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Tecnologías para tratamiento de aire: Biofiltros y biolavadores

La biofiltración es un proceso biológico utilizado para el tratamiento de compuestos orgánicos volátiles e inorgánicos. Para su aplicación se utilizan microorganismos que someten a los contaminantes contenidos en el aire a una degradación biológica.

Durante un proceso de tratamiento de aire mediante biofiltración, el aire contaminado pasa a través de los macroporos del material filtrante. En ese momento los contaminantes se degradan, para ser posteriormente transferidos a un medio líquido donde son utilizados 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.

Encontramos tres tipos de biofiltros:

Los biofiltros de lecho fijo constan de un material filtrante que puede ser sintético u orgánico, que sirve como soporte para los microorganismos. Algunos de los materiales filtrantes que pueden utilizarse son rocas porosas, tierra de diatomeas, perlita, tierra, trozos de maderas, así como diferentes tipos de compostas o residuos orgánicos. Funcionan haciendo pasar la corriente gaseosa saturada de humedad que contiene al contaminante a través del lecho en donde los contaminantes son degradados por los microorganismos. Convenientes para tratar contaminantes muy poco solubles en agua debido a la ausencia de la fase acuosa. Es importante mencionar que la huella física de los BLF es mayor con respecto a los otros tipos de biofiltros.

El biofiltro de lecho escurrido consiste de una columna empacada con un soporte inerte donde se desarrolla la biopelícula. A través del lecho se alimenta una corriente gaseosa que contiene al sustrato por biodegradar 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. 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. Son los equipos con menor huella física y son sencillos de operar.

En los biolavadores el compuesto a degradar primero es absorbido en la fase líquida localizada en una torre de absorción llena de líquido. La operación consiste en hacer fluir el gas a contracorriente a través del líquido, donde los contaminantes y el O 2 son absorbidos. Posteriormente el líquido es alimentado a un reactor empacado de un material inerte cubierto de la película biológica encargada de degradar al contaminante. Los BL son los sistemas más adecuados para el tratamiento de compuestos muy solubles en agua.

Su ventaja respecto a los biofiltros es que no acumulan productos que pudieran tener efectos nocivos para los microorganismos y la facilidad de control del proceso biológico a través de la composición del medio líquido.

Sin embargo, resultan más costosos ya que requieren de dos equipos, uno para la absorción y otro para la biodegradación del contaminante, lo que los hace poco económicos respecto a los biofiltros de lecho escurrido.

La selección del sistema más apropiado depende de las características de la corriente gaseosa a tratar, la eficiencia de remoción esperada y los costos involucrados.

Los principales parámetros a tener en cuenta para el diseño de un sistema de biofiltración son:

1. Características del gas contaminante (concentración, flujo, presencia de partículas, temperatura).
2. Selección del material filtrante.
3. Contenido de humedad del material filtrante.
4. Microorganismos.

Tratamiento de emisiones de NOx mediante Reducción Catalítica Selectiva (SCR)

NOx - Tratamiento de emisiones de NOx

NOx – Tratamiento de emisiones de NOx

Los óxidos de nitrógeno NOx son unos compuestos inorgánicos gaseosos formados por la combinación de oxígeno y nitrógeno. Normalmente su origen lo encontramos en diferentes procesos de combustión, que se dan a elevadas temperaturas.

El monóxido de nitrógeno y el dióxido de nitrógeno son los dos óxidos de nitrógeno más peligrosos, ya que pueden resultar muy dañinos toxicológicamente. El dióxido de nitrógeno tiene además un  olor desagradable y muy fuerte. A pesar de ello, ninguno de los dos resulta ser inflamable.

Los óxidos de nitrógeno pueden ser originados en diversas industrias y procesos como la producción de energía, la combustión de carbón, petróleo o gas natural, la galvanoplastia, el grabado de metales, o diferentes tipos de soldadura.

La emisión de óxidos de nitrógeno resulta muy peligrosa para la salud, ya que afecta a los aparatos respiratorios de personas y animales, pudiendo llegar a producir enfermedades respiratorias y cardiovasculares por su carácter ácido. Además, una vez son emitidos pueden dar origen a otros contaminantes secundarios, por ejemplo el PAN (nitrato de peroxiacetilo). Las reacciones producidas en la atmósfera por estos compuestos son muy complejas, e intervienen radicales como OH, O3 NO, y otros.

Por todo ello es muy importante que aquellas industrias que fruto de sus procesos productivos originen emisiones de NOx, tomen las medidas necesarias para limitar la emisión de estos compuestos inorgánicos. Las tecnologías de tratamiento del aire para controlar las emisiones de NOx se pueden clasificar en dos grupos, aquellas que se aplican en la combustión para reducir la formación de los NOx, o aquellas consistentes en el tratamiento del efluente para eliminar los NOx.

En el primer caso encontramos diferentes opciones como los quemadores de baja producción de NOx, recirculación del gas, inyección de agua o vapor, etc. El problema de estas soluciones es que en muchos casos la reducción de NOx alcanzada no es suficiente para cumplir las estrictas legislaciones existentes.

Por ello es mucho más seguro apostar por tecnologías destinadas a la eliminación de los NOx, que se basan en la retención de los NOx o en su transformación en compuestos o elementos inocuos. Entre los distintos métodos de tratamiento de los gases de combustión, la tecnología de catálisis ha demostrado ser la más efectiva. Así, el proceso de la Reducción Catalítica Selectiva (SCR), que utiliza amoníaco como agente reductor, es hoy en día la tecnología más utilizada industrialmente y desarrollada en el mundo, pues permite eliminar eficaz, selectiva y económicamente los NOx.

El proceso SCR está basado en la reducción de los NOx con NH3, en presencia de exceso de O2 y un catalizador apropiado, para transformarse en sustancias inocuas tales como agua y nitrógeno de acuerdo a las siguientes reacciones. El amoníaco en forma de hidróxido amónico líquido, es vaporizado, diluido con aire e inyectado directamente en la corriente de gases a tratar a través de un distribuidor.

Sin embargo también es posible la aparición de reacciones secundarias indeseables, como la formación de óxido nitroso, o der nitrógeno molecular y óxido nítrico, cuando el amoniaco reacciona con el oxigeno
En el caso de combustibles con alto porcentaje en azufre, durante su combustión se produce también SO2 que puede ser catalíticamente oxidado a SO3. La oxidación del SO3 puede reaccionar con el agua y el amoniaco no reaccionado para formar ácido sulfúrico y sulfato amónico.

Las sales de sulfato se pueden depositar y acumular sobre el catalizador dando lugar a su desactivación si la temperatura del catalizador no es suficientemente alta, y el ácido sulfúrico formado puede provocar problemas de corrosión aguas abajo en la planta. Por tanto, dependiendo de las condiciones de operación requeridas se debe disponer de un sistema catalítico DeNOx altamente selectivo para reducir los NOx con el NH3 en presencia de O2, evitando todas las reacciones secundarias no deseables.

Lectura relacionada: Eliminación de NOx

Depuración de emisiones gaseosas ácidas de la industria cerámica

depuracionLa industria cerámica es una de las más afectadas por depuración de emisiones con compuestos inorgánicos .

El ITC (Instituto Técnico de la Cerámica), elaboró el pasado 2009 un documento en el que se analizan las distintas técnicas de tratamiento de aire disponibles para la depuración de emisiones gaseosas ácidas en la industria química.

A través de dicho documento se repasan algunos aspectos de especial interés como el marco legal o los distintos sistemas de depuración de emisiones con compuestos inorgánicos, con especial énfasis en las reacciones químicas y los equipos de separación. Al final del documento también se incluye una comparativa entre los distintos sistemas de tratamientos.

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