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DESULFURACIÓN BIOLÓGICA DEL BIOGÁS

En el biogás que se origina de tratamiento anaeróbico de residuos, se halla frecuentemente presente un compuesto perjudicial como es el sulfuro de hidrógeno (H2S), que se forma en la reducción de sulfatos por bacterias anaerobias. Los sulfatos presentes en los digestores anaeróbicos proceden, principalmente, de existente en el abastecimiento de agua potable, de descargas industriales y de la descomposición de compuestos orgánicos que contienen azufre, tales como proteínas y orina.

Dentro de este contexto, la presencia de sulfuro de hidrógeno (H2S) en el biogás en concentraciones que pueden llegar a superar las 10.000 ppmv, estando los valores medios normalmente en torno a las 2.500 ppmv, presenta dos graves inconvenientes para su aplicación energética. Por un lado, supone importantes daños por corrosión en las instalaciones, sobre todo en las que se acumula agua de condensación al formar H2SO4. Por el otro, la producción de óxidos de azufre (S02 y S03) como resultado de la combustión que contribuyen a la contaminación atmosférica.

El ácido sulfhídrico al reaccionar con agua se convierte en ácido sulfúrico altamente corrosivo si llegara a pasar a un motor. Para disminuir el contenido de este compuesto, se pueden emplear tratamientos físico- químicos de acondicionamiento o un sistema consistente en la adición de sales de hierro. Dentro de los tratamientos físico-químicos, los procesos redox son especialmente útiles en la eliminación del sulfhídrico. El empleo de disoluciones de sulfato férrico como oxidante es adecuado.

Para eliminarlo se usan filtros de cal viva o limaduras de hierro, o limonita, todas sustancias ricas en compuestos ferrosos. El filtro se coloca entre el biodigestor y el tanque reservorio o la utilización. El resultado del filtro es la eliminación del sulfuro de hidrógeno la y obtención de sulfuro de hierro.

El tratamiento de los efluentes gaseosos mediante tratamientos químicos-biológicos presenta, en función de los caudales y concentraciones a tratar, un coste mucho menor, consiguiendo rendimientos adecuados.

VENTAJAS DEL REACTOR BIOLÓGICO

El reactor biológico realiza la oxidación eficazmente, y cuenta con las siguientes ventajas:

Empleo de materiales convencionales y equipos fácilmente asequibles.

Flexibilidad en la operatividad frente a rangos de operación muy amplios.

Escasas necesidades de terreno para su implantación.

Operaciones de mantenimiento poco frecuentes y económicas, que además no deban ser realizadas por personal de alta cualificación.

Bajos requerimientos de mano de obra para la operación y control del sistema.

Posibilidad de una automatización completa de todo el proceso.

Alto grado de fiabilidad del proceso de oxidación.

El diseño adoptado permite la colonización de los soportes por el microorganismo en el mismo reactor. De igual forma es posible extraer uno o varios de los cilindros con el soporte para reponer las unidades de espuma cuando sea necesario, o servir de inóculo a otros reactores.

El reactor biológico no está limitado a un procedimiento de tratamiento de biogás. También puede ser utilizado en procedimientos para tratar gases de combustión y aire de ventilación.

El sulfuro de hidrógeno (H2S) es un compuesto reducido de azufre que se encuentra a menudo en efluentes gaseosos industriales y es fácil de reconocer por su desagradable olor a huevos podridos. En todo caso, los problemas de olor y toxicidad (a concentraciones < 20 ppm) que típicamente genera en instalaciones como depuradoras o plantas de tratamiento de residuos no son el principal factor a tener en cuenta cuando se trata de gases con un elevado contenido energético como el biogás.

En estos casos, en los que las concentraciones alcanzables están entre las 500 y las 20.000 ppm (2% en volumen), la eliminación del H2S es necesaria para evitar problemas de corrosión en los motores de recuperación energética del biogás y para reducir emisiones de óxidos de azufre (SOx, precursores de la lluvia ácida) en los gases de salida.

Hasta ahora, las técnicas habitualmente utilizadas para estas aplicaciones son procesos físico-químicos con elevada eficacia de eliminación, pero también con costos operacionales y ambientales superiores a los de las alternativas biológicas, ya que utilizan reactivos y materiales caros de adquirir, regenerar y tratar una vez agotados.

La oxidación biológica del H2S que llevan a cabo algunas bacterias aerobias autótrofas para obtener energía es un proceso conocido desde hace tiempo y se utiliza exitosamente para el tratamiento de efluentes gaseosos con H2S en bajas concentraciones (<100 ppm de H2S).

BIOFILTROS PERCOLADORES

Uno de los sistemas típicamente usados son los biofiltros percoladores, en los que el gas a tratar se hace pasar a través de un compartimento lleno con un material inerte (lecho empacado) sobre el cual crecen las bacterias responsables de la eliminación del contaminante. Además, se hace circular de forma continua agua con el resto de nutrientes necesarios por las bacterias a través del lecho empacado, alimentándolas y extrayendo una pequeña parte de forma continua para ir renovando la fase líquida.

Se trata de un sistema biológico de eliminación de H2S que no utiliza productos químicos y prácticamente ningún consumible. Se añade una cantidad limitada de aire al biogás y bacterias específicas, por ejemplo, Thiotrix o tiobacilos transforma el H2S en azufre elemental o en ácido sulfúrico según las condiciones ambientales. El rendimiento de la operación puede ser del 90 al 98%.

Las bacterias sólo necesitan oxígeno, nutrientes y oligoelementos y una superficie donde reproducirse.

El oxígeno se añade en forma de aire, de forma controlada en función del H2S presente en el biogás, de forma que tengamos a la salida del proceso una concentración de 2% de oxígeno en el gas. Esta concentración es segura, y sólo si sobrepasa el 3’5% se encenderán las alarmas. La medida del oxígeno en la salida además de garantizar la eliminación de H2S garantiza la seguridad de la instalación.

Las sustancias nutritivas y oligoelementos son suministrados por aguas residuales digeridas, líquidos de digestión de fangos, lixiviados… Sólo en casos excepcionales se recurre a la adición de nutrientes elementales (NPK 8.8.6)

Las sustancias nutritivas son introducidas cada dos horas de forma automática a partir de un depósito auxiliar de almacenamiento.

Si se necesita la aportación de nutrientes se realiza previa dilución con agua. La cantidad de nutrientes es del orden de 1’5-1’75 Kg/día por Kg/h de H2S eliminado.

El gas pasa a través de un filtro cerrado con relleno de bolas de plástico que ofrecen un soporte a las bacterias. La carga de los filtros es del orden de los 200 Gramos por hora de H2S por metro cúbico

Para un rendimiento óptimo la temperatura debe estar entre 30 y 33 ºC, y el pH alrededor de 3. Los microorganismos toleran valores de pH inferiores a 0’5 unidades, y el normal de explotación está en el entorno a 1’5. Como que otras bacterias no sobreviven en estas condiciones el sistema es semi estéril.

Un pH-metro controla el pH en el filtro, y si desciende por debajo de 1’5 añade agua con pH alrededor de 7’5. Si sube por encima de 1’6 cierra el paso de agua.

La construcción de estos filtros es mediante materiales plásticos para resistir la corrosión.

Todo el equipo está protegido conforme a la normativa ATEX. Deberán solicitar precio para cada caso concreto ya que es imposible tabular equipos estandarizados.

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