Evaluación preliminar de la eficiencia del uso de biofiltros en microambientes para la remoción de compuestos orgánicos volátiles y bioparticulas - Barrita Núñez, Juana Claudia (Universidad Autónoma Metropolitana, 2014)
La biofiltración es un sistema de tratamiento eficiente para aire ambiente para la remoción de compuestos orgánicos volátiles (BTEX) y de partículas biológicas (polen y esporas) y puede ser implementado como sistema de tratamiento para aire en interiores, por ser un método económico, simple y eficaz en el caso de compuestos a flujos altos o concentraciones bajas. Este método se ha empleado con éxito para la remoción de compuestos orgánicos volátiles (COV´s). Utilizado una gran variedad de materiales como medios filtrantes incluyendo suelo, carbón mineral, piedra volcánica, corteza de árbol molida o mezclas de éstos y otros materiales. El uso de la composta como medio filtrante, particularmente en corrientes de aire, proporciona alta porosidad, gran capacidad de adsorción para compuestos orgánicos e inorgánicos, buena retención de humedad y la capacidad de mantener altas tasas de degradación. El proceso de biofiltración es aplicable a una amplia gama de contaminantes gaseosos, entre los cuales destacan los COV´s (Vergara et al., 2002). Dentro de estos, se encuentran contaminantes como el benceno, tolueno, etilbenceno y xileno (BTEX) que corresponden a un grupo de hidrocarburos volátiles monoaromáticos. Estos son incorporados a la atmósfera debido a las emanaciones gaseosas de distintos procesos industriales, tales como, refinerías de petróleo, industrias químicas, industrias que utilizan solventes, industrias de pinturas e industrias procesadoras de madera y muebles (Reardon et al, 2000). Este grupo de contaminantes gaseosos ha preocupado a la comunidad científica por sus serios efectos, a corto y largo plazo, sobre la salud de las personas y el medio ambiente exterior e interior. La contaminación de los ambientes interiores es la causa de múltiples problemas de salud que puede abarcar desde una simple fatiga o molestia, hasta síntomas compatibles con alergias, infecciones y cáncer, entre otras. Los contaminantes presentes en el aire interior pueden ser físicos, biológicos y químicos. La calidad del aire interior depende de gran parte del correcto diseño, higiene, mantenimiento y funcionamiento de los sistemas de ventilación. El objetivo general de este proyecto es evaluar la eficiencia de remoción de un sistema de biofiltración para compuestos orgánicos volátiles y partículas biológicas presentes en aire ambiente, como sistema de tratamiento para aire en interiores. Por lo anterior a un sistema de biofiltración previamente utilizado para el tratamiento de aire se le realizaron diversas adecuaciones con el fin de implementar un sistema para el tratamiento de aire en interiores. Entre estas adecuaciones se encuentran: a) cambio de rotámetro por una válvula de globo para lograr el flujo de aire requerido para este experimento, b) adaptación del humificador con un dispersor de agua para mantener la humedad constante del biofiltro controlado por un temporizador. Posteriormente se preparó el inóculo con lodos activados de la planta de tratamiento de aguas residuales de la UAM-Iztapalapa los cuales se adaptaron con BTEX y se procedió a empacar el biofiltro con una mezcla de composta-turba (80%), corteza de árbol (20%). Este material orgánico, sirve de soporte físico y como fuente de nutrientes para una población de microorganismos. El aire contaminado atraviesa el medio y se depura, debido a la actividad biológica, arrojando subproductos tales como agua y CO2. Para determinar la eficiencia de remoción de este filtro se llevó a cabo la determinación de las concentraciones de COV´s (BTEX) con un cromatógrafo de gases (GC 5000 AMA-Instruments) tanto a la entrada y salida del biofiltro. Para evaluar la remoción, cuantificación y caracterización de biopartículas del biofiltro se utilizó un muestreador volumétrico de aire portátil (Burkard Rickmansworth, England). Para determinar las concentraciones de COV´s a la entrada y salida del biofiltro en este proyecto se utilizaron tres cromatógrafos de gases (GC 5000 AMA-Instruments, Agilent 6890N con masas 5975B y el Syntech Spectras Modelo I GC955) el cual opero durante seis meses de forma intermitente. Si bien se logró instalar el equipo de biofiltración y la operación del mismo durante 6 días, no fue posible determinar las eficiencias de remoción debido a problemas instrumentales con el equipo de monitoreo. Los resultados obtenidos del monitoreo de aire ambiente utilizando el cromatógrafo GC 5000 AMA-Instruments fueron mayores a los límites de calibración del equipo esto puede deberse a que en la planta piloto donde se instaló el cromatógrafo se utiliza este tipo de compuestos. En cuanto a los datos obtenidos con el cromatógrafo Syntech Spetras Modelo I GC955 las lecturas fueron menores a los límites de detección, esto puedo deberse a un error en la calibración o pudo ser afectada por el aumento de la temperatura, el contenido de humedad del sistema, por lo que pudo haber disminuido la actividad microbiana, produciéndose una menor degradación del contaminante. A partir del muestreo de las partículas biológicas a la salida del biofiltro se analizaron las muestras se encontró que en los primeros días del funcionamiento del biofiltro se encontraban partículas de polen (Cupressus sp.) y esporas (Cladosporium sp., Alternaria sp., Nigrospora), después de varios días estas partículas ya no se presentaban, se concluyó que éstas provenían de la composta ya que esta se encuentra a la intemperie las partículas se depositan en esta materia y no son del flujo de aire que paso por este sistema ya que también se realizó un muestreo en la entrada del biofiltro. Por lo tanto dentro de los objetivos planteados dentro de este trabajo se logró finalmente implementar el sistema de biofiltración para interiores, el método de monitoreo y análisis de BTEX, aunque no se logró evaluar la eficiencia de remoción de estos compuestos por problemas que se presentaron en los diferentes cromatógrafos de gases. En cuanto a la método de monitoreo y cuantificación de biopartículas fue implementado por primera vez en un sistema de biofiltración obteniendo buenos resultados. Además se tiene que el manejo de estos equipos es complicado y se tiene que tener experiencia previa en el manejo para evitar errores en la obtención de los resultados. Dentro de las recomendaciones con el fin de asegurar una buena operación del equipo para la determinación de COV´s y proteger la integridad de los equipos se sugieren considerar los siguientes aspectos: Asegurar suministro de energía constante y sin variaciones para evitar pérdida de datos y daños a los equipos, considerar por lo menos una fuente de alimentación ininterrumpible (UPS por sus siglas en ingles. El sistema de humidificación es necesario monitorear su efectividad con el fin de mantener la humedad del material de empaque. Así mismo debe asegurarse que el pH sea el adecuado para propiciar el crecimiento de los microorganismos que degradan los compuestos volátiles. Colocando un sistema donde pueda suministrarse el agua sin abrir el biofiltro y controlarlo automáticamente con un timer. Se debe medir el flujo de aire de manera constante a través de un rotámetro ya que alguna alteración puede afectar la operación del sistema porque puede ocasionar que se seque el % de humedad relativa con la que entra el aire.