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INFORME TÉCNICO DE LA OPCIÓN CURRICULAR EN LA MODALIDAD DE: PROYECTO DE INVESTIGACIÓN INSTITUTO POLITÉCNICO NACIONAL UNIDAD PROFESIONAL INTERDISCIPLINARIA DE BIOTECNOLOGÍA “DEGRADACIÓN DE BTEX EN FASE GASEOSA POR BIOFILTRACIÓN: APLICACIÓN EN CAMPO” QUE PARA OBTENER EL TÍTULO DE: INGENIERO(A) AMBIENTAL PRESENTA: ANA IYELITZIN CASTRO GONZÁLEZ México, D. F. Mayo 2009 DIRECTOR INTERNO: Dra. ELVIA INÉS GARCÍA PEÑA DIRECTOR EXTERNO: M. en C. SAGRARIO VEYNA CASTAÑEDA Índice. 1 Introducción ________________________________________________________ 1 2 Justificación ________________________________________________________ 9 3 Objetivos __________________________________________________________ 10 Objetivo General __________________________________________________________ 10 Objetivos Particulares ______________________________________________________ 10 4 Metodología _______________________________________________________ 11 4.1 Generación de Inoculo. __________________________________________________ 11 4.1.2 Inóculo masivo _______________________________________________________ 12 4.2 Determinación de consumo de sustrato_____________________________________ 12 4.4 Ingeniería Básica _______________________________________________________ 14 4.4.1 Pruebas de Caída de presión ____________________________________________ 14 4.4.2 Dimensionamiento y cálculo de volumen de empaque del Biofiltro _____________ 15 4.5 Análisis de la Onda de Adsorción. Ecuaciones. _______________________________ 16 4.6 Preparación y Arranque _________________________________________________ 18 4.6.1 Empaque del Biofiltro __________________________________________________ 18 4.6.2 Equipo de Bioventeo __________________________________________________ 19 4.7 Operación_____________________________________________________________ 21 4.7.1 Muestreo en campo ___________________________________________________ 21 4.8 Métodos Analíticos. _____________________________________________________ 24 4.8.1 Equipo en laboratorio__________________________________________________ 24 5 Resultados _________________________________________________________ 25 5.1 Consumo de Fenol en matraz agitado y Velocidad de Consumo. _________________ 25 5.2 Resultados de los estudios de Caída de Presión_______________________________ 30 5.3 Análisis de la Onda Adsorción. ____________________________________________ 33 5.4 Mediciones en Campo. Petrosense PHA-100. ________________________________ 35 5.5 Conteo en placa de colonias de bacterias presentes en soporte de Biofiltro (reportado en UFC/g de soporte) ______________________________________________________ 36 6 Conclusiones _______________________________________________________ 38 7 Referencias ________________________________________________________ 39 8 Anexos Cromatogramas. _____________________________________________ 42 “Degradación de BTEX en fase gaseosa por Biofiltración: Aplicación en Campo” Proyecto de Investigación pág. 1 1 Introducción Con el fin de minimizar los impactos que las emisiones industriales gaseosas han provocado sobre el medio ambiente y las personas se han desarrollado distintas tecnologías de tratamiento y control para estos efluentes, basadas principalmente, en las características físicas, fisicoquímicas y térmicas de sus componentes. Las tecnologías convencionales más utilizadas para este fin son los equipos de absorción, adsorción, reducción catalítica, combustión y condensación. Estas tecnologías resultan ser de alto costo debido a que su funcionamiento requiere energía adicional y altos costos de capital inicial, operación y mantenimiento (Bibeau et al., 1997) 3. En los últimos años, se han desarrollado otras tecnologías de tratamiento de gases basadas en la actividad biológica de algunos microorganismos, capaces de convertir ciertos componentes químicos en fase gaseosa (contaminante), a productos comunes de la degradación biológica como CO2, agua y biomasa (Adler et al., 2002 1; Jorio et al., 1999) 11. . Estas técnicas de depuración biológica han demostrado ser efectivas y económicas en el tratamiento de gases, con baja concentración de contaminantes y altos flujos (Weber et al., 1995; Deshusses et al., 1999) 8.Estas tecnologías ofrecen altas eficiencias de eliminación (> 90%), bajos costos de capital inicial y de operación, y permiten trabajar a temperaturas relativamente bajas (15 a 30 ºC) y a presión atmosférica, lo que implica un menor gasto de energía para el funcionamiento del sistema (Mirpuri et al., 1997) 17. Existen tres tipos de tecnologías para el tratamiento biológico de contaminantes en fase gaseosa: biofiltros, biolavadores y biofiltros de película. Aunque todas estas técnicas operan bajo el mismo mecanismo de degradación, ellas difieren en sus diseños, control de parámetros, flexibilidad de operación y en algunas características funcionales. Entre los sistemas mencionados, los biofiltros han sido los más estudiados. Su funcionamiento se basa en el contacto entre el flujo de aire contaminado y la flora microbiana que se encuentra inmovilizada en un material sólido orgánico dentro del biorreactor. El contaminante será la principal fuente de carbono o energía para las bacterias aerobias que lo transformarán, debido a su actividad metabólica, en CO2, agua y biomasa (Bibeau, op cit.) 3. “Degradación de BTEX en fase gaseosa por Biofiltración: Aplicación en Campo” Proyecto de Investigación pág. 2 Para el adecuado funcionamiento de un sistema de biofiltración, se deben tener en cuenta una serie de componentes y consideraciones de diseño, tales como: soporte o material de relleno, microorganismos, contenido de humedad, temperatura, pH, caída de presión, velocidad de flujo y tiempo de residencia de la fase gaseosa y nutrientes. El proceso de biofiltración es aplicable a una amplia gama de contaminantes gaseosos, entre los cuales destacan los COV’s. Dentro de estos, existen los contaminantes BTEX (benceno, tolueno, etilbenceno y xileno) que corresponden a un grupo de hidrocarburos volátiles monoaromáticos (figura 1), presentes en grandes concentraciones en suelos contaminados por hidrocarburos. Son incorporados a la atmósfera debido a las emisiones 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)18. 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. Figura 1. Estructura molecular de los BTEX “Degradación de BTEX en fase gaseosa por Biofiltración: Aplicación en Campo” Proyecto de Investigación pág. 3 Figura 2. Vista aérea de la ex Refinería18 de Marzo El presente trabajo se llevó a cabo en el marco del “Proyecto de Remediación en la Ex Refinería 18 de marzo” (suelo contaminado por hidrocarburo), como parte del anteproyecto de construcción del parque Bicentenario. El terreno que ocupó refinería abarca 55 hectáreas (Figura 2), la zona a la que le están dando prioridad en la rehabilitación abarca 22 hectáreas. Éstas últimas están divididas en 7 zonas, de las cuales la 1 es la menos contaminada y en la 2, 3 y 4.Las áreas más contaminadas corresponden a las zonas 5, 6 y 7. La zona en la que se desarrolla la investigación, conocida como zona 5, fue durante el tiempo de operación de la Refinería 18 de marzo zona de torres de enfriamiento, donde se ubicaban tanques de almacenamiento de combustibles ya refinados. La tabla 1 muestra que los derrames presentados son fracciones típicas de la destilación de petróleo. Cada fraccióncontiene moléculas que tienen una distribución considerable de pesos moleculares, además de los correspondientes intervalos de solubilidades en agua e hidrofobia. Tabla 1. Incidentes presentados en la zona 5 (Refinería 18 de marzo en operación). Fuente: Archivos Ex Refinería 18 de marzo. Año Tipo Combustible 1982 Derrame Diesel 1986 Derrame Diesel 1991 Derrame Turbosina “Degradación de BTEX en fase gaseosa por Biofiltración: Aplicación en Campo” Proyecto de Investigación pág. 4 La complejidad química de las gasolinas depende de cuatro variables: 1. Origen del crudo que se refina 2. Modo de refinado 3. Tipo de gasolina 4. Aditivos empleados Los detalles acerca de las diferentes fracciones obtenidas durante la destilación del petróleo se muestran en la Tabla 2. Tabla 2. Fracciones típicas de la destilación del petróleo. Intervalo de destilación De la fracción Numero de átomos de carbono Por molécula. Usos Inferior a 20ºC C1-C4 Gas natural, productos petroquímicos 20-60 ºC C5-C6 Éter de petróleo, solventes 60-100 ºC C6-C7 Solventes, ligroína 40-200 ºC C5-C10 Gasolina (gasolina de destilación directa) 175-325 ºC C12-C18 Queroseno y combustibles para motores a reacción. 250-400 ºC C12 y superiores Gasóleo, fueloil y diesel Líquidos no volátiles C20 y superiores Aceites minerales refinados, lubricantes y grasa Sólidos no volátiles C20 y superiores Ceras, asfaltos, alquitranes. Fuente: Solomons, 1984; Ritmann et al., 1984 20 Los hidrocarburos mas problemáticos de la gasolina son los aromáticos de anillo sencillo benceno, tolueno, etilbenceno e isómeros de xilenos (BTEX). Habitualmente una gasolina sin plomo contiene un 5% de etilbenceno y de 6 a 7 % de xilenos. Comparados con otros hidrocarburos de la gasolina, los BTEX son los más solubles en agua, lo que los convierte en los contaminantes más importantes de esta. Para gasolinas como el diesel y turbosina se utilizan aditivos oxigenados, el mas común, MTBE (Metil ter-butil éter) es utilizado como antidetonante y oxigenante (porcentaje en volumen < 5%). El MTBE junto con los BTEX, son considerados los principales contaminantes de aguas subterráneas (Ritmann, 1994) 20 ,ya que presentan solubilidad entre alta y “Degradación de BTEX en fase gaseosa por Biofiltración: Aplicación en Campo” Proyecto de Investigación pág. 5 moderada en agua, así como moderados o bajos coeficientes de partición, propiedades que permiten a los productos químicos emigrar a través del suelo hasta alcanzar el agua subterránea sin que se reparta excesivamente en el suelo. Los BTEX también tienen presiones de vapor altas, por lo que se transfieren rápidamente a la atmósfera. Las características principales de estos compuestos se presentan en la Tabla 3. Tabla 3. Características físicas de hidrocarburos aromáticos. Compuesto Densidad (g/cm3 a 20 ºC) Cte. De Henry, H (atm-m3/mol 20ºC) Solubilidad en agua (mg/l a 20ºC) Coef. De partición octanol/agua Benceno 0.88 0.0055 1780 2.13 Etilbenceno 0.88 0.0088 152 3.34 Tolueno 0.87 0.0066 535 2.69 O-Xileno 0.88 175 M-Xileno 0.864 P-Xileno 0.861 Fenol 1.06 4.57x10-7 93,000 1.48 Fuente: Thibodeux, L.J. (1996). Environmental Chemodynamics, 2nd ed. New York: John Wiley.24 Los BTEX son compuestos aromáticos de la gasolina difíciles de biodegradar. Si bien son compuestos producidos naturalmente y existe microflora natural capaz de degradarlos, no es suficiente para evitar su toxicidad. La persistencia generalmente significa que no están presentes las condiciones necesarias para que se produzca la biodegradación. Es entonces pertinente conseguir las condiciones para llevara cabo la misma, de forma que el compuesto pueda ser degradado en un tiempo suficientemente corto para disminuir el impacto en la salud humana y en el medio ambiente. Por otra parte, compuestos como los BTEX y MTBE, presentes en suelos y aguas subterráneas y superficiales son perjudiciales y resisten al paso del tiempo, por tanto es indispensable aplicar alternativas que reduzcan el tiempo de exposición al ambiente, transformando a productos inocuos o de fácil acceso a la degradación “Degradación de BTEX en fase gaseosa por Biofiltración: Aplicación en Campo” Proyecto de Investigación pág. 6 natural. Es importante que el producto de esta transformación biológica reduzca el riesgo de toxicidad. El objetivo final es mineralizar los compuestos orgánicos en inorgánicos, especialmente CO2 y agua. La zona 5 tiene características hidrogeológicas particulares: se trata de un acuitardo somero, con presencia de arcillas y limos. Para la contaminación de suelo y agua subterránea por derrame, el líquido cae por gravedad, contaminando la superficie del suelo, la zona no saturada y finalmente el propio acuífero. Los entornos bajo la superficie son usualmente muy complejos. Son capas de estratos permeables (arenas y gravas) e impermeables (sedimentos, arcillas y rocas). La conductibilidad del agua y de los contaminantes es muy variable de acuerdo al entorno bajo la superficie 8. Lo antes mencionado hace que los contaminantes no estén disponibles a los microorganismos degradadores y sus enzimas. La presencia de aceptores de electrones resulta un factor clave para la capacidad de degradación en un escenario como el que se presenta en este estudio. En el caso de los hidrocarburos aromáticos, las tasas de degradación se incrementan durante la descomposición aerobia; por tanto, resulta esencial la introducción de oxigeno, característica que es aprovechada por el Bioventeo. Esta tecnología consiste en generar las condiciones que favorezcan la biodegradación, donde el requerimiento de oxigeno es generalmente parecido a la cantidad de contaminantes presentes. La resistencia a la biodegradación es producto también de la insuficiencia de nutrientes como nitrógeno y fosforo, esenciales para el crecimiento de bacterias. Para el tratamiento aerobio las concentraciones optimas de nitrógeno en forma de amonio o nitratos se encuentra entre 2-8 gramos por cada 100 de materia orgánica, mientras que el requerimiento de fosforo inorgánico es de 1/5 de cada 100 gramos. Cuando tales nutrientes se encuentran por debajo de los niveles óptimos la cantidad de biomasa se limita y las tasas de biodegradación se reducen notablemente. “Degradación de BTEX en fase gaseosa por Biofiltración: Aplicación en Campo” Proyecto de Investigación pág. 7 El Bioventeo esta frecuentemente acompañado por un proceso de adsorción para el tratamiento de las corrientes gaseosas producto del mismo, usando carbón activado granular (GAC por sus siglas en ingles). El GAC tiene limitantes de operación y económicas, pues su regeneración es costosa y la recuperación del contaminante es inherente a transferencia de fase. Una alternativa a la adsorción de contaminantes en GAC es la aplicación de un tratamiento biológico, durante el cual se lleva a cabo la degradación de los contaminantes a productos inocuos. Debido a lo anterior, en el presente proyecto se propone el uso de biofiltros de Carbón Activado Biológico (CAB) como alternativa para la eliminación de los contaminantes presentes en las corrientes gaseosas producidas durante el proceso de Bioventeo. A inicios de la década de los 80 se comenzaron estudios sobre una variante de la biofiltración que ha sido denominada Reactores de Carbón Activado Biológico o BAC de acuerdo a su sigla en ingles (Biological Activated Carbon). El principio de funcionamiento delo BAC se basa en dos procesos simultáneos que tienen lugar en el biorreactor, a saber: Adsorción en el carbón activado Biodegradación Durante el proceso de biodegradación los compuestos orgánicosson metabolizados por microorganismos. (Chudyk and Snoeyink, 1984; Servais et al., 1992).7 Este proceso resulta en la bio-regeneración, el tiempo de vida de un biofiltro se prolonga y el carbón activado no requiere regeneración frecuente. El grado de regeneración es controlado por difusión del sustrato en la superficie de la partícula de carbón activado granular, donde ocurre la biodegradación, (Speitel and DiGiano, 1987).24 El proceso de biodegradación aumenta la capacidad de adsorción del carbón activado granular, haciendo posible la degradación de contaminantes como los BTEX. Durante las primeras semanas de operación prevalece el proceso de adsorción; cabe mencionar que el carbón activado granular es un buen material para el crecimiento de microorganismos, encontrándose estos en la superficie y en los macroporos de la partícula de GAC. “Degradación de BTEX en fase gaseosa por Biofiltración: Aplicación en Campo” Proyecto de Investigación pág. 8 La aplicación de la biofiltración para el tratamiento de contaminantes BTEX, se debe a que existen bacterias capaces de degradar estas sustancias a bajas concentraciones y grandes volúmenes de gas. Por ejemplo, para la degradación del tolueno la especie más estudiada y con la cual se obtienen altas eficiencias de eliminación del contaminante, incluso en presencia de mezclas de BTEX, son las bacterias del género Pseudomonas. Estos microorganismos poseen esta propiedad de biodegradación ya que contienen el plásmido TOL que se produce en forma natural, lo que sugiere que la capacidad de degradar los compuestos Xenobióticos puede ser el resultado, en parte, de la interacción con moléculas generadas por la microflora natural. En la Tabla 4 se enlistan algunos de los microorganismos capaces de degradar BTEX. Tabla 4. Microorganismos con capacidad para degradar compuestos Xenobióticos e hidrocarburos presentes en la gasolina en condiciones aerobias. “Degradación de BTEX en fase gaseosa por Biofiltración: Aplicación en Campo” Proyecto de Investigación pág. 9 2 Justificación El impacto de las emisiones de compuestos orgánicos volátiles (COV’s) al ambiente y a la salud humana es ampliamente conocido. La persistencia de estos en sitios contaminados generalmente significa que no están presentes las condiciones para llevar a cabo la atenuación natural, por lo que resulta de vital importancia la introducción de tecnologías para su total eliminación. El Bioventeo crea condiciones para incrementar actividad microbiana, aunque en su aplicación se generan emisiones gaseosas que contienen compuestos orgánicos volátiles, principalmente BTEX. La aplicación de la biofiltración para eliminación de COV’s es una tecnología comúnmente empleada en procesos industriales con eficiencias de remoción superiores al 90%. El tratamiento de gases por actividad biológica permite transformar los compuestos contaminantes a productos simples como CO2, agua y biomasa, por lo cual es considerada una tecnología amigable con el medio ambiente y que en general tiene costos de operación bajos. Este proyecto tiene por objetivo la instalación de un sistema de biofiltración acoplado a un tratamiento de Bioventeo aplicado a la remoción de BTEX presentes en agua somera. Durante el presente proyecto se evaluará la operación de un Biofiltro bajo condiciones de campo, lo que permitirá conocer la viabilidad de la biofiltración como tecnología complementaria al tratamiento de suelo y agua contaminada de una refinería. Figura 3. Contaminación en suelo y agua. “Degradación de BTEX en fase gaseosa por Biofiltración: Aplicación en Campo” Proyecto de Investigación pág. 10 3 Objetivos Objetivo General Determinar la degradación de BTEX en Biofiltro bajo condiciones de campo, en el marco del Proyecto de Remediación de Suelos en predio Ex Refinería 18 de Marzo, Delegación Azcapotzalco, Ciudad de México. Objetivos Particulares Establecer en experimentos en laboratorio las condiciones más adecuadas para la operación del Biofiltro. Degradación de diferentes compuestos con la microflora presente en el inoculo, concentraciones crecientes de sustrato, caídas de presión, etc. Determinar la operación de un Biofiltro y su eficiencia en la remoción de BTEX presentes en corriente gaseosa producida durante la aplicación de un tratamiento de Bioventeo. Evaluar la factibilidad de aplicación del método de biofiltración como tecnología complementaria en un tren de tratamiento para la eliminación de BTEX en suelo y agua. “Degradación de BTEX en fase gaseosa por Biofiltración: Aplicación en Campo” Proyecto de Investigación pág. 11 4 Metodología La degradación biológica de BTEX se lleva a cabo en un reactor de lecho empacado, para el cual se utilizó un tanque de 100 cm de altura y 110 cm de diámetro, con un volumen total de 1000 L. El Biofiltro fue acoplado a un sistema de extracción de vapores (Bioventeo) para el tratamiento de acuífero confinado contaminado por hidrocarburo. 4.1 Generación de Inoculo. 4.1.1 Inoculo en matraz agitado. Para la experimentación se utilizo un consorcio bacteriano, el cual contiene cepas adaptadas a compuestos fenólicos, proporcionado por UAM IZTAPALAPA. El consorcio original fue previamente adaptado en presencia de fenol y benceno durante 2 meses. El fenol, si bien es encontrado en la naturaleza en bajas concentraciones, la forma considerada toxica, es aquella manufacturada industrialmente y la presente en los hidrocarburos aromáticos; es un subproducto de la oxidación del benceno. Para los fines de esta investigación el fenol fungió como compuesto de fácil degradación, permitiendo la adaptación de los microorganismos al medio, aumentando las concentraciones gradualmente; el benceno fue considerado el compuesto de difícil degradación. Se utilizó medio mineral basal, con la composición siguiente: para 1 L de agua destilada, NH4SO2, 3g; KH2PO4, 0.60 g; K2HPO4, 2.4 g; MgSO4, 1.5g; FeSO4 0.03g. Se mantuvo inoculo en agitación mecánica y aireación constantes a temperatura ambiente, adicionando fenol como sustrato cada 2 o 3 días. •Inoculo en matraz agitado Inoculo •Densidad optica •Curva tipo Fenol Evidenciar degradacion •Pruebas de caida de presion •Calculo de volumen de empaque.Diseño de Reactor •Volumen para inocular reactor •Volumen de empaque Escalamiento •Operacion de biofiltro Reactor de lecho empacado “Degradación de BTEX en fase gaseosa por Biofiltración: Aplicación en Campo” Proyecto de Investigación pág. 12 Figura 4. Inóculo en matraz agitado. 4.1.2 Inóculo masivo Con base en las proporciones calculadas en las pruebas de caída de presión, se produjo Inóculo en fermentador (30 L), en condiciones controladas de presión, agitación y aporte de oxigeno, agregando como sustrato fenol (30 mL, 1% v/v), en medio mineral basal, con composición conocida. Figura 5. Fermentador de 30 L. 4.2 Determinación de consumo de sustrato Los compuestos fenólicos fueron analizados por espectrofotometría UV-VIS usando espectrofotómetro UNICO, filtrando previo a la lectura a través de membrana de celulosa de 0.45 µm, con el fin de capturar la biomasa y así evitar interferencias en las lecturas por espectrofotometría. La absorbancia fue medida a una longitud de onda de 254 nm, longitud en la que es medido el grupo funcional –OH de los fenoles. Se elaboró curva tipo de concentraciones de fenol-agua de 0-2%, utilizando 3 mL como volumen de muestra. “Degradación de BTEX en fase gaseosa por Biofiltración: Aplicación en Campo” Proyecto de Investigación pág. 13 La ecuación de la curva tipo fue la siguiente: y= 0,005x -0,0020 (Ecuación 1) r2=0.9987 Donde: y=254 nm x= concentraciónde fenol (mg L-1) Figura 6. Espectrofotómetro BOECO UV-VIS y dispositivo para filtración. 4.3 Velocidad de Degradación La velocidad de degradación fue calculada para visualizar claramente las cinéticas de degradación en células libres y en el Biofiltro. La velocidad de degradación fue obtenida con la formula siguiente: V = 𝑪𝒇−𝑪𝟎 𝒉 (Ecuación 2) Donde: 𝐶𝑓= Concentración residual en la hora n [𝑚𝑔/𝐿] 𝐶0=Concentración inicial [𝑚𝑔/𝐿] ℎ=Numero de horas transcurridas para la concentración residual [ℎ] V= Velocidad de degradación [ 𝑚𝑔 𝐿 ℎ] “Degradación de BTEX en fase gaseosa por Biofiltración: Aplicación en Campo” Proyecto de Investigación pág. 14 4.4 Ingeniería Básica 4.4.1 Pruebas de Caída de presión Se realizaron pruebas de caída de presión a diversos materiales en diferentes proporciones, con la finalidad de obtener las caídas de presión mas bajas, pues esto aseguraría el máximo rendimiento en cuanto a la operación del Biofiltro, ya que al disminuir la oposición del flujo del gas, aumenta la actividad microbiana y disminuyen los problemas de taponamiento por exceso de biomasa. Se montó sistema piloto para determinación de la caída de presión en la columna a nivel laboratorio. Soportes a Estudiar (caída de presión): Tezontle Composta Madura Carbón Activado Paja Figura 7. Pruebas caída de presión Datos Experimentales Volumen de la columna: 83.44 cm3 Usando una densidad de empaque de 0.5 g/cm3 (como base de calculo). Volumen de columna total: 41.72 gsh Donde: Gsh= Volumen x ρ empaque [=] masa (kg) “Degradación de BTEX en fase gaseosa por Biofiltración: Aplicación en Campo” Proyecto de Investigación pág. 15 4.4.2 Dimensionamiento y cálculo de volumen de empaque del Biofiltro Dimensiones del tanque: Diámetro=110 cm Altura=100 cm Volumen= 0.95 m3 Gsh= Volumen x ρ empaque [=] masa (kg) (Ecuación 3) Gsh= 950,000 cm3 X 0.5g/cm3 Gsh=475,000 gramos Gsh= 475 kg de soporte húmedo Una vez obtenidos los datos de las caídas de presión y elegidos la mezcla y proporción de empaque, se realizaron los cálculos de gsh y volumen para cada fracción del empaque. Donde se obtuvo lo siguiente: Figura 8. Resultados obtenidos del cálculo de volumen de empaque. En la figura 8, se presentan los volúmenes requeridos para obtener un soporte con 40% de humedad, obteniendo finalmente 475 kg de soporte húmedo a empacar en el Biofiltro. Los porcentajes de humedad fueron obtenidos de las pruebas de caída de presión, resultando por defecto el porcentaje de soporte seco. 40% H2O 190 litros Inoculo 30 litros 60% Ss. 285 kg de Soporte seco Gsh 475 Kg “Degradación de BTEX en fase gaseosa por Biofiltración: Aplicación en Campo” Proyecto de Investigación pág. 16 4.5 Análisis de la Onda de Adsorción. Ecuaciones. El análisis matemático de la onda de adsorción permite entender el comportamiento del contaminante en la zona de adsorción, esto es, identificar y diferenciar de acuerdo a las condiciones de operación del Biofiltro, la acción de la adsorción en el carbón activado y la actividad microbiana. Se presentan a continuación las ecuaciones que describen el comportamiento de la onda de adsorción: Forma General de la Curva de Concentración 𝒙 = 𝒙𝟏 + 𝒎𝒂 𝑲𝑨𝝆𝒂 [𝒍𝒏 𝟎.𝟗𝟗𝑪𝟎 𝑪 + 𝟏 𝜷−𝟏 𝒍𝒏 𝟏−(𝑪 𝑪𝟎⁄ ) 𝜷−𝟏 𝟏−(𝟎.𝟗𝟗)𝜷−𝟏 ] (Ecuación 4) Considerando la corriente gaseosa como una mezcla de compuestos de concentración C0, diluidos en un gas portador (aire) , según aumenta el tiempo de operación del proceso de adsorción, aumentara la cantidad de gas adsorbido en el lecho. La forma de la curva de concentración representa la distribución de las concentraciones de entrada y salida de la zona de adsorción, de forma sigmoidea, representando idealmente, la relación concentración-longitud del lecho de adsorción.25 Espesor de la Zona de Adsorción 𝜹 = 𝒎𝒂 𝑲𝑨𝝆𝒂 [𝟒. 𝟓𝟗𝟓 + 𝟏 𝜷−𝟏 𝒍𝒏 𝟏−(𝟎.𝟎𝟏)𝜷−𝟏 𝟏−(𝟎.𝟗𝟗)𝜷−𝟏 ] (Ecuación 5) El espesor de a zona de adsorción 𝜹 , permite determinar la porción del lecho en la cual tendrá lugar el efecto de adsorción, en esta zona la concentración del contaminante pasa desde un estado saturado a uno cercano a la concentración 0, permitiendo el calculo del espesor adecuado del mismo; esta determinado por la velocidad superficial de la corriente de aire o gas portadores, 𝑚𝑎; el coeficiente de transferencia de masa, 𝐾; el área de sección transversal, 𝐴; y la velocidad en la zona de adsorción, 𝜌𝑎. 25 “Degradación de BTEX en fase gaseosa por Biofiltración: Aplicación en Campo” Proyecto de Investigación pág. 17 Velocidad de la Zona de Adsorción 𝑽𝒂𝒅 = 𝒎𝒂 𝝆𝒂𝝆𝒂𝒅𝑨 (𝜶)𝟏 𝜷⁄ (𝑪𝟎) (𝜷−𝟏) 𝜷⁄ (Ecuación 6) La velocidad en la zona de adsorción 𝑉𝑎𝑑, depende de la forma de la curva de equilibrio (caracterizada por las constantes α y β), la concentración del gas contaminante a la entrada, 𝐶0; la velocidad superficial de la corriente de aire o gas portadores, 𝑚𝑎; densidad del gas portador, ρ𝒶 y la densidad aparente del lecho de adsorción ,ρ𝑎𝑑.25 Tiempo de ruptura 𝒕𝑩 = 𝑳−𝜹 𝑽𝒂𝒅 (Ecuación 7) Es posible calcular el tiempo de ruptura suponiendo cero el tiempo requerido para la zona de adsorción en su espesor total en la entrada; esta ecuación conduce a un tiempo estimado conservador del tiempo de operación antes de que ocurra la ruptura, donde L, corresponde a la longitud del lecho de adsorción; δ, al espesor de la zona de adsorción, y 𝑉𝑎𝑑 a la velocidad en la zona de adsorción. 25 “Degradación de BTEX en fase gaseosa por Biofiltración: Aplicación en Campo” Proyecto de Investigación pág. 18 4.6 Preparación y Arranque 4.6.1 Empaque del Biofiltro Con las proporciones establecidas se procedió al empaque del Biofiltro. Se usaron 30 L de inoculo masivo y 285 Kg de mezcla en proporción 1:1:1 de tezontle negro, composta madura, y carbón activado granular. Para empacar y lograr que el reactor contara con una “cama de aireación” se diseño un soporte metálico con malla para evitar perdida de soporte. Figura 10,11. Mezcla soporte húmedo. Figura 9. Mezcla soporte seco realizado en campo al momento de empaque. “Degradación de BTEX en fase gaseosa por Biofiltración: Aplicación en Campo” Proyecto de Investigación pág. 19 Figura 12. Soporte empacado en el Biofiltro 4.6.2 Equipo de Bioventeo Para llevar a cabo la remediación de suelo por Bioventeo se contó con un equipo de extracción de vapores, mostrado en las figuras siguientes: a) Equipo de extracción b) Panel de control C) Bomba para inyección de aire d) Nivel de agua en separador “Degradación de BTEX en fase gaseosa por Biofiltración: Aplicación en Campo” Proyecto de Investigación pág. 20 e) Punto de muestreo de pozo f) Medidor de flujo en pozo g) Carbon activado h) i)Arreglo biofiltro-filtro carbon activado j) Conexiones de PVC Figura 13. a)-j) Componentes de equipo de Bioventeo. “Degradación de BTEX en fase gaseosa por Biofiltración: Aplicación en Campo” Proyecto de Investigación pág. 21 4.7 Operación 4.7.1 Muestreo en campo Las concentraciones en el gas serán medidas in-situ utilizando la sonda PETROSENSE PHA-100 (Analizador de Hidrocarburos portátil para Agua y Vapor), la cual funciona a través de tecnología FOCS (Fiber Optical Chemical Sensor); esta tecnología esta basada en la modulación de la intensidad de luz transmitida cuando elsensor es expuesto al hidrocarburo. Se tomaron muestras en bolsas TEDLAR de capacidades de almacenamiento de 1, 5 y 10 L y a flujos entre 1-10 LPM (rotámetro Cole-Parmer para gases). Figura 14. Sonda Petrosense PHA-100, Electrodo. “Degradación de BTEX en fase gaseosa por Biofiltración: Aplicación en Campo” Proyecto de Investigación pág. 22 Figura 15. Esquema de funcionamiento de Biofiltro. Flujo de Aire Espesor de Lecho empacad Cama de Aire Gas Bioventeo > Concentración ppm Rotámetro Rotámetro Gas Tratado < Concentración ppm Petrosense PHA-100 Petrosense PHA-100 CAG + Composta + Tezontle Actividad Microbiana BTEX como sustrato Válvula “Degradación de BTEX en fase gaseosa por Biofiltración: Aplicación en Campo” Proyecto de Investigación pág. 23 Figura 16. Muestreo in-situ salida de Biofiltro “Degradación de BTEX en fase gaseosa por Biofiltración: Aplicación en Campo” Proyecto de Investigación pág. 24 4.8 Métodos Analíticos. 4.8.1 Equipo en laboratorio El análisis cuantitativo y cualitativo de la corriente gaseosa, es llevado a acabo por Cromatografía de gases en el equipo Perkin-Elmer Clarus 500 con detector FID, ubicado en el Laboratorio de Tecnología Ambiental. Para realizar una curva tipo provisional se contó con mezcla de BTEX en proporción 1:1, realizada en el laboratorio de Xenobióticos del CINVESTAV, usando botellas serológicas con tapones MINI- NERT para lograr head-space y así inyectar muestra gaseosa con concentración conocida. Se utilizara estándar de mezcla de BTEX en nitrógeno en concentración de 100 mg/kg. Condiciones cromatográficas recomendadas. 11 Condiciones generales: Temperatura del inyector: 125 – 225 °C. Temperatura de la línea de transferencia: 250 – 300 °C. Interfase directa con división: Columna 4: DB-624 (6% cianopropilfenil / 94% dimetil polisiloxano) de 60m x 0,32mm D.I., 1.8 μm de espesor de película o equivalente. Flujo del gas acarreador: 1,5 mL/min Temperatura inicial: 35 °C durante 2 min Programa de temperatura: 4 °C/mínimo hasta 50°C, después 10 °C/min hasta 220 °C, hasta que todos los compuestos esperados hayan eluído. Relación de split: 100:1 Temperatura del inyector: 125 °C 11 Resultados de estas pruebas se presentan en el anexo 1. “Degradación de BTEX en fase gaseosa por Biofiltración: Aplicación en Campo” Proyecto de Investigación pág. 25 5 Resultados 5.1 Consumo de Fenol en matraz agitado y Velocidad de Consumo. Los primeros experimentos fueron realizados con el fin de evaluar la capacidad de un consorcio microbiano para degradar distintos compuestos orgánicos volátiles (principalmente BTEX). El consorcio microbiano fue utilizado previamente para la degradación de compuestos fenólicos, debido a lo cual se considero que tenía la capacidad para degradar otros compuestos de estructura aromática similar al fenol. En la grafica 1 se muestra la cinética de degradación de diferentes concentraciones de fenol. Para la concentración de 100 mg/L, el sustrato fue completamente removido en 100 horas de cultivo, mientras que a concentraciones de 200 y 250 mg/L la degradación fue prácticamente completa en aproximadamente el doble del tiempo de cultivo (200 h). Los perfiles de degradación para las dos últimas concentraciones fueron similares. Los datos coinciden con reportes previos a cerca de la degradación de fenol (Reardon, Mosteller et al., 2000).18 Grafica 1. Degradación de fenol en matraz agitado. 0 50 100 150 200 250 300 0 50 100 150 200 250 C o n ce n tr ac ió n d e F e n o l (p p m ) Tiempo (horas) 200 mg/L 250 mg/L 100 mg/L “Degradación de BTEX en fase gaseosa por Biofiltración: Aplicación en Campo” Proyecto de Investigación pág. 26 Para concentraciones de 200 mg/L, durante las primeras 2 semanas de operación, se alcanzaron remociones del 75.6%. Mientras que a concentración de 100 mg/L la remoción fue de 74.4% promedio. Después del primer mes de experimentación se obtuvieron remociones entre 84 y 89% para concentraciones de 250, 200, 150 y 100 mg/L. En la grafica 2 se presenta la cinetica de degradación para la mezcla fenol y benceno, iniciada en la semana 4. La concentración de fenol fue ligeramente mayor con el fin de favorecer el crecimiento microbiano, en la grafica se puede observar que el consumo de los dos sustratos fue prácticamente simultaneo, en la semana 8 se obtuvieron remociones del 92 % para ambos contaminantes. Los resultado sugieren que no existio inhibión por sustrato y que el consoprcio es capaz de degradar eficientemente ambos compuestos. Lo anterior ha sido ampliamente estudiado y discutido, algunos autores sostiene que la presencia de fenol en mezcla con BTEX podria ocasionar una inhibicion competitiva o bien podria tener un efecto favorable de induccion de enzimas o de incremento de biomasa (Reardon et al., 2000).18 Grafica 2. Degradación de fenol y benceno en matraz agitado. 0 20 40 60 80 100 120 140 160 0 50 100 150 200 250 C o n ce n tr ac ió n B e n ce n o + F e n o l ( p p m ) Tiempo (horas) 100 mg/L 150 mg/L Benceno Fenol “Degradación de BTEX en fase gaseosa por Biofiltración: Aplicación en Campo” Proyecto de Investigación pág. 27 La literatura presenta diferentes escenarios con respecto a la cinética de degradación de acuerdo a los sustratos y cepas utilizadas; la tabla 3 muestra el caso de los BTEX, que presentan cinéticas competitivas o sin interacción, utilizando un consorcio no especificado; el caso de la mezcla benceno-fenol, con P. pútida O1, presentó parámetros de interacción. Para el caso presentado en la grafica 2 se observa que no hay competencia ni inhibición en la degradación de ambos sustratos, considerando que se trata de un consorcio, presumiblemente conformado por diferentes variedades de Pseudomonas. Tabla 4. Literatura reportada para cinéticas de biodegradación en mezclas de contaminantes. Sustratos Cepa Cinética de Biodegradación Referencia Benceno, tolueno P.sp.B1 Competitivo Chang et al.,1993 Tolueno, p-xileno P.sp.X1 Competitivo Chang et al.,1993 Naftaleno, fenantreno, pireno Consorcio Competitivo Guha et al.,1999 BTEX Consorcio Competitivo o sin interacción Bielefeldt and Stensel,1999 Pentaclorofenol, fenol Cepa pura no identificada Parámetros de interacción (no totalmente competitivo) Klecka and Maier., 1988 Benceno, fenol P.putida O1 No totalmente competitivo Reardon et al.,2000 Los resultados de velocidad de consumo se presentan en la tabla 5, a),b) y c).La velocidad de degradación en el matraz agitado se fue incrementando a medida que se incremento la concentración de fenol. El comportamiento fue similar a diferentes tiempos de cultivo. A medida que se prolongó el tiempo de cultivo se observó un incremento en las velocidades de consumo de sustrato. Estos resultados pudieron deberse a una mayor adaptación del consorcio al contaminante. “Degradación de BTEX en fase gaseosa por Biofiltración: Aplicación en Campo” Proyecto de Investigación pág. 28 Tabla 5. Velocidad de consumo de fenol en células libres a lo largo de dos meses, a),b)c). a) Semana 2 Concentración ppm Velocidad de consumo (mg L-1h) 250 6.8 200 6.3 150 5.1 100 3.1 b) Semana 4 Concentración ppm Velocidad de consumo (mg L-1h) 250 7.0 200 7.04 150 5.2 100 3.72 c) Semana 8 Concentración ppm Velocidad de consumo (mg L-1h) 250 7.92 200 7.71 150 5.82 100 3.80 “Degradación de BTEX en fase gaseosa por Biofiltración: Aplicación en Campo” Proyecto de Investigaciónpág. 29 Para mezclas de fenol y benceno, estudiadas en condiciones similares a las presentadas, se muestran velocidades de degradación, para fenol, con concentración máxima de 25 mg/L , 0.625 mg/Lh, y para el caso del benceno, con concentración máxima de 20 mg/L, 2 mg/Lh de velocidad de degradación (Reardon, Mosteller et al., 2000)18, mostrando que a bajas concentraciones aumenta la velocidad de degradación, comparado con los resultados obtenidos en este trabajo. “Degradación de BTEX en fase gaseosa por Biofiltración: Aplicación en Campo” Proyecto de Investigación pág. 30 5.2 Resultados de los estudios de Caída de Presión La caída de presión es un parámetro muy importante para la operación de biofiltros a mayores escalas, ya que definirá cuanta energía se requiere aplicar al sistema para vencer la resistencia al paso del aire contaminado a través del soporte. La caída de presión es una función de diferentes variables; entre ellas las características del soporte (la porosidad, la capacidad de retención de agua) y de la humedad a la cual se lleva a cabo el proceso. Por tanto se realizaron pruebas de la caída de presión para cada uno de los posibles soportes a utilizar. Con la finalidad de determinar la mezcla y composición que proporcione las mínimas caídas de presión. La elección de los posibles soportes a estudiar se hizo en base a la literatura y se establecieron diferentes condiciones de humedad y flujo de gas para un lecho empacado de 250 mL de volumen. Los resultados obtenidos se muestran en las tablas 6, 7 y 8. Tabla 6. Caída de presión en Tezontle Tezontle ( Seco) (gr.) 41.72 gr. Flujo (ml/min) 80 ml/min Caída de Presión sobre la base (mmH2O) 0 Caída de Presión en la base (mmH2O) 1 mmH2O Tabla 7. Caída de presión en Composta Composta (seco) 41.76 gr. Flujo (ml/min) 80 ml/min Caída de Presión sobre la base (mmH2O) 0 Caída de Presión en la base (mmH2O) 1 mmH2O Composta (Humedad 60%) 41.72 gr Flujo (ml/min) 80 ml/min Caída de Presión sobre la base (mmH2O) 5 mmH2O = 490 Pascales Caída de Presión en la base (mmH2O) ---------- “Degradación de BTEX en fase gaseosa por Biofiltración: Aplicación en Campo” Proyecto de Investigación pág. 31 Tabla 8. Caída de presión en Carbón Activado Carbón Activado (Humedad 62%) 30 gr. Flujo (ml/min) 80 ml/min Caída de Presión sobre la base (mmH2O) 3 mmH2O = 294.3 Pascales Caída de Presión en la base (mmH2O) 3 mmH2O = 294.3 Pascales En las tablas se compara la caída de presión obtenidas con tezontle y composta a diferentes humedades (seca y 60%). Los resultados mostraron que para volúmenes similares de tezontle y composta seca la ciada de presión fue cero, cabe señalar que los datos se obtuvieron en sistema pequeño por lo cual se esperaría una mayor caída de presión a volúmenes mayores. La composta húmeda (69%) produjo una caída de presión de 3 mmH2O. De forma similar en la tabla 8 se muestra el valor de caída de presión obtenida para el carbón activado (62% de humedad), la cual fue de 3 mmH2O. Finalmente se observa un ligero decremento en la caída de presión cuando se usa una mezcla de composta, tezontle y carbón activado (Tabla 9). Tabla 9. Caída de presión en Mezcla 1:1:1 (Composta, Tezontle, Carbón Activado) Mezcla 1:1:1 (Seco) 41.72 gr. Flujo (ml/min) 80 ml/min Caída de Presión sobre la base (mmH2O) 2mmH2O = 196 Pascales Caída de Presión en la base (mmH2O) 2mmH2O = 196 Pascales Mezcla 1:1:1 (Humedad Rel. 45%) 41.72 gr. Flujo (ml/min) 80 ml/min Caída de Presión sobre la base (mmH2O) 1 mmH2O = 98.1 Pascales Caída de Presión en la base (mmH2O) 1 mmH2O = 98.1 Pascales “Degradación de BTEX en fase gaseosa por Biofiltración: Aplicación en Campo” Proyecto de Investigación pág. 32 Se realizó una segunda prueba variando la humedad relativa a 45% y la densidad de empaque a 0.8 g/cm3, obteniendo una caída de presión de 1 mmH2O = 98.1 Pascales. Utilizando Flujo=0, se encontró una caída de presión de 6 mmH2O=588.6 Pascales. Con un flujo aproximado de 80 ml/min se registró la caída de presión mínima, igual a 1mmH2O= 98.1 Pascales. De lo anterior podemos concluir que, utilizando un flujo < a 100 ml/min obtenemos: La proporción 1:1:1 es adecuada para el empaque del reactor, pues presenta una caída depresión baja, la cual es ideal para el diseño del reactor, (como se muestra en la tabla 9). “Degradación de BTEX en fase gaseosa por Biofiltración: Aplicación en Campo” Proyecto de Investigación pág. 33 5.3 Análisis de la Onda Adsorción. Dado que la mezcla tezontle, composta y carbón activado mostro la menor caída de presión se decidió continuar los experimentos usando estos soportes. Considerando que el carbón activado tiene una alta capacidad de retención (adsorción) del contamínate se realizaron pruebas para determinar en cuanto tiempo se saturaba el carbón activado. Se muestran a continuación los resultados obtenidos mediante la aplicación de las ecuaciones 5,6 y 7 correspondientes a espesor en la zona de adsorción, velocidad en la zona de adsorción y tiempo de ruptura respectivamente. Los datos presentados corresponden al Biofiltro montado en campo y en las constantes α y β correspondientes al carbón activado granular. Datos del Biofiltro P=760 mmHg= 1.03 bar T= 298 K Ma=1.6 Kg/sK =20 sˉ¹ A=0.95 m² ρa= 450 kg/m α=160 kg/m³ β=0.002 L=0.55 m Espesor de la Zona de Adsorción δ=0.0768 m Velocidad de la Zona de Adsorción Vad= 6.54 x 10ˉ m/s Tiempo de Ruptura tB=0.946 h = 56.76 minutos “Degradación de BTEX en fase gaseosa por Biofiltración: Aplicación en Campo” Proyecto de Investigación pág. 34 Los resultados obtenidos muestran que la zona de adsorción representa más del 10% de la longitud total del lecho (0.55m), coherente con la velocidad de adsorción y tiempo de ruptura. El tiempo de ruptura, es decir el tiempo en el cual el carbón activado se satura completamente, fue menor a una hora. La alimentación de la corriente gaseosa proveniente del proceso de Bioventeo se llevaba a cabo durante una hora al día. Tiempo en el cual se puede esperar que el lecho de carbón activado se sature completamente, el consumo posterior del contaminante se debe a degradación biológica. Estos datos reafirman el hecho de que la mayor parte de los consumos que se presentan son por oxidación biológica. “Degradación de BTEX en fase gaseosa por Biofiltración: Aplicación en Campo” Proyecto de Investigación pág. 35 5.4 Mediciones en Campo. Petrosense PHA-100. Las mediciones en campo resultaron de gran importancia para este estudio. La sonda Petrosense PHA-100 permite medir concentraciones de hidrocarburos totales en gas y agua, con margen de error de 0.001 %; permite también el monitoreo de la temperatura del gas. Las lecturas fueron tomadas de la corriente de entrada al Biofiltro y en la salida del mismo, los datos de estas lecturas son presentados en la tabla 10. La grafica 3 muestra concentraciones de entrada al Biofiltro constantes en las primeras 150 horas y concentraciones de salida decrecientes en el mismo lapso. Grafico 3. Degradación de contaminantes en fase gaseosa en condiciones de campo. Tabla 10. Mediciones In-situ, Petrosense PHA-100 DÍA Entrada PPM Salida PPM 0 689 639 2 670 543 4 689 401 6 653 326 8 586 224 0 100 200 300 400 500 600 700 800 0 50 100 150 200 C o n ce n tr ac io n H C B e n F as e G as e o sa (m g/ L) Tiempo (horas) Entrada Salida “Degradación de BTEX en fase gaseosa por Biofiltración: Aplicación en Campo” Proyecto de Investigación pág. 36 5.5 Conteo en placa de colonias de bacterias presentes en soporte de Biofiltro (reportadoen UFC/g de soporte) Al hablar de biodegradación u oxidación biológica se considera el consumo de sustrato y por tanto la generación de células nuevas o biomasa, la cual fue medida por conteo en placa. En la grafica 4, donde se muestra el crecimiento microbiano, expresado en UFC/gramo de soporte, se puede observar como va aumentando con el tiempo de operación del Biofiltro. La tabla 11 presenta las UFC/gs encontradas en dos puntos de monitoreo, evidenciando el crecimiento microbiano. En la tabla 12 se muestra el orden de la cuenta de viables para suelos contaminados por hidrocarburos, que va de 103- 108 UFC/g; para este estudio el orden es de 104 UFC/g, que aunado a las condiciones expuestas anteriormente, es suficiente para conseguir porcentajes de remoción mayores al 90%. Grafico 4. UFC/g de soporte presentes en empaque de Biofiltro variando con respecto al tiempo de operación del mismo. 0.0E+00 5.0E+03 1.0E+04 1.5E+04 2.0E+04 2.5E+04 3.0E+04 3.5E+04 0 50 100 150 200 250 300 U FC /g s Tiempo de Operación (horas) Pto 1 (UFC/gs) Pto 2 (UFC/gs) “Degradación de BTEX en fase gaseosa por Biofiltración: Aplicación en Campo” Proyecto de Investigación pág. 37 Tabla 11. UFC/g s correspondientes a flora encontrada en soporte de Biofiltro. Horas de Operación PTO 1 (UFC/gs) PTO 2 (UFC/gs) 24 13250 11250 48 19000 19250 96 22250 21000 144 30000 27750 192 32250 30000 240 32000 30500 Tabla 12. Orden de Cuenta directa y de viables en suelos contaminados provenientes de varios estudios. Fuente: (Thomas, Lee, Scott and Ward, 1986) Bioremediation of Petroleum Contaminated Sites.19 Cuenta de Viables (UFC/g) Cuenta Directa (Organismos/g) Degradadores de Hidrocarburos (UFC/g) 10³ a 106 106 105 - 106 105 > 106 106 a 108 10 3 “Degradación de BTEX en fase gaseosa por Biofiltración: Aplicación en Campo” Proyecto de Investigación pág. 38 6 Conclusiones Las siguientes conclusiones se derivan de los resultados obtenidos: El mantenimiento del inoculo en matraz agitado durante dos meses aseguro la introducción de los microorganismos en la fase log de crecimiento, aumentando la eficiencia de remoción. Se observó que el consorcio utilizado respondió a la adaptación, en principio con diferentes concentraciones de fenol y posteriormente con benceno, demostrándose que los microorganismos fueron capaces de degradar ambos compuestos sin generar competencia, disminuyendo las concentraciones de ambos a la par La mezcla que conformo el empaque del Biofiltro (CAG, tezontle y composta madura), promovió el crecimiento bacteriano, resultando favorable de igual manera para conseguir condiciones de caídas de presión mínimas en la columna, favoreciendo la difusión de los contaminantes en el área transversal del empaque. Al presentar eficiencias de remoción mayores al 92%, en las condiciones de operación presentadas, la biofiltración resultò un método de fácil operación y factible como tecnología complementaria un tren de tratamiento para la eliminación de hidrocarburos en suelo y agua. “Degradación de BTEX en fase gaseosa por Biofiltración: Aplicación en Campo” Proyecto de Investigación pág. 39 7 Referencias 1. Adler, S. “Biofiltration of a Primer”. Environmental Protection. April, 2002. 2. Aizpuru, A., Dunat, B.,Christen, P.,Auria,R., García-Peña,I., Revah,S., (2005) “Fungal Biofiltration of Toluene on Ceramic Rings”.Jornal of Environmental Engineering Vol. 131 No 3. 3. Bibeau, L; K. Kiared; A. Leroux. “Biological Purification of Exhaust Air Containing Toluene Vapor in a Filter-Bed Reactor”. The Canadian Journal of Chemical Engineering, vol. 75, october 1997. 4. Bielefeld A, Stensel HD. 1999.Modeling competitive inhibition effects during biodegradation of BTEX mixtures. Wat Res 33:707-714. 5. 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Z5P1 Z5P5 Z5=Zona 5 PNo= pozonumero “Degradación de BTEX en fase gaseosa por Biofiltración: Aplicación en Campo” Proyecto de Investigación pág. 43 Muestra Compuesta Comparación de concentraciones y compuestos encontrados en tres de cinco pozos. Z5P2 “Degradación de BTEX en fase gaseosa por Biofiltración: Aplicación en Campo” Proyecto de Investigación pág. 44 Z5P3 Z5P4 SBV “Degradación de BTEX en fase gaseosa por Biofiltración: Aplicación en Campo” Proyecto de Investigación pág. 45 SBF SBV=Salida Bioventeo o corriente de entrada al Biofiltro. SBF= Salida Biofiltro.
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