Biofiltro

Biofiltroa edo bioiragazkia iragazki bat da, material geldo eta porotsuzko zatikiak (eskuarki harri edo plastikozko puskak) dauzkan ontzi batez osatuta dagoena. Ohiko erabileren artean honako hauek daude: hondakin-urak prozesatzea, kimiko kaltegarriak harrapatzea edo azaleko jariatze-uraren lohia eta aireko kutsatzaileen oxidazio mikrobiotikoa. Bioiragazketa industriala konposatu organiko lurrunkorrak, usainak eta hidrokarburoak ezabatzeko, oxidazio biologikoa erabiltzen duen prozesu gisa sailka daiteke.

 Poluzio atmosferikoaren kontrola 
Biofiltroa airea iragazteko erabiltzen denean, bioiragazkiek mikroorganismoak erabiltzen dituzte airearen kutsadura ezabatzeko. Airea ohe trinkotu baten zehar doa eta kutsatzailea biofilm fin batera transferitzen da, enbalatzeko materialaren gainazalean. Mikroorganismoak, bakterioak eta onddoak barne, inmobilizatuta daude biofilmean, eta kutsatzailea degradatzen dute. Iragazki-biologikoak eta bioscrubberrak biofilm baten eta bakterio-ekintzaren araberakoak dira ur birzikulatzaileetan.

Teknologia honen aplikaziorik handienak konposatu kirasdunen eta konposatu organiko lurrunkorren tratamenduak dira; izan ere, hauek dira industrian teknologia hau erabiltzen dutenak: elikagai eta animalia-produktuak, hondakin-urak tratatzeko instalazioetatik datozen ihes-gasak, farmazia-produktuak, zurezko produktuen fabrikazioa, pinturak eta estalduren aplikazioa, erretxinen fabrikazioa eta aplikazioa, etab. Tratatutako konposatuak, orokorrean, konposatu organiko lurrunkor mistoak eta sufrearen hainbat konposatu izaten dira, adibidez, hidrogeno sulfuroa. Aire-fluxu oso handiak trata daitezke, nahiz eta horretarako azalera handia behar den. Bioiragazki handi batek (5663369.3184 L/min) futbol-zelai batek adina lur edo gehiago har dezake. Azken hau izan da teknologiaren eragozpen handienetako bat.

Bioiragazkien funtzionameduari dagokionez, hauen funtzionamendua optimizatzeko erronka nagusiena sistema osoan hezetasun egokia mantentzea da. Orokorrean, airea hezetu egiten da ohe trinkotuan sartu aurretik uretze-sistema, hezetze-ganbera, biogarbitzaile edo iragazki biologikoen bidez. Ondo mantenduta hainbat urte iraun dezakete mantentze bide organikoek, zohikatz, azal edo egur-ezpal motako materialek. Alabaina osagai sintetikoak biltzeko diseinatutako material konbinatuek askoz gehiago iraungo dute; 10 urte inguru arte.

Asko erabiltzen den arren, komunitate zientifikoak oraindik ez daki bioiragazkiaren azpian zer fenomeno fisiko dagoen. Izan ere, bioiragazkietan parte hartzen duten mikroorganismoei buruzko informazioa aztertzen dihardute. Bioiragazki/biooxidazio-sistema bat eraikitzeko eta funtzionatzen jartzeko gailu sinplea da. Kutsatzailea biodegradagarria izanez gero, eta aire-fluxua tenperatura bideragarrian badago, irtenbide errentagarria eskaintzen du denbora-tarte mugatu batean (bizileku-denbora luzatzeak tamaina eta kapital kostuak handitzea dakartza). Ez dago bigarren mailako kutsadurarik (CO2 eta NOx tankerakorik), ezta degradazio-produkturik biomasa gehiagarritik eratorrita. Ureztatze-urak, oxigeno biokimikoaren kantitate handia behar du, hori dela-eta baliteke tratamendua behar izatea deuseztatu aurretik, nahiz eta sistema askok bere zati bat birziklatzen duten kostuak murrizteko.

Gaur egun, bioiragazkien teknologia erabiltzen ari dira Plum Creek Company-ren egur zuntz plantan, Columbia Falls, Montanan. Bioiragazkiek fabrikazio prozesuak isuritako kutsadura murrizten dute. Enpresa honek dituen bioiragazki berrienak eta handienak 9,5 milioi dolarreko kostua izan dute. Nahiz eta teknologia berri hau garestia izan, gas naturalez elikatutako erraustegiek baino gutxiago kostatuko du epe luzera.

 Uraren tratamendua 
1893an, Ingalaterran, hondakin-urak tratatzeko erabili zen lehen aldiz iragazki biologikoen metodoa. XX. mende amaiera aldera, Europan, lurrazaleko urak tratatu eta kontsumitzeko ur bilakatzeko erabilera eman zitzaion. Gaur egun ur ordezkapen beharra murrizteko eta uraren kalitate ona bermatzeko erabiltzen da hondakin-uren tratamenduan, akuikulturan edo ur grisen birziklapen prozesuetan.

 Bioiragazketa-prozesua 
Bioiragazkia mikroorganismoak atxiki, metatu eta hazteko ohantze ingurunea da, biogeruza sortzeko helburuarekin;  honengatik deritzo film prozesu finkoa. Biogeruza edo biofilm hau hainbat organismo ezberdinek osatzen dute: mikroorganismoek (bakteria, onddo, legamia… ), makroorganismoek (protozoo, har, intsektu-larbak...) eta Zelulaz kanpoko Substantzia Polimerikoek (EPS: Flemming eta Wingender, 2010). Itxura likatsu eta lokaztua izan ohi du. 

Jariakina betegarri-ohe batetik igaro eta esekitako konposatuak (kutsatzaileak) gainazaleko biofilmera transferitzen dira; honetan dauden mikroorganismoak arduratuko dira kutsatzaileak biodegradatzeaz.

Tratatu beharreko uraren elikatzea modu jarraituan edo etenean egin daiteke; gorako jario edo beherako jarioarekin. Bioiragazkiak bi edo hiru fase izan ditzake, aukeraturiko elikatze estrategiaren arabera (perkolatua edo murgildua): fase solidoa, likidoa eta gaseosoa.

Filtrazio prozesu horiek aerobioak izan ohi dira; honek esan nahi du, mikroorganismoek beraien prozesu metabolikoak aurrera eramateko oxigenoaren presentzia behar izango dutela. Oxigeno hornidura jariakin korrontearen norabide berean edo kontrakorrontean egin daiteke; aire fluxua naturalki eman dakioke (bioiragazki trifasikoak) edo haizegailuek sortutako aire artifizial edo behartu bidez.

Mikroorganismoen aktibitatea funtsezko eragilea da, prozesuaren errendimendua baldintzatzen baitu. Eragin handia izaten duten faktoreen artean honako hauek dira aipagarrienak: uraren konposizioa, elikadura estrategia, betegarri mota, biofilmaren adina eta bioiragazkiaren karga hidraulikoa.

Mikroorganismoen atxikipen prozesuan lau pauso desberdindu daitezke: garraioa, hasiera bateko atxikidura, atxikimendu irmoa eta kolonizazioa. Garraioari dagokionez, lau urrats desberdindu daitezke: difusioa, konbekzioa, sedimentazioa eta mugikortasun aktiboa.

Osotasuneko iragazketa prozesua kontsideratuko da, baldin eta mikroorganismoak atxikitu, substratua kontsumitu, biomasaren handipen bat eragin eta, azkenik, biogeruzatik biomasa lokabetzen bada.

 Abantailak 
Bioiragazle hauek azaleko egitura sinplea duten arren, beraien barne hidrodinamika eta atxikiturik dituzten mikroorganismoen biologia eta ekologia konplexuak eta aldakorrak dira. Honek prozesuari sendotasuna ematen dio; hau da, prozesuak badu gaitasuna dagokion errendimenduari eusteko edo hasierako mailetara itzultzeko erabilera biziko, kolpe toxikodun, betegarrien atzerakako garbiketazko, eta bestelako muga ezaugarrien periodo baten ondoren.

Gainera, biogeruzaren egiturak mikroorganismoak ingurumen-baldintza zailetatik babesten ditu. Bestalde, biogeruza honetan atxikiturik geldituriko mikroorganismoei esker, hazkuntza-tasa espezifiko baxuak dituzten mikroorganismoen garatzea ahalbidetzen du. 

Beste iragazketa prozesu batzuekin aldaratuz emaitzan eragin txikiagoa izaten dute; sortzen duten biomasa espezializatuagoa kontsideratzen baita (garrantzitsuak izan daitezkeen organismoen kontzentrazio altuagoak aurkezten dituelako), azken finean ez baitago biomasa-itzulerarik prozesuan zehar. Lohi-aktibatuekin konparatuz gero, merkeagoa da bioiragazketa erabiltzea. 

 Ur-edangarria 
Ur-edangarriari dagokionez, uraren tratamendu biologikoa egiteko uraren gainazalean mikroorganismo naturalak jartzen dira, uraren kalitatea hobetzeko. Baldintza optimoenetan, uhertasun baxua eta oxigeno kantitate altuetan, mikroorganismo hauek uretako materiala deskonposatzen dute, horrela uraren kalitatea hobetuz. Hondar-iragazki edo karbono-iragazkiak erabiltzen dira mikroorganismo hauek haz daitezen.

Haritik, aipatutako hondar- eta karbono-iragazkiak sakonki aztertuz honela funtzionatzen dute: bakterioak edo hareazko ohean dauden zizareak bezalako mikroorganismoek zikinkeria horiek apurtzen laguntzen dute. Prozesu honetan gertatzen diren prozesu fisiko eta kimikoak baheketa, sedimentazioa, adsortzioa, hedapena eta malutaketa dira. Prozesu biologikoen artean, ordea, heriotza naturala, sarraskia, gainbehera metabolikoa, harrapaketa eta beste asko daude.

Teknika bioteknologikoak erabil daitezke edateko uraren bioiragazketa hobetzeko, uretako komunitate mikrobianoak aztertuz. Teknika horien artean, qPCR, ATP asignazioa, metagenomika eta fluxu-zitometria daude.

 Hondakin-urak 
Bioiragazketa iturri ezberdinetako hondakin-urak tratatzeko erabiltzen da, hauek konposizio eta kontzentrazio organiko ezberdinak dituztela. Prozesuari aplikazio asko eman zaizkio; hauek garatu eta merkaturatu dira, eta ondorengo hondakinak tratatzeko eskuragarri dagoen proiektuak sortu dira: animalien hondakinak, zabortegietako lixibatuak, esneki hondakin urak eta etxeko hondakin-urak besterik beste.

Prozesu hau moldakorra izateak, emari txikietara (< 1 m3/egun), zein handietara (> 240 000 m3/egun)[ egokitzea ahalbidetzen du; honela, in situ diren ur zikinak edo udalerri batek guztiak sortutako abarrak tratatzea posible eginez. 

Hondakin-uren tratamendu anaerobikoko instalazioetan, biogasa biogarbigailu baten bidez elikatzen da eta aireztatzeko depositu bateko lohi aktibatuen likidoarekin arazten da. Hondakin-urei dagozkien tratamenduen artean perkolazio bidezko iragazketa (TFs) [Chaudhary, 2003] da ohikoena. Hauek materia organikoa ezabatzeko, tratamendu aerobioa gauzatzen duten ohantze itsatsi bateko mikroorganismoak erabiltzen ditu. 

Lehen mailako hondakin-uren tratamenduaren bitartez oxigeno biokimiko kontzentrazioa, sorburu kimikoa duen oxigenoa eskaria eta suspentsioan dauden solido kopurua kontrolatu daitezke. Oxigeno-eskari kimikoaren eta solido esekiaren mailak kontrolatzeko erabiltzen da. Aldiz, hirugarren mailako tratamendu-prozesuetan, bioiragazketa karbono organikoaren maila ezagutzeko ere erabiltzen da [Carlson, 1998].

 Erreferentziak 

 Ikus, gainera 

 Biogeruza

 Kanpo estekak 

Kategoria:Ingurumen ingeniaritza
Kategoria:Lurzoruaren ingurumen zientzia
Kategoria:Hondakin biodegradagarrien kudeaketa
Kategoria:Hondakinen tratamenduaren teknologiak