Desulfuración de biogás en condiciones anoxicás mediante biofiltración

Resumen

El biogás constituye una fuente de energía renovable importante que puede contribuir a la disminución de las emisiones de gases de efecto invernadero. Sin embargo, su uso está condicionado a la eliminación del sulfuro de hidrógeno (H2S) que éste posee en concentraciones que pueden llegar hasta un 2 %. El H2S es muy corrosivo y causa un rápido deterioro de las instalaciones que usan el biogás como fuente de energía, además de causar problemas de contaminación ambiental por la generación de óxidos de azufre durante su combustión. La presente Tesis tiene como objetivo, el estudio de la eliminación de H2S en biogás mediante biofiltración en condiciones anóxicas, como una alternativa menos costosa y menos dañina para el medio ambiente en comparación a los tratamientos químico-físicos comúnmente empleados. Los estudios de biofiltración anóxica fueron realizados en 4 biofiltros percoladores empleando dos microorganismos diferentes (consorcio de bacterias nitrato-reductora, sulfuro-oxidantes (NR¿SOB) y cepa de referencia Thiobacillus denitrificans DSM 12475); inmovilizados en dos soportes diferentes (espuma de poliuretano de poro abierto y anillos Pall). En el biofiltro que empleó biopelículas de NR¿SOB sobre espuma de poliuretano se realizó el estudio de las principales variables que influyen en la eficiencia del proceso: pH, temperatura, velocidad superficial del líquido de recirculación (TLV), varias fuentes de nitrato, concentración de nitrato, concentración de sulfatos y carga de alimentación. Con los parámetros óptimos obtenidos en este biofiltro se trabajó en la eliminación de H2S en el biofiltro que empleaba biopelículas de este mismo consorcio inmovilizadas en anillos Pall y en los otros dos biofiltros que poseían biopelículas de Thiobacillus denitrificans inmovilizadas sobre los dos soportes ya mencionados. En el caso del biofiltro de NR¿SOB con anillos Pall, se realizó el estudio de la influencia de la TLV y la carga de alimentación; mientras que en los biofiltros que trabajaban con biopelículas de Thiobacillus denitrificans, solamente se estudió la influencia de la carga de alimentación. Los mejores resultados de eliminación de H2S en biogás se obtuvieron con el empleo del biofiltro que tenía inmovilizado el consorcio NR¿SOB en espuma de poliuretano de poro abierto, bajo las siguientes condiciones: pH entre 7,3¿ 7,5; T=30 ºC; TLV entre 7 y 15 m h-1, y alimentación de nitrato semi-continua. Este biofiltro alcanzó valores de capacidad de eliminación máxima de 170 gS¿H2S m-3h-1 y capacidad de eliminación crítica de 130 gS¿H2S m-3h-1 (R=99 %); siendo el azufre el producto principal de la oxidación del sulfuro cuando la relación entre el nitrógeno consumido y el azufre degradado fue menor de 0,4 g N-NO3- (gS¿ H2S)-1 y cuando ocurrieron sobrecargas del sistema. El biofiltro que trabajó con el consorcio de NR¿SOB inmovilizado en anillos Pall obtuvo valores de capacidad de eliminación crítica (120 gS¿H2S m-3h-1) comparables con los parámetros óptimos de operación obtenidos con la espuma de poliuretano de poro abierto. En los biofiltros que trabajaron con el consorcio NR¿SOB no se observó inhibición por la acumulación de nitritos en el medio (780 mg N-NO2- L-1); mientras que en los que trabajaron con Thiobacillus denitrificans si hubo inhibición, sobre todo cuando se emplearon anillos Pall. En estos últimos se observó una posible contaminación con otras bacterias, según sugieren los resultados de la DGGE, que favorecieron la degradación de H2S en condiciones anóxicas. Ambos biofiltros alcanzaron valores de capacidad de eliminación mucho más bajos que los alcanzados con el consorcio (< 25 gS¿H2S m-3h-1).