Funcionamiento básico de un espumador

El funcionamiento del espumador de la figura es muy sencillo. Mediante un compresor se inyecta aire a través de un difusor en el cilindro de reacción. Como la mezcla aire-agua en el reactor es menos densa que el agua, dicha mezcla tiende a subir hasta la superficie saliendo por la parte superior del reactor. Por la parte inferior del reactor entra agua para compensar este desplazamiento de la mezcla aire-agua. De esta forma se establece una circulación de agua que alimenta el reactor del espumador. La espuma que se va formando dentro del reactor se encuentra con un estrechamiento (generalmente en forma de embudo invertido) durante su ascensión hacia la cámara colectora, lo que facilita la eliminación de agua.
Las burbujas de aire, durante su recorrido en la cámara de reacción, se rodean de sustancias orgánicas con la parte apolar pegada a la burbuja. Al llegar las burbujas a la superficie comienzan a juntarse formando una espuma en la superficie del agua dentro del reactor. Esta espuma esta formada por agua y las partículas y sustancias orgánicas recogidas en el trayecto por cada burbuja. Según va aumentando la cantidad de espuma, ésta va ascendiendo por el interior del tubo, perdiendo agua y se va concentrando hasta superar el nivel superior de la cámara de reacción pasando a la cámara colectora. Este hecho se puede apreciar claramente viendo un espumador bien ajustado en funcionamiento. La espuma en la parte en contacto con el agua es blanca pues posee una gran cantidad de agua. En la parte superior, a punto de desbordar en la cámara colectora, la espuma es más oscura, mientras que el producto final recogido es pardo oscuro, al haber perdido la mayor parte del agua. Uno de los principales problemas durante la espumación es la estabilidad de la espuma para lo que es necesario que se aglomeren las burbujas de aire, rodeadas de agua y materia orgánica. Las burbujas son estables debido a dos fuerzas opuestas que se contrarrestan. Por un lado, la tensión superficial de la película de agua tiende a que la burbuja se rompa y por el otro lado, la película de compuestos orgánicos hidrófobos tienden a salir de la interfase aire-agua de la burbuja, reduciendo la tensión superficial. Es el mismo mecanismo por el que es posible formar pompas de jabón.
En condiciones normales estas dos fuerzas opuestas se equilibran resultando en la formación de una espuma estable que según va ascendiendo hacia la cámara colectora va eliminando agua, obteniéndose finalmente un líquido viscoso y oscuro. Este proceso, como se comentará más adelante, se puede ver afectado por determinados aditivos, de forma que la espuma puede resultar inestable y el proceso se hace más lento o incluso se detiene, o por el contrario, puede formar una espuma tan estable que alcanza la cámara colectora sin dar tiempo a eliminar el exceso de agua. El diseño de la cámara colectora es muy importante para potenciar la estabilidad de la espuma y permitir un adecuado drenado del exceso de agua. Se han optimizado la longitud y la forma del tubo ascendente de la cámara colectora, de forma que la espuma húmeda que se va formando, impulsa a la espuma ya formada hacia la cámara colectora de manera lenta y continua, impidiendo que vuelva a la columna de aire-agua del espumador y favoreciendo la eliminación de gran parte del agua residual.
En este punto surge una nueva polémica en la forma de uso de los espumadores. Algunos autores postulan que al obtener una espuma densa se reduce el rendimiento del espumador, porque eliminando gran parte del agua, la materia orgánica que permanece disuelta vuelve al acuario. Por lo tanto, recomiendan ajustar los espumadores de forma que el producto final recogido sea más líquido y claro. Desde mi punto de vista, esta afirmación no es válida pues cuestiona el fundamento de los espumadores. Como hemos visto la materia orgánica hidrófoba que se elimina por los espumadores tiende a ser expulsada del agua hacia su interfase con el aire, ya sea en las burbujas del espumador o a la superficie del acuario, mientras que las moléculas orgánicas hidrófilas y por tanto solubles en agua no se pueden eliminar por los espumadores. De esta manera en la espuma que se forma en el espumador y que va perdiendo agua antes de ser eliminada, habrá muy poca materia orgánica soluble en agua.