Metodología rápida para calcular la transferencia de CO2 en medios acuosos

MANUEL VICENTE IBÁÑEZ; RODRIGO JORGE LEONARDI; GIORDANO, PABLO CESAR

Mar del Plata

Congreso; VIII Congreso Argentino de la Sociedad de Toxicología y Química Ambiental; 2022

Sociedad de Toxicología y Química Ambiental

En un fotobiorreactor, las concentraciones de oxígeno y de dióxido de carbono en lasolución juegan un papel muy importante. El CO2 es la única fuente de carbono durante elcrecimiento fotosintético. Entre la fase gaseosa y el sitio donde ocurre fotosíntesis existennumerosas barreras que el CO2 debe sortear antes de la fijación biológica, siendo elproceso de disolución gas – líquido, y la hidratación de las moléculas de CO2 disueltas, lasetapas más importantes. En este trabajo, se aplica una perspectiva de trabajo sistemática,derivada de la termodinámica irreversible, que permitió la cuantificación de las constantescinéticas de disolución gas – líquido e hidratación del CO2 en un medio de cultivo paramicroalgas. La metodología implicó el diseño de un estado inicial de equilibrio en el mediolíquido presente en un biorreactor en el que burbujeaba una corriente de aire filtrado, y quees perturbado por el agregado de una concentración arbitraria de hidróxido de sodio. Conla ayuda de un trazador coloreado (rojo cresol) se cuantificó el cambio en la absorbanciade la solución hasta alcanzar un nuevo estado de equilibrio, debido a la incorporación deCO2 proveniente de la fase gaseosa en contacto con el líquido. Bajo las mismas condicionesde temperatura, agitación y caudal de aire, se estudió la cinética de 9 condiciones inicialesdiferentes, obteniéndose para cada una de ellas, las mismas constantes cinéticas para elmodelo de absorción propuesto. Colectivamente, los resultados de este trabajo sugierenque el modelo físicoquímico desarrollado puede ser implementado a otros sistemas decultivo, permitiendo de manera sencilla la incorporación de la transferencia de materia deCO2 en las expresiones cinéticas para el crecimiento de microorganismos fotosintéticos.Adicionalmente, esta metodología facilita la comparación rápida entre la eficiencia dediferentes biorreactores para la transferencia de materia y su consecuente optimización.Finalmente, los resultados demuestran que cada paso que ocurre en simultáneo esacoplado, y que la reacción de hidratación de CO2 disuelto es la etapa determinante delproceso global. Esto último, sustenta las observaciones experimentales de diversos autoressobre que el enriquecimiento de CO2 en la fase gaseosa puede causar pérdidaseconómicas, debido a que no todo el carbono suministrado será empleado para laproducción de biomasa, y se pierde del sistema de cultivo (proceso de desorción de CO2).