INVESTIGADORES
RAJAL Veronica Beatriz
congresos y reuniones científicas
Título:
Modelo de biopelícula heterogénea continua. Cálculo simple y preciso del factor de efectividad
Autor/es:
ELIO E. GONZO; VERÓNICA B. RAJAL
Lugar:
Cordoba
Reunión:
Congreso; II Reunión Interdisciplinaria de Tecnología y Procesos Químicos; 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.