Nueva investigación sobre la eliminación eficiente de CO2 en RAS
El artículo científico explica que en los sistemas RAS actuales, que a menudo pueden tener densidades de biomasa de 60 kg por metro cúbico o más, el CO₂ se acumulará hasta niveles peligrosos.
Un proyecto de investigación ha examinado si se puede eliminar eficazmente el CO₂ de sistemas RAS con métodos que no eleven el agua y, por tanto, requieran menos energía.
El estudio se realizó en el Freshwater Institute de EE.UU. en colaboración con la empresa de ingeniería McMillen y se publica en Aquacultural Engineering.
El artículo científico explica que en los sistemas RAS actuales, que a menudo pueden tener densidades de biomasa de 60 kg por metro cúbico o más, el CO₂ se acumulará hasta niveles peligrosos si no se implementa un proceso de control.
El CO₂ disuelto en el agua se puede gestionar mediante desgasificación o control del pH. En la desgasificación, el aire entra en contacto con el agua del RAS y los gases disueltos se desplazan hacia el equilibrio con la presión parcial atmosférica.
Los procesos comunes para la eliminación de CO₂ incluyen columnas empaquetadas con ventilación forzada con o sin medios de empaque, cuencas aireadas difusamente poco profundas y biofiltros con ventilación pasiva.
Se describe que en las columnas de relleno con ventilación forzada, el agua RAS se suministra por la parte superior y fluye hacia abajo a través de un medio plástico que aumenta la superficie de contacto entre el gas y el líquido. El aire fresco se introduce desde abajo y asciende en contra del flujo de agua.
"Estas columnas pueden eliminar entre el 40% y el 60% del CO₂ del agua RAS, pero requieren bombeo a cierta altura, lo que genera costos tanto de inversión como de operación", afirman.
Una alternativa de baja sustentación a estas columnas son las cuencas de aireación con difusores. En estas cuencas poco profundas, el aire se impulsa a través de difusores, creando burbujas. Las burbujas transfieren CO₂ del agua y transportan el gas a través de la columna de agua.
La ventaja de esta solución es que no requiere bombeo; las piscinas pueden ser poco profundas y permitir el flujo por gravedad. Sin embargo, existe poca documentación sobre el diseño óptimo de estas piscinas para la eliminación de CO₂, lo cual fue el fundamento de este estudio, escriben.
Buen rendimiento en cargas moderadas
El estudio demuestra que las piscinas aireadas con difusores pueden lograr una eliminación de CO₂ equivalente a la de las soluciones tradicionales, dadas las condiciones de funcionamiento adecuadas.
En algunas configuraciones, se eliminó entre el 50% y el 60 % del CO₂ disuelto, lo que, según los autores, coincide totalmente con lo informado para las columnas empaquetadas con ventilación forzada.
La profundidad y el tiempo de residencia son cruciales
También se observó que la profundidad de la piscina afectaba claramente el rendimiento. Las piscinas poco profundas (aproximadamente 0,5 m) presentaban una eliminación entre un 10 % y un 15 % menor que las piscinas más profundas (aproximadamente 1,0 m), principalmente debido al menor tiempo de contacto entre las burbujas de aire y el agua. Asimismo, los resultados mostraron que las soluciones poco profundas también pueden funcionar satisfactoriamente cuando el espacio o la construcción limitan la profundidad.
El estudio también identifica límites claros para la carga hidráulica. Con cargas superiores a 1222 L/min/m² y tiempos de residencia inferiores a 60 segundos, la eficiencia de eliminación de CO₂ disminuyó significativamente, lo que establece un límite superior práctico para el diseño en sistemas RAS.
Importancia práctica para el diseño de RAS
Por lo tanto, las cuencas de aireación difusa representan una alternativa de baja elevación y basada en la gravedad a los separadores de CO₂ tradicionales, con el potencial de reducir los costos de inversión y de bombeo.
"Esto hace que las piscinas con aireación difusa sean especialmente adecuadas en sistemas con una altura hidráulica limitada o donde se desea una altura de construcción baja, por ejemplo en combinación con MBBR", escriben.
"Los resultados proporcionan pautas de diseño cuantitativas para integrar dichas piscinas en los RAS modernos, y las investigaciones futuras deberían centrarse en el uso de energía en la operación a gran escala, la estabilidad a largo plazo y la interacción entre el control del CO₂ y el oxígeno", concluyen.
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