Estudio de la sostenibilidad de la remoción de H2S del biogás a escala piloto, mediante biofiltración
Barra lateral del artículo
Contenido principal del artículo
Resumen
Este trabajo tuvo como objetivo estudiar la sostenibilidad de la remoción del H2S del biogás a escala piloto, mediante biofiltración. Para ello se realizó la caracterización del soporte y del biogás antes y después del proceso de biofiltración; se determinaron las características físicas, químicas y biológicas del compost y las propiedades críticas: porosidad, densidad, humedad, pH y carga microbiana. Al final del proceso de biofiltración se observó un incremento de la humedad lo cual dificultó la transmisión de nutrientes y la obtención de energía a través de los procesos de óxido-reducción; la presencia en el soporte de trazas de azufre elemental, demuestran que a pH neutro aumenta la transferencia de masa de H2S de la fase gaseosa a la líquida. Se concluyó que: el diseño del sistema de biofiltración propuesto para una Prueba Piloto arrojó resultados de alta eficiencia de remoción; el biofiltro de compost aplicado a la línea de obtención de biogás bajo un flujo de 0,5 L min-1 evidenció un alto grado de adaptación a las concentraciones de ingreso de sulfuro de 2300 a 3700 ppmv; la riqueza de biomasa presente en el compost, su composición físico química y capacidad amortiguadora permitieron concluir el proceso sin acidificación del medio.
Descargas
Detalles del artículo
Esta obra está bajo una licencia internacional Creative Commons Atribución 4.0.
Citas
Almenglo, F., Ramírez, M., Gómez, J., Cantero, D. (2016). Operational Conditions for Start-up and Nitrate-feeding in an Anoxic Biotrickling Filtration Process at Pilot Scale. Chem. Eng. J., 285, 83–91. https://doi.org/10.1016/j.cej.2015.09.094.
Almenglo, F., González-Cortés, J., Ramírez, M., & Cantero, D. (2023). Recent advances in biological technologies for anoxic biogas desulfurization. Chemosphere, 321, 138084. https://doi.org/10.1016/j.chemosphere.2023.138084.
Blanco, M., Murillo, B., Forero, D., & Cabeza, Z.I. (2019). Evaluación y eficiencia de remoción de Sulfuro de Hidrógeno (H2S) y Amoniaco (NH3) a través de Biofiltración a Escala Piloto. (Tesis de pregrado inédita), Universidad Santo Tomás, Bogotá, Colombia. http://hdl.handle.net/11634/17651.
Buller, L., Sganzerla, W., Berni, M., Brignoli, S., & Forster-Carneiro, T. (2022). Design and techno-economic analysis of a hybrid system for energy supply in a wastewater treatment plant: A decentralized energy strategy. Journal of Environmental Management, 305, 114389. https://doi.org/10.1016/jenvman.2021.114389.
Bustamante, N. (2017). Biofiltración con un sistema de tres lechos de compost para la remoción de sulfuro de hidrógeno. FIGEMPA: Investigación y Desarrollo, 4(2),73–80. https://doi.org/10.29166/revfig.v1i2.71.
Cano, P., Colon, J., Ramírez, M., Lafuente, J., Gabriel, D., & Cantero, D. (2018). Life cycle assessment of different physical-chemical and biological technologies for biogas desulfurization in sewage treatment plants. Clean. Prod., 181, 663–674. https://doi.org/10.1016/j.jclepro.2018.02.018.
Cattaneo, C., Muñoz, R., Korshin, G., Naddeo, V., Belgiorno, V., & Zarra, T. (2023). Biological desulfurization of biogas: A comprehensive review on sulfide microbial metabolism and treatment biotechnologies. Science of The Total Environment, 893, 164689. https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2023.164689.
Chaiprapat, R., Mardthing, D., Kantachote, S., Karnchanawong, D. (2011). Removal of hydrogen sulfide by complete aerobic oxidation in acidic biofiltration. Process Biochemitry, 46(211), 344–352. https://doi.org/10.1016/j.procbio.2010.09.007.
Chew, K. W., Chia, S. R., Yen, H.-W., Nomanbhay, S., Ho, Y.-C., & Show, P. L. (2019). Transformation of Biomass Waste into Sustainable Organic Fertilizers. Sustainability, 11(8), 2266. https://doi.org/10.3390/su11082266.
Cox, H., Deshusses, M. (2001). Filtros biopercoladores. En: Kennes, C., Veiga, MC (eds) Biorreactores para el tratamiento de gases residuales. Contaminación ambiental, 4. Springer, Dordrecht. https://doi.org/10.1007/978-94-017-0930-9_4.
de Rink, R., Klok, J. B. M., van Heeringen, G. J., Sorokin, D. Y., ter Heijne, A., Zeijlmaker, R., Mos, Y. M., de Wilde, V., Keesman, K. J., & Buisman, C. J. N. (2019). Increasing the Selectivity for Sulfur Formation in Biological Gas Desulfurization. Environmental Science & Technology, 53(8), 4519–4527. https://doi.org/10.1021/acs.est.8b06749.
Flores-Cortés, M., Pérez-Trevilla, J., De María Cuervo-López, F., Buitrón, G., & Quijano, G. (2021). H2S oxidation coupled to nitrate reduction in a two-stage bioreactor: Targeting H2S -rich biogas desulfurization. Waste Management, 120, 76–84. https://doi.org/10.1016/j.wasman.2020.11.024.
Huynh, H., Le Thi, V., & Tran, L. (2020). Removal of H2S in biogas using biotrickling filter: Recent development. Process Safety and Environmental Protection, 144, 297 – 309. https://doi.org/10.1016/j.psep.2020.07.011.
Jianping, W., Xia, J., Ziheng, J., Senlin, Y., & Jin, Z., 2020. The performance and microbial community in a slightly alkaline biotrickling filter for the removal of high concentration H2S from biogas. Chemosphere, 249, 126-127. https://doi.org/10.1016/j.chemosphere.2020.126127.
Kennes, C., & Veiga, M. C. (2013). Biotrickling Filters. In Air Pollution Prevention and Control. 121 - 138. https://doi.org/10.1002/9781118523360.ch5.
Kotelnikov, V., Saryglar, C., & Chysyma, R. (2020). Microorganisms in Coal Desulfurization (Review). Applied Biochemistry and Microbiology, 56(5), 521 – 525. https://doi.org/10.1134/S0003683820050105.
Mora, M., Fernández-Palacios, E., Guimerá, X., Lafuente, J., Gamisans, X., & Gabriel, D., (2020). Feasibility of S-rich streams valorization through a two-step biosulfur production process. Chemosphere 253, 126734. https://doi.org/10.1016/j.chemosphere.2020.126734.
Mudliar, S., Giri B., Padoley, K., Satpute, D., Dixit, R., Bhatt, P., Pandey,R., JuwarkarA.,&Vaidya,A.(2010). Bioreactors for treatment of VOCs and odours – A review. Journal of Environmental Managemen, 91(2010), 1039–1054. https://doi.org/10.1016/j.jenvman.2010.01.06.
Nagendranatha, C., Baeb, S., & Min, B. (2019). Biological removal of H2S gas in a semi-pilot scale biotrickling filter: Optimization of various parameters for efficient removal at high loading rates and low pH conditions. Bioresource Technology, 285(2019), 21328. https://doi.org/10.1016/j.biortech.2019.121328.
Pachaiappan, R., Cornejo-Ponce, L., Rajendran, R., Manavalan, K., Femilaa Rajan, V., & Awad, F. (2022). Una revisión sobre técnicas de biofiltración: avances recientes en la eliminación de compuestos orgánicos volátiles y metales pesados en el tratamiento de agua contaminada. Bioengineered, 13 (4), 8432 – 8477. https://doi.org/10.1080/21655979.2022.2050538.
Pudi, A., Rezaei, M., Signorini, V., Andersson, M.O., Baschetti, M.G., & Mansouri, S.S. (2022). Hy drogen sulfide capture and removal technologies: a comprehensive review of recent de velopments and emerging trends. Sep. Purif. Technol., 298, 121448. https://doi.org/10.1016/j.seppur.2022.121448.
Rabbani, K.A., Charles,W., Kayaalpb, A., Cord-Ruwischa, R., & Hoa, G. (2016). Pilot-scale biofilter for the simultaneous removal of hydrogen sulphide and ammonia at a wastewater treatment plant. Biochemical Engineering Journal 107, 1–10. https://doi.org/10.1016/j.bej.2015.11.018.
Rybarczyk, P., Szulczynski, B., Gebicki, J., & Hupka, J. (2018). Treatment, of malodorous air in biotrickling filters: a review. Biochemical Engineering Journal, 141(2019), 146-162. https://doi.org/10.1016/j.bej.2018.10.014.
Schiavon, M., Ragazzi, M., Torretta, V., & Rada, E. C. (2016). Comparison between conventional biofilters and biotrickling filters applied to waste bio-drying in terms of atmospheric dispersion and air quality. Environmental Technology, 37(8), 975 – 982. https://doi.org/10.1080/09593330.2015.1095246.
Tang, K., Baskaran, V., & Nemati, M. (2009). Bacteria of the sulphur cycle: An overview of microbiology, biokinetics and their role in petroleum and mining industries. Biochem Eng J., 44, 73-94. https://doi.org/10.1016/j.bej.2008.12.011.
Werkneh, A.A., (2022). Biogas impurities: environmental and health implications, removal technologies and future perspectives. Heliyon, 8(2022), e10929. https://doi.org/10.1016/j.heliyon.2022.e10929.