Los explosivos son considerados contaminantes por sus características xenobióticas y constituyen un riesgo para la salud porque algunos son tóxicos y carcinogénicos. Entre los más energéticos y recalcitrantes está el pentaeritritol tetranitrato (PETN) por sus enlaces éster de difícil degradación. Dado que este explosivo es ampliamente usado en la explotación minera, petrolera y en otras actividades en el Perú, en el presente estudio se evaluó la capacidad degradativa de PETN por bacterias aisladas de ambientes mineros con la perspectiva de desarrollar técnicas de mitigación de la contaminación y riesgo por explosivos. Se identificaron las cepas J8A2 y M1B como Bacillus sp. y Enterobacter sp., respectivamente, las cuales demostraron la mayor eficiencia de degradación de PETN. En la cinética de degradación se obtuvo una velocidad específica de crecimiento de 0.057 h-1 para J8A2 y 0.042 h-1 para M1B, y una velocidad específica de degradación de 0.72 mmol de PETN/g de proteína.h y 1.16 mmol de PETN/g de proteína.h, respectivamente. Sin embargo, el rendimiento por sustrato de J8A2 fue de 39.7 ± 2.1 g de proteína/mol de PETN y de M1B 21.56 ± 1.5 g de proteína/mol de PETN. Además, el extracto crudo de la cepa J8A2 mostró una actividad específica (U) de 1.03 mmol de PETN/h y una actividad específica por proteína (U/g) de 138.6 mmol de PETN/g.h. En conclusión, estos resultados demuestran la presencia de bacterias degradadoras de PETN en ambientes mineros con potencial para ser empleadas en procesos de biorremediación. Palabras clave: Pentaeritritol tetranitrato, contaminación, minería, biodegradación, Bacillus sp., Enterobacter sp. / Explosives are considered pollutants for their xenobiotic characteristics. They constitute a health hazard because some of them are toxic and carcinogenic. Pentaerythritol tetranitrate (PETN) is included among the most energetic and xenobiotic explosive for its ester bonds that are difficult to degrade. As this explosive is widely used in mining, oil and other activities in Peru, in the present study we evaluated PETN degradation capacity of bacterial strains isolated from mining environments to develop techniques to mitigate pollution and explosives risk. J8A2 and M1B strains were identified as Bacillus sp. and Enterobacter sp. respectively, and demonstrated a great PETN degradation efficiency. Degradation kinetics results showed specific growth rate of 0.057 h-1 for J8A2 and 0.042 h-1 for M1B, and specific rate of PETN degradation of 0.72 mmol of PETN/g of protein.h and 1.16 mmol of PETN/g of protein.h, respectively. However, the growth yield of J8A2 was 39.7 ± 2.1 g of protein/mol of PETN and the growth yield of M1B was 21.56 ± 1.5 g of protein/mol of PETN. Furthermore, crude extract of J8A2 strain showed a specific activity (U) of 1.03 mmol of PETN/h and a specific activity per protein (U/g) of 138.6 mmol of PETN/g.h. In conclusion, these findings demonstrated the presence of PETN degrading bacteria in mining environments with potential to be applied in bioremediation processes. Keywords: Pentaerythritol tetranitrate, contamination, mining, biodegradation, Bacillus sp., Enterobacter sp. / Tesis

Made available in DSpace on 2016-06-02T19:55:21Z (GMT). No. of bitstreams: 1 TeseAB.pdf: 14078505 bytes, checksum: 2f83071767a912c91ff529f91622dc88 (MD5) Previous issue date: 2007-05-04 / Previous studies on crystallization as an industrial process have been frequently limited to just one aspect of the process. They usually study parameter optimization or a method for monitoring solution or suspension, frequently not taking into account the several aspects that compose the quality of crystalline product, or the fact that the studied process is such more important when can be applied in industry. From this point of view, this study proposes to go forward to the evaluation of feasibility of industrial application of its own results. Initially, it was determined the solubility of the model-system monopentaerythritol in water to infer from this result some thermodynamic parameters, specific heat and heat of crystallization, which are necessary to a possible crystallizer design. Afterwards, it was done the optimization of the crystallization parameters in seeded cooling batch of the model-system, by monitoring suspension tubidity, and refractive index of solution and chord length distribution of the crystals, in three different scales: 0,35 L in reactor of 0,6 L, 1,05 L in reactor of 2L, and 6,2 L in reactor of 9L. In-line monitoring of system properties, as well as the measurement of crystal size distribution and measurements of optical microscopy of seeds and final product, allowed the optimization of kinetic parameters, considering the existence of agglomeration in two of the three studied scales. With the obtained kinetic parameters, the extrapolation of them to other scales was tried. This scale up was not possible, but it was utilized the kinetic parameters obtained in the 9 L reactor to design a crystallization system, considering two crystallizers: one larger of 40 m³ suitable to product an intermediate chemical as pentaerythritol, and a smaller one of 2 m³ considering the system as a specialty chemical. The simulations carried out, utilized in the design of the crystallizers, allowed to verify that there is limitation in heat exchange of the larger designed crystallizer which hinders the imposition of non-linear cooling profiles, normally indicated in scientific papers as adequate solution to improve the performance of produced crystals. This limitation does not exist in the smaller designed crystallizer, which allows imposing non-linear cooling profiles and maximizing the performance of crystalline product, by obtaining larger crystals with narrow size distribution. / Os trabalhos que estudam a cristalização como um processo industrial de separação muitas vezes se limitam a um único aspecto do processo. Assim, ou se estuda a otimização de parâmetros cinéticos, ou se estuda um método de monitoramento da solução ou suspensão. Quase sempre sem levar em conta os vários parâmetros que compõem a qualidade do produto cristalino, ou o fato de que o processo estudado é tanto mais importante quando pode ser aplicado na indústria. A partir dessa constatação, esse estudo propõe avançar até o estudo da viabilidade da aplicação industrial dos próprios resultados obtidos. Inicialmente, determinou-se a solubilidade do sistema modelo monopentaeritritol em água buscando, a partir desses resultados, inferir alguns parâmetros termodinâmicos, calor específico e calor de cristalização necessários a um possível projeto de um cristalizador. Em seguida, foi feita a otimização de parâmetros cinéticos da cristalização em batelada semeada por resfriamento, pelo monitoramento da turbidez da suspensão, e do índice de refração da solução e da distribuição de comprimento de corda dos cristais, em três escalas diferentes: 0,35 L de suspensão em reator de 0,6 L, 1,05 L de suspensão em reator de 2L, e 6,2 L de suspensão em reator de 9L. O monitoramento in-line das propriedades do sistema, bem como a medida da distribuição de tamanho de cristal e medidas de microscopia óptica da semente e dos produtos, permitiram a otimização dos parâmetros cinéticos, considerando a existência de aglomeração em duas das três escalas estudadas. De posse dos parâmetros cinéticos, tentou-se a extrapolação desses parâmetros para outras escalas. Esse escalonamento não foi possível, mas se utilizaram os parâmetros cinéticos obtidos no reator de 9 L para projetar um sistema de cristalização, considerando dois cristalizadores: um maior de 40 m³ adequado à produção de um intermediário químico como é o pentaeritritol, e outro menor de 2 m³ considerando o sistema modelo como uma especialidade química. As simulações realizadas, utilizadas no projeto dos cristalizadores, permitiram constatar que há limitação de troca térmica no cristalizador de 40 m³ que impediria a imposição de perfis não-lineares de resfriamento, normalmente apontados em artigos científicos como a solução adequada para a melhoria do desempenho dos cristais produzidos. Essa limitação inexiste no cristalizador de 2 m³, o que permite impor perfis não-lineares de resfriamento e maximizar o desempenho do produto cristalino, pela obtenção de cristais maiores e com largura de distribuição de tamanho estreita.