromos a este sistema. Finalmente, se presenta el desarrollo de un modelo matemático para la predicción del funcionamiento de los tres biofiltros en condiciones de estado estacionario. El modelo incluye como hipótesis principal la existencia de una densidad celular no uniforme a lo largo del lecho, asumiendo que se establece un perfil decreciente en la concentración de biomasa activa a lo largo del lecho. Además, se ha empleado un procedimiento basado en la Matriz de Información de Fisher para obtener los intervalos de confianza del 95% de los parámetros estimados. La verificación del modelo planteado se ha realizado utilizando los datos experimentales procedentes del tratamiento de la mezcla equimásica de ambos contaminantes.