La digestion anaerobia - Horizon documentation-IRD

La digestion anaerobia - Horizon documentation-IRD

J'
.
I
LA DIGESTION ANAEROBIA UNATECNQLOGIA ADECUADA
PARA ELTRATAMIENTO DE LASAGUAS RESIDUALES DE
ALGUNAS INDUSTRIASQUIMICAS Y PETROQUIMEAS
Hervé Macarie112
1.Institut Français de Recherche Scientifique pour le Développement
en Coopération (ORSTOM)
2. Departamentode Biotecnología, Universidad Autónoma MetropolitanaImtapalapa,A. P. 55-535,093410, Méitico D. F., Mexico. TeVFax: (52 5) 724 43 27,
Email: [email protected].
Resumen
Hoy en día, la digestión anaerobia es reconocida
como un modo de tratamiento privilegiado para
muchos tipos de aguas residuales. Sin embargo,
todavía es poco utilizada para tratar los efluentes de
las industrias químicas y petroquímicas, un sector
industrial muy desarrollado en varios países de
America Latina. En este articulo, basándose sobre
3 compilaciones (digestores industriales tratando
actualmente este tipo de desecho en el mundo,
experienciascon reactores de laboratorio, lista de
moléculas metanizables susceptibles de ser
presentes en estas aguas) se demuestra que a pesar
de un a priori negativo antiguo por razones de
toxicidad, la digestión anaerobia es una solución
adecuada para tratar muchas aguas químicas y
petroquímicas.
Palabras claves
Situación mundialde la digestiónanaerobia, industria
química y petroquímica
Introducción
E n los Últimos veinte años, la digestión anaerobia
se ha vuelto una tecnología atractiva para el
tratamiento de aguas residuales dado sus bajos
costos comparada con los tratamientos biológicos
aerõbios y los tratamieztos fisicoquímicos. S u
I
1
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7
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desventaja inicial ielacionada con la baja tasa de
crecimiento de los microorganismos implicados, la
cual se traducía en reactores de grandesvolúmenes
y dificultades de operación, pudo ser resuelta gracias
al desarollo de una nueva generación de reactores.
E n estos últimos, el problema de la baja tasa de
crecimiento fue esquivado capturando la biomasa
bajo la forma de biopelículassobre soportes estáticos
(FiltroAnaerobio de flujo ascendente: FA; Reactor a
flujo descendente y película fija: DSFF). o en
movimiento (reactor de lecho fluidificado), pero
también seleccionando una biomasa con buenas
características de sedimentación (reactor tipo
contacto anaerobioy reactor de lecho de lodo y flujo
ascendente: UASB). Con estas modificaciones, el
tiempo de retención de los sólidos en estos reactores
se volvió independiente del de los líquidos (TRH)
permitiendola aplicación de TRH cortos (6 horas a 1
semana) y en consecuencia de altas cargas
volumetricas (4 à 40 kg DCO/m3reactor/dia).Esto
se tradujo en reactoresde tamafío muy reducidos y
en una operación mas estable que antes.
Actualmente, con pdr lo menos 776 reactores de
alta carga construidos en el mundo (Tabla l),a los
cuales se tienen que agregar los 63 reactores de
baja tasa construidos por la compañía AD1 (839
reactores en total), los cuales representan
probablemente un mínimo para esta categoría, se
puede considerar que la digestión anaerobia ha
alcanzado la madurez tecnológica. Hasta la fecha
1
Memorias I V Seminario -Taller Latitioaniericano sobre Tratamienro de Aguns Residunles
sin embargo ka sido aplicada casi exclusivamente
para el tratamiento de los efluentes de las industrias
agroalimenticias y de fermentación (carnicería,
panadería, cervecería, enlatadoras, destilerías de
alcohol, queserías, lecherías, mataderos,curtido de
pieles, procesamientode la papa y de los pescados,
producciónde almidón, de acido cítrico, de refrescos,
dulces, café, chocolate, mermeladas, enzimas,jugos
de fruta, levadura, azúcar, tabaco, vino). Es solo
recientemente (durante los últimos 10 años) que
empezó a ser aplicada masivamenteal tratamiento
de las aguas residuales urbanas (5.5% de los
digestores en operación) y a los efluentes de otros
sectores industrialestales como los de las papeleras
(10.4% de los digestores en operación). ¿,Que
sucedió durante este tiempo en el sector de las
industrias químicasy petroquímicas?
DesarroP9~de la digesti6n anaerobia en el sector
de las industrias (petro)químicas
Los primems estudios relacionados con el
tratamiento de este tipo de agua residual, empiezan
al prir:cipio de los afios 70. En 1973 por ejemplo,
Hovious et al. demostraron a escala piloto la
factibilidad de emplear una laguna anaerobia como
modo de tratamiento eficiente de algunos efluentes
petroquímicos. Pocos años después, Chou el al.
(1978) publicaron una lista de 41 compuestos
petroquimicos biodegradables por fermentación
metanogénica. Sin embargo, es solamente en 1981
que los dos primerosdigestores de alta tasa tratando
efluentes químicos fueron construidos por la
compañia Celanese en Estados Unidos (Tabla 2).
Cuatro años suplementariospasaron antes de que
un tercer reactor sea construido y hasta 1989, a
nuestro conocimiento, solamente 18 reactores
industrialesestaban en operación en el mundo para
tratar este tipo de efluente (Tabla 2).Apartir de 1990,
la tasa de instalación de digestores en este sector
industrial paso de 2 a 4.4 reactores por año y
actualmente por lo menos 42 digestores (5.5% de
todos los digestores) tratan aguas químicas en el
mundo (Tabla 1,2). La lentitud inicial del desarollo
de la digestión anaerobia en este campo industrial
fue probablementeel resultadode un "a priori"(tanto
de parte de las compañías de ingenieríaque vendían
digestores anaerobios como de las industrias
quimicas y petroquímicas) postulando que las
bacterias anaerobias (particularmente las
metanogénicas),contrariamentea las aerobias, eran
demasiado sensibles para sobreviviren esta categoría
de agua residual considerada como muy tóxica. En
hecho, un estudio comparativo de tolerancia a la
toxicidad entre las bacteriasaerobias y las bacterias
314
anaerobias indicó recientemente que tal afirmación
no era justificada (Blum & Speece, 1991). En algunos
casos, la implementaciónde la digestión anaerobia
resultó ser la clave del éxito para la degradación de
ciertas moléculas. E n 1981, el sistema de
tratamiento por lodos activados de la compañía
Celanese a Bishop,lëxas,Estados Unidos, no podía
por ejemplo tratar dos efluentes particulares. Urto
de ellos, a pesar de estar compuesto por moléculas
fácilmente biodegradables, contenía una
concentración de metales pesados (5-500 mg/l)
tóxica para las bacterias aerobias. EI otro contenia
polioles (pentaerithritol,trimetilolpiopano)refractarios
a la degradación aerobia. La construcción de un
digestor antes de la planta aerobia se tradujo (i) en
la precipitación de los metalespesados bajo la forma
de sulfuros metálicos no tóxiccs y (¡¡)'en la
modificaciónde la estructura quimica de los polioles.
Esto tuvo como consecuencia si hecho de que el
primerefluente pudo ser degradado directamenteen
la fase anaerobia y que el segundo se volvi6
biodegradableen el post-tratamientoaerobio (Harvey
& Rubiano, 1983).
Naturaleza de las aguas residuales acbaaahm"
tratadas a escala industrial o que p ~ d r h serlo.
n
Como se indica en fa tabla 2, el especiro de aguas
residuales tratado hoy a escala industrial resulta de
actividadesmuy variadas. Las primerasinstalaciones
de digestión anaerobia fueron sin embargo realizadas
sobre aguas relativamente sencillas compuestas
esencialmente por ácidos grasos volátiles (reactores
no2,3,4,5,6,9, 12), metano1(3,9) o glicoles (10).
Estos efluentes se aproximaban entonces a la
composición de aguas residualesclásicas. Es sólo
en 1989 que la primera agua residual inusual
(compuesta por ácidos aro:rtáticos de la serie
bencénica) correspondiente a Ics efiuentes
generados durante la producci6n de PTA (Purified
terephthalic acid, reactor n"í 6) fue tratada. S e :iene
que notar ademas que es prácticamente el Único
tipo de efluente para el cual se observó la
construcción de toda una serie de digestores(8 hasta
la fecha). En hecho, para este tipo de agua, la
digestión anaerobia esta cerca de volverse el modo
convencional de tratamiento. Sólo otras dos
actividades (producción de aspartam y de
dimetiltereftalato) han dado lugar a la construcción
de mas de 1digestor (2 para cada una). Todas las
demás actividades corresponden a experiencias
aisladas. Es evidente, que los efluentes quimicos y
petroquímicosque se puedentratar por vía anaerobia
no se limitan a los de la tabla 2. Actualmente, varios
otros efluentes han sido tratados con éxito a escala
y;i;i
Memorias I V Seminario -Taller Lafinounrericano sobre Trnfomienfo de Aguos Residonles
'abla i . Numero d e digestom anaeroblos industrialesde alta carga actualmente e n operaci6n en el mundo
para tratar efluentesvariados (actualizadoa partir de la informacidn publicada por Macarie et al., I QQ5).
Cervcccr(ay malterfa
3
1
Distilcrfa y alcohol
5
20
'.
-
106
2
66
Az6car
3
4
15
Lecheday q m a í a
2
2
Procesamiento dc la papa
35
2
1
31
1
23
Lev-
I
MatAdXOS
6
1
I5
Almiddn
E
I
Procesamientode alimentos
11
5
Bebdar g m n s
2
proCaunient0 de vcgetaks
2
1
Rocemientodel cafC
Enlnwbm
Roductidn de iddo claiCo
Pmcucci6ndejugos de fruta
producci6n de mamelda
Roccsamiento dcl pescado
1
I
2
8
3
3
4
.
I
1
4
118
10%
60
I
40
37
4
32
3
25
25
I
22
13
,
1
20
12
i
-
15
16
4
10
14
7
12
7
9
6
7
1
'6
5
5
Produccidn dc vim,
4
4
F~afucci6nde dulces
3
3
1
3
produoci6ndc~~
3
3
Fmdda
Roducci6n de heledos
2
2
2
2
Producci6a de @na
FcmKnraci&n
3
-
.
-
3
2
I
1
2
Fabricaci6odc cigarros
Fabricaci6n de Goma Guar
Producci6nde mite comestible
1
1
1
1
Industrias na r b c n W
Papel Y PulPa
Qulmica y peaoqufmica
Lixiviados
Estitrcol porcino
L i a m de lodo
Industria textil
63
2
81
il
3
41
3
1
16
6
2
I
7
2
I
4
2
3
I
3
10
2
2
Fabriwi6n de componentes electr6nicor
llgurr urbanu
1
4
12
Farmacia
3
9
S
-
.
"
315
6
I
1
1
1
40
43
Numen, de ructom por Up0
85
79
41
16
526
29
776
FA: Uptlow +eroMc Flltor, DSFF: Downflow Stallonrry Fixed Film mactar. UASB: Upflow Anaerobic Sludge blanket reactor.
I datos da esta tabla fuaron compllados 8 partlr de las listas de rsfimncisr 1993 de Degr&",
Prosepol, Purac y Shinko
ntsc, 1994 d e Biothano y Badger, 1995 de AD1 y Psquw y de informadones perdebs sobra Biotim y Envirex. EI nbmero de
ictores construidoa en Am6rica Latina por compenlar locales fu6 estimado a partir d e los articulo8 de Bomconi el el.. 1996 y
m o y et al. en este v o l u m ('3 Incluya el mactorde etapa conttrutdo p a SNC sobre efluente de queseria en 1892.
316
Memorias IV Seminario -Taller Latinoamericano sobre Traratnieriro de Agirns Residuales
Tabla 2. Dlgestms ansambios IndusMalas operandoen loa industrias qufmfcaa y petroqulmicaa (octualizsdo a partir de Macerie et al., 1995).
I
1981
FA
M82
7.12
3.6
81
2
1981
FA
5229
13.3
10.4
80
3
1985
FA
en lerie
3800
12
3-4
6-8
90
4
1986
UASB
1280
30.5
9-12
95
5
1986
conuao
Anvmbio
3ax7
43
5.5
98
6
1937
DSFF
2150
45.50
7-8
90
5
1986
UASB
1430
20-45
IO
so-%
8
I985
FA
Fend
9s
9
I988
FA
260
10.5
8
7s
IO
1988
FA
300
7
7
80
II
1988
FA
I2
1988
FA
2350
12.6
8
65
I3
I988
FA
14
1988
FA
I5
191
BVF
26 5ikl
8.3
0.83
I6
1989
DSFF
2 x m
IO
3-4
2.3
Sbinko PMICC
Badgsr
75
AD1
85
Amoc0 cog
(COT)
17
1989
FA
18
1989
FA
19
195Q
HlbridO
4x3003
20
1990 ?
lSb0
855
21
1991
fluidificldo
UASB
9
6.3
80
7003
6 - 13
ID
5s
22
1992
FA
1210
7.8
7
75
23
1992
FA
IOU
8
6
55
24
1992
DSFF
25
1992
DSFF
315oOo
14.2
85
90
26
1992
DSFF
400
4.4
4.8
96-98
n
I992
UASB
840
I5
9.9
28
1992
UASB
1500
20
B
29
1992
UASB
2x82
3.6
7.5
30
1992
UASB
I00
13.6
17.7
BiabMC
70
Biciham
90
"'
Memorias IV Seminario -Taller Latinoarnericnrto sobre Trarritnietiio de Aguas Residuoles
Tabla 2. Digestorea anaeroblos en la Industria qufmlca parte 2.
I
.
31
I593
UASB
2x60
12
7.1
32
I993
kbo
flddilicd0
275
20
IO
33
1993
DSFF
15109
16.7
3.7
10
(COT)
34
1993
PA
15
1W3
UASB
36
1993
FA
37
19%
38
15%
Lecho
2XMcr3
II.5
7.5
9s
92
8.4
27.7
94
2x1109
20
10
7s
70
nuidikada
HIbddo
cn vlic
39
1594
M d o
2 x 3709
m talc
5.75
6
40
1w
UASB
IdCU
0.65
3.8
41
15-35
HIbrMo
5W
20
10
Bo
42
19%
UME + FA
1330
(LIASE)
:?
ILL11
65
muk
&I
Tabla 3. Estudios de laboratorio o a escala @loto demonstrando la fadlbilidad de aplicar la digestibn anaerobia
a eRuentea qulmlcos no tratados por esta vta hasta la fecha.
Tipu de agua residual (*)
Tipo de
rrrctOr
('7
del ague
volumemica
Carpa
Remocidn
L
025
ku D O O h 3 . d
9i
Volumen
dcl remar
DQO
P~ducci6nde a i d o
lcmico y de sus &tercsl
FA
S
19
2.6
97
Agua rintcica
FA
0.5
1-4
3.2 60
-
47-100
1.s
2 -I I
63-91
cantaimdo
hidroqUinOo1'
CO~I&~M
~O
d oSl de IOSTS de d a -
tilrcibn cmpkdas en II mfineci6n
del pecmlco3
kho
fluidificado
con CAO
FA
9.5
IO- I6
23
92
Lecho fluldificndo
con CAG
30
39
5.6
98
HIbrido
i
17
12
58
Produccl6n hcpiclorohidrina7
FA
IM103
14-16
6-10
81-86
Enuentc rintnico conmiendo
bentaldch[do + ucuosoP
UASB
2
4.8
84
Roducd6n de m i n s r polimCricrr
de tipo tslknodivinilbenceno9
UASB
6
Produccidn de furfural4
Producci611de minas
fm6licd
Roducci6n dc plartificmtu
y eflwnte de una columns
de dertilacidn de rainas6
. .
de DQO
8-10
49
.
78
"317
Memorias I V Seminario -Taller Latinoamericano sobre Tratamiento de Aguas Residuales
piloto o de laboratorio (Tabla 3).Un gran numero de
moléculas susceptibles de ser producidas por las
industriasquimicas y por lo tanto de encontrarse en
sus aguas residuales son también conocidas por
ser biodegradablespor via anaerobia (Tabla 4).S e
puede entoncesesperar que en el futuro la digestión
anaerobia sea aplicada a un numero más importante
de aguas químicas.
Necesidad de pretratamientos.
Aún si muchos efluentes químicosy petroquímicos
no pueden ser metanizadosdirectamente,sea porque
contienen compuestos difícilmente biodegradables
en anaerobiosis, sustanciastóxicas o condiciones
ambientales inadecuadas (alta salinidad), varios
sistemas de pretrafamiento son disponibles para
eliminar estos problemas. Las técnicas de oxidación
electroquímicas (Pulgarin et al., 1994),quimicas
(Koyama etal., 1994)y fotoquímicas (Yi elal., 1994)
o tambikn de omonación (Wang, 1990) por su
capacidadde modificarla estructurade las moléculas
(rompimiento de los ciclos aromáticos, de las
cadenas poliméricas, introducción de oxígeno),
permiten por ejemplo aumentar la biodegradabilidad
y disminuir la toxicidad de los efluentes. Por su lado,
la alta salinidad puede ser eliminada gracias a una
filtración selectiva usando membranas que dejan
pasar las sustancias orgánicas pero no las sales
minerales (Brookes & Livingston, 1994).Sin llegar
hasta sistemastan sofisticados, los cuales ademas
son en su mayoríatodavía al nivel experimental, un
simple ajuste de pH puede ser la solución a
problemasde toxicidad. Porejemplo,el formaldehido,
el cual es altamente tóxico debido a su poder
desnaturalizante de las proteínas,se transforma a
pH básico (11-12)en una mezcla de azúcares,
metano! y ácido fórmico. Esta técnica ha sido
aplicada exifosamentea escala piloto (digestor de 6
m3) para detoxificar los efluentes de la producción
de dimetiltereftálato (concentración de formaldehído
2-3g/l), los cuales no son directamente tratables
por via anaerobia (de Bekker et al., 1983).Otro
ejemplo de soluciónsencilla corresponde al sistema
empleado para los efluentes de la producción de
acido tereflthlico. Este tipo de agua tiene un pH de
4.5, una temperatura de 56°C y contiene una alta
concentración de ácido tereftálico (ácido 1,4bencenodicarboxilico, 2g/1) caracterizado por una
muy baja solubilidaden agua (1.9mg/l a 25"C,400
mgll a IOOOC) y una alta densidad (-i,5). Estas
características indican que no puede ser
significativamentedegradadoen digestores de alta
carga dado los bajostiempos de retención hidráulica
que se aplican. E n todos casos su alimentación a
35R
este tipo de reactor causarla serios problemas de
taponamiento y de desplazamiento de la biomasa
activa. Dos soluciones basadas sobre sus
propiedades físicas estdn actualmente aplicadas a
escala industrial. La primera consiste en separarlo
del agua por decantación primaria y entonces no
tratarlo en el digestor (reactores 19 y 22 de la tabla
2). La segunda consiste en transformarlo en su sal
de sodio mucho más soluble (240g/l à 25°C)por
una sencilla neutralizacióny a tratarlo esta vez en la
fase biológica anaerobia (reactores 16,24 et 33).
Este ultimo caso ha dado lugar al deposito de una
patente que protege un dispositivo de recirculación
del efluente del digestor y de "stripping" de CO, que
permite disminuir sustancialmente los costos de
neutralización ligados a la solubilización (Ely &
Olsen, 1989).Los comentariosanteriores indican que
la digestiónanaerobia no debe ser eliminada ante el
primer problema encontradoy que :a posibilidad de
aplicarla a un efluente químico o petroquímico debe
ser el resultadode una evaluacióncuidadosa.
Tipo de reactores empleados para tratar
efluentes químicos y petrsquímicos
A pesar de los trabajos precursores de Hovious et
a/. (1973),la tecnología de los digestores de baja
tasa ha encontrado poca aceptación en la industria
(petro)químicadado que un solo reactorde este tipo
fue construido hasta la fecha (tabla 2, reactor 15).
Sucedió lo mismo con los reactores contactos
anaerobios (tabla 2, reactor 5). Estos dos tipos de
reactores fueron ademas puestosen servicio antes
de 1989.Esta situación puede resultar del hecho
que las industrias químicas estan acostumbradas
al uso de tecnologías de punta y entonces mas
atraidaspor los procesosde alta carga. En esta Última
categoría, todos los tipos de reactores han sido
aplicados. Las primeras realizaciones fperon
basadas sin embargo sobre la tecnologia del filtro
anaerobio (FA) y hasta 1989 representaban la
mayoría (67Y0,12 sobre 18) de los digestores
instalados. Duranteel mismo periodosolo 2 reactores
UASB (11Yode los digestores) fueron construidos a
pesar del hecho que estos Últimos ya se habían
afirmados como la tecnología dominante en otros
sectores industriales. Durante los siguientes aios,
la proporción de reactores UASB aumentó (37.5%
de los digestores), pero globalmente los reactoresa
soporte estático (FA, DSFF, híbrido) se quedaron
mayoritarios(50% de los digestores). Esta situación
no parece resultar de dificultades particulares de
granulación de la biomasa. Durante los 6 Últimos
años, 3 reactores de lecho fluidificado con o sin
soporte fueron también instalados. Estebajo numero
_-
I "
I
I'
. .
Memorias IV Seminario -Taller Larinoamerrcano sobre Imlanrrztrro ne /\guas Residuales
..
.
'
-
.
.
-
.. - .
.
Compoertor aromiticoa
homoclclicor
b=rm-lo
~ b c n c t n o(tolucno)
benzoaro
hidroxi-9-tenroato (salicilato)
hihxi-3hidroxi-4d¡Mboxi-2,4- (ß.resonilato)
dihidmxi-2.5- (gcntisato)
dihidmxi-2.6- (y-morcilato)
dihidroxi-3,4- ( p m c x a t u w o )
dihidmxi-3.5- (a--nsorcil&o)
trihidmxi-2, 3,4tr¡hidmxi-2,4.6(galato)
tr¡Md1d-3.4,5cloro-3clorc-4cl-3
hidroxi4
dicloro-3.5bromo-2bmmo-3-
bromo-4-
iodo-2-
iodo-3icdc-4.
amino-2- (antranilato)
Ulh0-3amino-4metil-2-(o-toluato)
metil-3- (m-toluato)
diesrboxi-l,2 bcnceno (ftslato)
dimetil-Mato
dielil-
nilm-4renil-
fcnilprapcnoato ( c i ~ o )
fcnilpropimuo (hiboeinmnato)
metoxi9 hidroxi-4 cinamata (ferulato)
hidroxi-4 fcnilaIanina (tirosina)
Al&hídm
acaaldchfdo
butiraldehldo
crotmaldchldo
formaldehido
propionalckhfdo
Alcotiolcs
isobutaool
2,3-bulanedi01
3-mctilbutanol
dieiilcnglicol
adenina
XaOliM
indo1
trjpofano
uracil
quiwlina
hurldchIdo2 (furfural)
Compuestos dil6tlcos
'
polietilcnglicol
etanol
I
2-mctoxictanol
glicerol
metano1
octanol
pmpanol
2-propand
isopropanol
I-aniino-2-propanol
Aminns
Butilamina
Trimeiilamina
Trietanolamina
Cctoaas
Acetona
metilailacetons
scctia,
niaobtnccno
benccno sulfonato
ni-3
Hidmxibcnccao (fenol)
dihidroxi-l.2-knceno (c8~tcol)
dihidroxi-l. 3- (nscrcinol)
dihidroxi-l,4- (hidrcquinma)
. .
.
lTlCtoxi-3metoxi4
dimetoxi-2 6nitro-2nitro-3-
Add03
di-n-butilbutilbenzil-
,
mc~ob-2-
pUMl
h
"
hidroxi-4 dimeloxi-3.5 (siringaldchfdo)
hidroxi-4 metoxi-3- (vanilina)
..
mlcico
paldtico (sal de sodio)
propidnico
3-hidroxipropi6nico
sbrbico
estcric0 (sal dc sodio)
succfnico
valcrico
piridina
piridina-3 c h x i l a t o (nicocin~lo)
piridina-9,6 dicadmxilm (dipicolinam)
nitrc-2&I-2- (acetilsalicilato)
."a..
. . . . *
not6nico
f6rmico
fumdrico
glutsrico
glioxdlico
hcxanoico
lectic0
Compuetoa uromiticor
hetcroclclicos
hidroxi-4 ?WtOX¡-3- ( V 8 d l l O )
hidroxi-4 dimetoxi-3.5 (siringato)
,
uihidmxi-I. 2,s (pirogdol)
Irihidroxi-I. 3,s- (floroglucinol)
hidmxi-3 mil- (mcrrscl)
hidrod-4 metil- (pcreml)
cloro-2-feno1
ClOtO-3cloro-4diclm-2.4diclw3.4dicl01~-3,5pentaclom
amin0-2-
rlmhol hidrqxi-4 bedim
~rimctoxi-3.4,s-
.
.
n-butano!
mcmxi-3nutoxi4
_.
.
Compuestos dif6ticoa
rlcohol bcnzflico
mCtil-4- @-tolualo)
mctoxi-2-
;. ,......'...... ...
...
k, <.:$;>a.: :
319
Tabla 4. Lista,incompleta de moleculas degradables por fermentacibn metanica susceptibles de
encontrarse en los efluentes de las industrias qulmicas y petroqulmicas
(actualizado a partir de Macafie, 1992).
Compuestr a r o m i t i c o r
homocrclfcoa
,,..
-
=-?==
-
.. .. ..,
. ,
. .. ,. _
acrílico
EstCrCs
dpiW
Erilacerato
EtilIacrilato
merilacetato
vinilacclato
Etilacilato
Metilactilato
4-aminodfpico
butfrico
3-hihib~tiri~0
isobuL(rim
caproiw
cftlico
. .
-
Memorias I V Seniinario -Taller Larinoanzericano sobre Tratamiento de Agtlas Residuales
esPA probablementeligadoa ia comercializaciónmuy
reciente de esta tecnología. Contrariamente a lo que
sucede en otrossectoresindustriales,para la química
y la petroquímica, todos los tipos de reactores de
alta carga no son intercambiables. Un ejemplo
preciso corresponde al caso de los efluentes de la
producción de ácido tereftálico. Mientras los
reactores DSFF y los reactores híbridosson capaces
de degradar el efluente completo después de
neutralizaci6n y de alcanzar remociones de DQO
superiores al 75% (tabla 2, reactores 16, 19, 24,
33), los reactoresUASB necesitanuna decantación
primariay no rebasangeneralmente55% de remoción
de la DQO (Tabla 2, reactores21et 42) (Macarie et
al., 1992; Pereboom etal., 1994; Shelley 1991). La
diferencia de comportamiento proviene del hecho que
esta agua contiene compuestos aromáticos
facilmente (acido bepzoico) y difícilmente
biodegradables (ácidos tereftáiico y p-tolúico) así
como ácido acético, y que la degradación de los
&idos tereftálicos y p-tolúicos es inhibida en
presencia de los Acidos benzoicos y acéticos
(Kleerebezem et al. 1996, Macarie & Guyot, 1992).
ka degradación de todos los compuestos orgánicos
en un solo reactor necesita entonces la separación
en el espacio de dos poblaciones bacterianas
distintas. La primera población tiene el papel de
eliminar los Bcidos benzoicos y acéticos y por lo
tanto de detoxificar el medio para la segunda
población especializada en la degradación de los
ácidos tereftálicos y p-tolúicos.Tal separación en el
espacio es posible solamente cuando la biomasa
se reparte sobre toda la altura del digestor. Esto
corresponde perfectamenteal caso de los reactores
de tipo D S F F dado la disposición del soporte
disponible para la fijación de la biomasa pero también
a los reactores híbridos en los cuales la biomasa es
separada fisicamente entre una cama de lodo a la
parte inferior del reactor y una película bacteriana
sobre soporte a la parte superior. Esta ventaja no
existe en los reactores UASB convencionales,Otro
ejemplo de la importancia del tipo de reactor,
corresponde a los efluentes que contienen
formaldehido. Como lo discutimos antes, el
formaldehido es altamente tóxico, sin embargo es
biodegradableabajo de una cierta concentración. Una
simple dilución del agua puede entonces eliminar la
toxicidady evitar un pretratamientoquímico costoso.
La dilución con agua de rio siendo prohibida, una
dilución en circuito cerrado con el agua saliendo del
digestor se puede considerar. EI nivel de dilución
necesario requiere sin embargo una tasa de
320
recirculación muy alta que causaría velocidades
ascencionales que solo los reactores de lecho
fluidificado pueden soportar. Este esquema
correspondea la soluciónempleada para los elluentes
de la compañía Caldic Europoorten Holanda, la cual
fabrica fibra de vidrio (Tabla 2, reactor 32). Ha sido
tambikn empleado exitosamente al nivel del
laboratorio para el tratamiento de los efluentes de la
producción de dimetiltereftálato (Frankin el al.,
1994a).
Conclusilones
Aunque la digestiónanaerobia se aplica actualmente
por lo menos a nivel de 42 empresas químicas y
petroquimicas,su desarollo en este sector industrial
queda por el momento limitado particularmenie en
America Latina donde un solo reactor fue construido
(Asia: 23, USA: 9, Ewopa: 8, Africa: 7). Sin embargo
su capacidad de crecimiento es alta. lina expansión
similar a la que se observó para el ácido tereftalico,
es factible para todas las aguas residualesque scn
actualmentetratadas por esta vía a escala industrial
(Tabla 2), pero también, para todas las aguas que
contienen las moléculas reportadas en la tabia 4. La
baja tasa de crecimiento de la digestión anaerobia
en este sector industrial hasta ahora parece ser el
resultado de una falta de promoción adecuada. E s
sorprendente por ejemplo, que mientras un reactor
esté en operación desde 1986para tratar los efluentes
de la producción de fenol, ningún otro haya sido
construido después. El éxito de un proyecto en este
sector deberá ser el resultadode un estudioprofundo.
Entre otras cosas será necesario probar varios
reactores en paralelo.
Agradecimientos
Agradecemos Lennait Huss (Purac), Leo Habets
(Paques), Robert Landine (UD!), Victor Flores
(Biothane-TecnologíaIntercontinental),Jean-Jacques
Disetti (Proserpol), D. Marchand (Degrbmont), Jeffrey
Bryant (Badger), Hakuri lltemoto (Shinko Pantecj,
J. H. F. Pereboom (Grontmij) por mandarnos la lista
de referenciasde sus empresas respectivas, Robbert
Kleerebezem por mandar su artictilo antes de
publicación y Graciela Fama por corregir el
manuscrito.Este articulofue presentadodurante "les
Journees Industriellessur la Digestion anaerobie" en
Narbonne, Francia en Junio de 1996y esta publicado'
en México en el libro "Biodegradación de
Compuestos Organicos Industriales".
Memorias IV Seminario -Taller Latinoamericano sobre Traran~ientode Aguas Residuales
'..-,323
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