Modelo de Biopelícula heterogénea contínua. Cálculo simple y preciso del Factor de Efectividad

GONZO, ELIO EMILIO; RAJAL, VERONICA

Huerta Grande - Córdoba - Argentina

Congreso; II Reunión Interdisciplinaria de Tecnología y Procesos Químicos - RITeQ2010; 2010

RESUMEN                         En los últimos años se desarrollaron diversos modelos para predecir la velocidad de consumo del nutriente en una Biopelícula en estado estacionario. Modelos que evolucionaron desde el de Biopelícula homogénea a la heterogénea. Si bien el modelo de Biopelícula homogénea fue útil tanto a la industria como a los investigadores científicos, las nuevas herramientas desarrolladas como la microscopía confocal como los microelectrodos, cuantificaron con mayor precisión los procesos que se llevan a cabo dentro de la misma. De hecho, los nuevos resultados experimentales eran imposibles de interpretar utilizando el modelo de Biopelícula que consideraba que los microorganismos estaban uniformemente distribuidos en una matriz polimérica continua de soporte celular. Así surge el modelo de Biopelícula heterogénea, un modelo más complejo que necesita de herramientas computacionales más avanzadas para investigar matemáticamente los efectos de la heterogeneidad de la estructura de la Biopelícula y su verificación experimental.             Entre los parámetros importantes a determinar en estos modelos se encuentra el Factor de Efectividad que es fundamental para el diseño, simulación y el scale-up de un Reactor de Biopelícula.             Como muestran los últimos resultados experimentales, la densidad de una Biopelícula aumenta desde la interfase Biopelícula-fluido hacia el fondo de la misma. Esto afecta a la actividad de la Biopelícula desde dos puntos de vista: a) la actividad de la Biopelícula es función de la densidad de la misma y b) el coeficiente de difusión efectiva del nutriente en la película depende de la densidad de la Biopelícula. Por lo tanto, tanto la actividad de la Biopelícula como la difusividad efectiva del nutriente, son función de la posición en el film.             Uno de los últimos trabajos que intentan resolver el modelo heterogéneo de Biopelícula de densidad y difusividad variable con la posición es el modelo de Biopelícula Estratificada. Este modelo resuelve, en cada estrato o capa en que es dividida la Biopelícula, a la ecuación diferencial que describe al proceso de difusión-reacción, considerando a la película homogénea en cada estrato.             En este estudio se muestra como a través de una metodología adecuada es posible determinar en forma simple y precisa el factor de efectividad de un modelo de Biopelícula heterogénea continua, utilizando un modelo unidimensional. El modelo planteado permite cuantificar la actividad de la Biopelícula utilizando la ecuación diferencial del proceso difusión-reacción considerando tanto a la difusividad efectiva del nutriente como a la densidad de la película, variables con la posición en la misma.