Actualment, un dels grans reptes de la bioremeiació és disposar de
microorganismes que siguin capaços de degradar, en diferents hàbitats, una gran
diversitat d’estructures químiques complexes. En el cas dels tractaments amb fongs de
podridura blanca, aquests han demostrat la seva capacitat de degradar, tant en sòl
com en medi líquid, una gran varietat de compostos recalcitrants.
El treball de Tesi que es presenta engloba diferents aspectes de l’estudi de la
degradació de diferents contaminants orgànics halogenats mitjançant el fong de
podridura blanca Trametes versicolor. Els resultats corresponents es presenten en
quatre apartats diferenciats:
El primer apartat tracta el disseny i posterior aplicació d’un reactor per degradar
tricloroetilè (TCE) en fase aquosa mitjançant el fong.
En la primer lloc es determinen els diferents paràmetres necessaris per al
disseny del bioreactor, que corresponen a l’equilibri gas-líquid i sòlid-líquid del
contaminant i el consum d’oxigen del fong.
A continuació, es presenta el disseny del reactor, incloent la determinació de
l’equació cinètica de degradació de TCE. En tercer i últim lloc, es mostra l’aplicació del
procés de disseny en un reactor hermètic agitat mecànicament per comprovar la seva
validesa i l’estudi de l’efecte de diferents paràmetres en la degradació de TCE.
El segon apartat correspon a la degradació de polibromodifenil éters (PBDEs) en
medi líquid mitjançant el fong.
S’ha estudiat la capacitat del fong per degradar les mescles de decabromodifenil
éter (decaBDE), octabromodinfenil éters (octaBDEs) i pentabromodifenil éters
(pentaBDEs). En tots els casos el fong és capaç d’eliminar els compostos presents a
les diferents mescles amb un elevat percentatge. La prova d’inhibició enzimàtica
realitzada indica que el citocrom P450 és l’enzim responsable del primer pas de
degradació d’aquests contaminant mitjançant el fong.
En el cas de les mescles d’octaBDEs i pentaBDEs, s’ha detectat la formació d’un
hexabromodifenil éter monohidroxilat i d’un tetrabromodifenil éter monohidroxilat, respectivament, per a un temps de 12 hores. Aquests dos compostos són degradats
posteriorment pel fong. En el cas del decaBDE, no s’ha detectat la formació de cap
PBDE hidroxilat, però s’ha de tenir en compte que no s’ha disposat de mostres de
degradació per a temps inferiors a 24 h.
El tercer apartat correspon a l’estudi de la degradació de contaminants mitjançant
el procés de biooxidació avançada amb el fong, que es basa en l’oxidació de
contaminants mitjançant radicals hidroxils induïts pel fong.
Primer, es mostra l’optimització de la degradació de TCE en ampolles de sèrum
mitjançant aquest procés, a partir de l’estudi de l’efecte de la velocitat d’agitació, de la
relació de volum entre la fase gas i la fase líquida i de la concentració de biomassa en
el procés de degradació. Els percentatges de degradació de TCE obtinguts en un
reactor hermètic agitat mecànicament han estat significativament inferiors als obtinguts
en ampolles de sèrum.
En segon i últim lloc, es presenta l’aplicació en reactor d’aquest procés per
degradar la carbamazepina. S’ha treballat amb un reactor fluïditzat per polsos d’aire en
mode discontinu seqüencial i en continu. En els dos casos, el procés és capaç de
degradar la carbamazepina durant un temps llarg, obtenint majors percentatges de
degradació operant en mode discontinu seqüencial.
El quart i últim apartat es centra en l’aplicació de l’anàlisi isotòpic d’elements
estables en la degradació de contaminants mitjançant el fong. Entre tots els
contaminants estudiats, només en el cas del TCE i el tetracloroetilè s’ha obtingut un
percentatge de degradació suficientment elevat per a poder aplicar la tècnica
esmentada amb fiabilitat. Per aquests dos compostos, el fraccionament de carboni
obtingut a causa del procés de degradació no es pot considerar significatiu. / Nowadays, one of the most challenges for bioremediation is to have
microorganisms that are able to degrader, in different environments, a large diversity of
complex chemical structures. In the case of treatments by white-rot fungi, they are able
to degrade, both in soil and water, a large variety of recalcitrant compounds.
The PhD work that is presented includes different aspects about the study of
some halogenated organic compounds by the white-rot fungi Trametes versicolor. The
results obtained are presented in four different sections:
The first section describes the reactor design and application to degrade
trichloroethylene (TCE) in liquid medium by the fungus.
First of all, the determination of several important parameters related to reactor
design, which correspond to TCE gas-liquid and solid-liquid equilibriums and fungus
oxygen consume, is shown.
After that, the reactor design is presented, including the TCE degradation
equation. At last, it is showed the design process application in a mechanical agitated
and hermetical reactor to check its validity and to study the effect of different
parameters in TCE degradation.
The second section corresponds to polibromodiphenyl ethers (PBDEs)
degradation in liquid medium by the fungus.
The fungus capacity to degrade decabromodiphenyl ether (decaBDE),
octabromodiphenyl ethers (octaBDEs) and pentabromodiphenyl ethers (pentaBDEs)
mixtures has been studied. In all cases, the fungus is able to eliminate all the
compounds included in these mixtures in a high percentage. The enzymatic inhibition
test performed indicates that the cytochrome P450 is the enzyme involved in the first
step of decaBDE degradation.
In relation to octaBDEs and pentaBDEs mixtures, a hydroxilated
hexabromodiphenyl ether and a hydroxilated tetrabromodiphenyl ether have been
detected, respectively, at a time of 12 hours. These two compounds are later degraded
by the fungus. In the case of decaBDE, it has not been detected any hydroxilated PBDE as a degradation product, but it is important to indicate that it has not been
possible to analyze samples for an experimental time earlier than 24 hours.
The third section corresponds to study of pollutants degradation by the fungus
under quinone redox cycling conditions, which consists of compounds oxidation by
hydroxyl radicals induced by the fungus.
Firstly, the TCE degradation optimisation in serum bottles is shown. This
optimisation is based on the study of agitation speed, gas-liquid volume relation and
biomass concentration effects on pollutant degradation. TCE degradation percentages
obtained in a mechanical agitated and hermetical reactor have been significantly lower
than the results obtained in serum bottles.
After that, the mechanism application in a reactor in order to degrade
carbamazepine is presented. The experiments have been carried out in an air pulses
bioreactor in sequenced batch mode and continuous mode. In both cases, the
degradation process is able to degrade the pollutant for a long time period, obtaining
higher degradation percentages if sequenced batch reactor is performed.
The last section is focused on compound-specific stable isotope analysis
application in pollutant degradation by the fungus. Among all the pollutants degraded,
only TCE and tetrachloroethylene degradation percentages have been high enough to
obtain a reliable application of this technique. In both cases, the carbon fractionation
obtained due to degradation process is not significant.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:TDX_UAB/oai:www.tdx.cat:10803/51488 |
| Date | 18 July 2011 |
| Creators | Vilaplana Artigas, Marcel |
| Contributors | Caminal i Saperas, Gloria, Sarrà i Adroguer, Montserrat, Universitat Autònoma de Barcelona. Departament d'Enginyeria Química |
| Publisher | Universitat Autònoma de Barcelona |
| Source Sets | Universitat Autònoma de Barcelona |
| Language | Catalan |
| Detected Language | Unknown |
| Type | info:eu-repo/semantics/doctoralThesis, info:eu-repo/semantics/publishedVersion |
| Format | 323 p., application/pdf |
| Source | TDX (Tesis Doctorals en Xarxa) |
| Rights | info:eu-repo/semantics/openAccess, ADVERTIMENT. L'accés als continguts d'aquesta tesi doctoral i la seva utilització ha de respectar els drets de la persona autora. Pot ser utilitzada per a consulta o estudi personal, així com en activitats o materials d'investigació i docència en els termes establerts a l'art. 32 del Text Refós de la Llei de Propietat Intel·lectual (RDL 1/1996). Per altres utilitzacions es requereix l'autorització prèvia i expressa de la persona autora. En qualsevol cas, en la utilització dels seus continguts caldrà indicar de forma clara el nom i cognoms de la persona autora i el títol de la tesi doctoral. No s'autoritza la seva reproducció o altres formes d'explotació efectuades amb finalitats de lucre ni la seva comunicació pública des d'un lloc aliè al servei TDX. Tampoc s'autoritza la presentació del seu contingut en una finestra o marc aliè a TDX (framing). Aquesta reserva de drets afecta tant als continguts de la tesi com als seus resums i índexs. |
Page generated in 0.0104 seconds