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Filtro biológico de la UNAL captaría los olores contaminantes de aguas residuales

Aunque entidades como el Instituto de Hidrología, Meteorología y Estudios Ambientales (Ideam) o las Corporaciones Autónomas Regionales (CAR) reciben alrededor de 250 quejas anuales al respecto, las industrias causantes de muchos de los gases que los generan aún no cuentan con la tecnología suficiente para darle una solución a este problema.
 

Un sistema compuesto por biofiltros, o filtros biológicos –dispositivos utilizados para la remoción de contaminantes en el agua–, que usa materiales orgánicos y procesos metabólicos de microorganismos, podría ser una salida viable y eficiente para tratar dicho problema. Estos sistemas son funcionales para la remoción de malos olores de todas las industrias.
 

El olfato (denominado sentido químico junto con el gusto) es considerado como el más complejo de nuestros sentidos, ya que no solo influye en el 80 % del gusto, sino también en el desarrollo de la memoria; su rango de percepción varía de entre 5.000 y 10.000 olores diferentes dependiendo de los factores genéticos y culturales.
 

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Esta complejidad hace que especialmente los malos olores sean difíciles de detectar y medir, ya que pueden estar compuestos por más de 60 gases que se mezclan y reaccionan entre sí haciendo difícil identificarlos. Aunque en Colombia estos gases fueron reconocidos como un contaminante en 1979, solo con la resolución 1541 de 2013 se puntualizó su reglamentación con la definición del “umbral de olor” para 15 sustancias.
 

Una de las razones para descontaminar el río Bogotá es su olor; en este sentido, las plantas de tratamiento de aguas residuales (PTAR) tienen un doble reto: descontaminar las aguas y al tiempo eliminar los olores emitidos al ambiente.
 

Diana Vela, estudiante del Doctorado en Biotecnología de la Universidad Nacional de Colombia (UNAL) Sede Bogotá, encabeza el desarrollo de un biofiltro enfocado en la descontaminación del aire proveniente de estas plantas, cuyo número aumenta en el país. En Bogotá se adelantan dos megaobras de este tipo.
 

En conjunto con el Grupo de Estudios para la Remediación y Mitigación de Impactos Negativos al Ambiente (Germina) de la Facultad de Ciencias de la UNAL, han desarrollado un trabajo teórico, investigativo y práctico que en su fase inicial dio como resultado un biofiltro que remueve el 100 % del sulfuro de hidrógeno (H2S) y del amoníaco (NH3), los dos principales gases causantes del mal olor en los alrededores de las PTAR.

Los biofiltros funcionan encerrando el área donde se encuentra el aire contaminado –en este caso el agua residual– y dirigiendo la corriente por medio de extractores hacia el sistema de biofiltración. Allí, bacterias heterótrofas, nitrificantes y oxidadoras de azufre realizan un proceso metabólico que descompone los contaminantes en sustancias inocuas, eliminándolos por completo.
 

Dicho proceso involucra no solo la ingeniería para el diseño y la adecuada operación, sino también la microbiología y la química para entender su funcionamiento. La importancia de evaluar la tecnología desde las diferentes disciplinas garantiza el correcto funcionamiento del sistema en escenarios reales, y su sostenibilidad en el tiempo.
 

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El pre-prototipo


Debido a la poca información sobre medición de olores, el grupo recolectó datos directamente en la PTAR El Salitre, logrando como punto de partida las respectivas mediciones de gases que determinan la problemática.


“Áreas confinadas específicas de la PTAR alcanzaron una concentración de 200 partes por millón (ppm) de H2S, nivel que provoca dificultad al respirar y afecta el sistema nervioso central; para mitigar este gas se comprobaron varios lechos naturales con diferentes combinaciones de materiales orgánicos buscando determinar las más apropiadas”, afirma la investigadora Vela.


El primer modelo desarrollado por el equipo es un sistema de tubos de PVC rellenos de compost (abono), el cual permitió seleccionar los elementos y materiales propios para usar como biofiltro. En el lecho escogido se encuentran residuos de otras industrias, como la pollinaza (excremento de aves), que se mezcla con sobrantes de bagazo de caña o cascarilla de arroz. Al convertirse en compost, dichos materiales contienen microorganismos necesarios para llevar a cabo el proceso bioquímico de eliminación.

Para garantizar las condiciones ideales del proceso se debe considerar el tiempo que tarda el gas en atravesar el sistema; cuanto menos tiempo, mayor cantidad de aire se puede tratar y mayor remoción de gases. “Es importante controlar la humedad ideal para que los microorganismos que realizan el proceso de degradación de compuestos puedan habitar correctamente el material” explica el doctor en microbiología Pedro Filipe de Brito Brandão, profesor del Departamento de Química de la UNAL.
 

Durante las primeras pruebas se recrearon las condiciones para descontaminar 9 litros de gas por minuto usando un biofiltro de 4 litros; sin embargo, en Estados Unidos y en diferentes países de Europa se ha comprobado que si el prototipo funciona, lo hará en condiciones de planta industrial.
 

Sostenibilidad y ventajas


El 41 % de la contaminación del país está concentrada en ocho ciudades, y generalmente las medidas para tratarla son aplicadas por las industrias de cría y explotación de animales, de recubrimiento de superficies, de alimentos, química y de aguas residuales.


Las metodologías de mitigación y eliminación de gases contaminantes pueden ser físicas, químicas o biológicas. Las dos primeras requieren un costo monetario alto pues necesitan constante inversión y dejan remanentes igualmente contaminantes. La última opción avanza y llega a su auge debido a diferentes ventajas ya demostradas, como el uso de temperatura ambiente, su fácil manejo, los costos de operación, y porque ecológicamente es más limpia y menos susceptible a parámetros de diseño y a procesos químicos.
 

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El uso de materiales residuales potencia las ventajas ecológicas, operativas y económicas. El mantenimiento y control de la humedad en el sistema de biofiltración no representan mayor costo, tampoco generan subproductos, y si el abono se acaba se puede reemplazar parcial o completamente por una mezcla nueva.

“Aunque tienen un uso aproximado de dos años, por experiencia de pares investigativos se sabe que los lechos con mantenimiento adecuado de humedad tienen una durabilidad alta, de hasta cinco años” afirma el profesor De Brito.

Para seguir con el trabajo se deben tener en cuenta tanto el caudal como las concentraciones o los rangos en los que funciona el sistema y el tipo de degradación en el biofiltro, además de determinar las propiedades fisicoquímicas que deben tener para que sean viables en condición industrial, que no se absorba o adsorba el contaminante permanentemente, sino que ocurra una biodegradación a componentes menos ofensivos.
 

Para desarrollar la parte ingenieril y operacional se deben personalizar los filtros asociados con ciertos contaminantes y ejecutar una correcta transferencia del aire. En este proceso está involucrado el ingeniero Iván Cabeza, doctor en Recursos Naturales y Medio Ambiente y otros investigadores de la Universidad Santo Tomás de Bogotá. Además, en estas investigaciones han colaborado expertos del Centro Internacional de Física (CIF) y de la Universidad EAN, también de Bogotá.
 

Desde ya se trabaja en el desarrollo del nuevo prototipo, el cual busca ir más allá del ámbito de laboratorio en la eliminación de H2S, NH3, ácido acético y en proyectos de campo, y superar los obstáculos en diseño y mantenimiento de los sistemas para lograr el rendimiento, la vida útil apropiada y la implementación de su uso en las industrias, empezando por las aguas residuales.

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