La amonificación es un proceso biológico en el que el nitrógeno ligado orgánicamente en forma de proteínas, aminoácidos o ácidos nucleicos se convierte en amoníaco (NH₃) o amonio (NH₄⁺ ) mediante la descomposición de la materia orgánica. Este proceso es un componente central del ciclo del nitrógeno en la naturaleza y desempeña un papel importante en el tratamiento de aguas residuales industriales, especialmente en la depuración biológica de aguas residuales con un alto contenido en nitrógeno orgánico, como suele ocurrir en la industria alimentaria, la industria química y la agricultura.
Índice
Antecedentes técnicos
La amonificación la llevan a cabo diversos microorganismos, como bacterias y hongos, que se producen en condiciones aeróbicas y anaeróbicas. El proceso comienza cuando estos microorganismos descomponen compuestos orgánicos nitrogenados como las proteínas y la urea. Durante la degradación, el nitrógeno ligado orgánicamente se convierte en amoníaco o amonio mediante enzimas, dependiendo de las condiciones ambientales, especialmente el pH y la temperatura.
El amoníaco (NH₃) y el amonio (NH₄⁺) se encuentran en un equilibrio que depende en gran medida del valor del pH:
- Bei neutralen oder sauren Bedingungen (pH < 7) liegt Stickstoff hauptsächlich als Ammonium (NH₄⁺) vor.
- En condiciones alcalinas (pH > 7), el amonio se convierte en amoníaco gaseoso (NH₃).
Aplicación práctica
La amonificación es un paso esencial en el tratamiento biológico de las aguas residuales, ya que representa la primera parte de la degradación del nitrógeno. El amoniaco o amonio formado por la amonificación se convierte posteriormente en procesos de depuración biológica posteriores, como la nitrificación y la desnitrificación, con el fin de eliminar los compuestos nitrogenados de las aguas residuales y garantizar el cumplimiento de los límites de emisión de nitrógeno.
Las áreas típicas de aplicación en el tratamiento de aguas residuales industriales incluyen
1. depuradoras de aguas residuales municipales e industriales
La amonificación es el primer paso en la degradación del nitrógeno, en el que los compuestos orgánicos de nitrógeno de las aguas residuales se degradan biológicamente. Tiene lugar en los tanques de lodos activados o en reactores anaeróbicos o aeróbicos especiales.
Foto: Tanque de desnitrificación y nitrificación de aguas residuales industriales de la industria alimentaria en Chile, planta ALMA BHU BIO
2. reactores aeróbicos
En las plantas de tratamiento biológico aerobio de aguas residuales, como el proceso de lodos activados o el reactor de biopelícula de lecho móvil (MBBR), la amonificación tiene lugar en paralelo a la descomposición de las sustancias orgánicas. Los microorganismos convierten el nitrógeno orgánico en amonio, que queda disponible para la posterior nitrificación.
Foto: Foto de nuestra filtración biológicamente activada, un proceso combinado de limpieza mecánica y biodegradación(ALMA BHU BAF)
3. plantas de tratamiento anaeróbico
En las plantas anaerobias de biogás, que suelen utilizarse para tratar aguas residuales muy orgánicas o lodos procedentes de la industria alimentaria y la agricultura, la amonificación es un proceso importante para convertir el nitrógeno orgánico en amoniaco, que luego se trata en el curso posterior del ciclo del nitrógeno.
Foto: Ejemplo de reactor anaerobio para la producción de biogás a partir de aguas residuales(ALMA BHU GMR)
Relevancia para el tratamiento de aguas residuales
En el tratamiento de aguas residuales industriales, la amonificación es crucial para proporcionar compuestos de nitrógeno en una forma que pueda descomponerse en procesos biológicos posteriores. El nitrógeno amoniacal liberado por la amonificación se oxida a nitrito (NO₂-) y finalmente a nitrato (NO₃-) en el siguiente paso de la nitrificación. En el subsiguiente proceso de desnitrificación, el nitrato se reduce aún más en condiciones anaeróbicas a nitrógeno gaseoso (N₂), que escapa a la atmósfera.
Factores que influyen
El proceso de amonificación se ve influido por diversas condiciones de funcionamiento:
- Temperatura: La amonificación es una reacción que depende de la temperatura. Las temperaturas más altas (entre 20-35°C) favorecen la actividad de los microorganismos, mientras que las temperaturas más bajas ralentizan el proceso de descomposición.
- Valor de pH: Un valor de pH ligeramente alcalino favorece la conversión de amonio en amoniaco, lo que puede ser crucial en el tratamiento de aguas residuales, especialmente en procesos como el stripping de amoniaco.
- Disponibilidad de oxígeno: Aunque la amonificación puede tener lugar tanto en condiciones aeróbicas como anaeróbicas, suele ser más eficiente en procesos anaeróbicos como las plantas de biogás, ya que los microorganismos están mejor adaptados a la descomposición de la materia orgánica en entornos con poco oxígeno.
- Relación C/N: La relación entre carbono y nitrógeno (relación C/N) en las aguas residuales tiene una influencia significativa en la amonificación. Una relación C/N equilibrada favorece la degradación microbiana y, por tanto, la conversión del nitrógeno orgánico en amonio.
Ventajas e inconvenientes de la amonificación en el tratamiento de aguas residuales
Ventajas:
- Proceso esencial en la degradación del nitrógeno: la amonificación es la base de la posterior nitrificación y desnitrificación, cruciales para la eliminación del nitrógeno de las aguas residuales.
- Degradación eficaz de sustancias orgánicas: La conversión del nitrógeno orgánico en amoniaco/amonio mediante amonificación permite la degradación biológica de los compuestos nitrogenados en las plantas de tratamiento de aguas residuales municipales e industriales.
Desventajas:
- Formación de amoníaco: En determinadas condiciones, la amonificación puede dar lugar a la formación de amoníaco, que es tóxico para los organismos acuáticos en concentraciones elevadas y, en algunos casos, requiere procesos adicionales de tratamiento de gases, como el stripping de amoníaco.
- Molestias por olores: La liberación de gas amoniaco puede provocar problemas de olores, especialmente en depósitos de tratamiento abiertos o en sistemas mal ventilados.
Conclusión
La amonificación es un proceso biológico clave en el tratamiento de aguas residuales industriales que permite la descomposición del nitrógeno orgánico en amonio. Constituye la base de procesos posteriores como la nitrificación y la desnitrificación, que conducen a la eliminación completa del nitrógeno de las aguas residuales. Mediante el control de la temperatura, el valor del pH y la disponibilidad de oxígeno, la amonificación puede optimizarse para garantizar una eliminación eficaz del nitrógeno y cumplir los requisitos de vertido de las aguas residuales.
