Biodegradación de metil ter-butil éter por cometabolismo con hexano en biofiltros con alta densidad celular de Pseudomonas aeruginosa Pubblico Deposited
Se estudió la biodegradación de los vapores de metil ter-butil éter (MTBE) por cometabolismo con hexano utilizando una bacteria oxidante de hidrocarburos alifáticos de cadena corta (C5-C7) identificada como Pseudomonas aeruginosa. Este es uno de los primeros trabajos que reporta mineralización cometabólica de MTBE con hexano por microorganismos de esta especie. Se realizaron tres experimentos de biofiltración, el primero de ellos (E1) en biofiltros de 0.5 L probando dos soportes, turba y perlita. En este experimento se alcanzó una capacidad de eliminación máxima (CEMÁX) de hexano de 60 g m-3 h-1 y una eficiencia de remoción (ER) de 80 %. Para el MTBE se obtuvo una CEMÁX de 35 g m-3 h-1 y una ER de 80 %. Se observó una correlación lineal entre la CE de MTBE y la CE de hexano para los dos soportes empleados con un coeficiente cometabólico (C.C.) promedio de 0.40 mg MTBE mg hexano-1. El C.C. se incrementó con el aumento de las tasas de degradación evaluadas en microcosmos. Experimentos cinéticos con muestra de los biofiltros confirmaron la necesidad de tener un contenido de humedad y de distribución de nutrientes apropiados para garantizar altas CE de contaminantes. Los siguientes dos experimentos de biofiltración (E2 y E3) se hicieron en un reactor de 2.5 L empacado con perlita. En el experimento E2 se alcanzaron CEMÁX de hexano de 45 g m-3 h-1 (ER = 60 %) y CEMÁX de MTBE de 15 g m-3 h-1 (ER = 50 %). No obstante, el pH del biofiltro disminuyó drásticamente hasta un pH de 3.5 ± 0.5, lo que afectó el desempeño de éste. Al variar la carga de entrada de hexano al biofiltro (g hexano m-3 h-1) se encontró una CEMÁX de 60 g m-3 h-1. En el experimento E3 se obtuvo una CEMÁX de hexano de 22 g m-3 h-1 y una CEMÁX de MTBE de 6 g m-3 h-1. El crecimiento del microorganismo dentro de los biofiltros fue lento, generándose 77 mg de biomasa g de perlita seca-1 en E2 y 63 mg de biomasa g de perlita seca-1 en E3. Micrografías electrónicas sugirieron que parte del carbono consumido se acumuló como biopolímeros. La permeabilidad relativa intrínseca disminuyó 1 orden de magnitud con respecto a la inicial desde 1.09x10-4 cm2 hasta 1.42x10-5 cm2 . En experimentos de microcosmos con muestra del biofiltro E2, se obtuvo una tasa máxima de degradación de MTBE de 19.9 ± 5.2 mg g proteína-1 h-1 y de hexano de 986.5 ± 73.7 mg g proteína-1 h-1. El MTBE fue degradado completamente aún cuando el hexano se agotó en 24 h. Se obtuvo un C.C. de 1.06 ± 0.16 mg MTBE mg hexano–1 y no hubo acumulación de alcohol terbutílico (TBA). Éste también se consumió por cometabolismo.
Degradation of methyl tert-butyl ether (MTBE) vapors by cometabolism with hexane using a short chain aliphatic hydrocarbons (C5-C7) oxidizing bacteria identified as Pseudomonas aeruginosa was studied. This is one of the first reports describing cometabolic mineralization of MTBE by microorganisms of this specie. Three biofiltration experiments were performed. The first one (E1) in small biofilters (0.5L) with two supports, peat and perlite. A maximum elimination capacity (ECMAX) for hexane of 60 g m-3 h-1 and a removal efficiency (RE) of 80 % were obtained. For MTBE ECMAX of 35 g m-3 h-1 and RE of 80 % were attained. A linear relation between ECMTBE and EChexane for the two supports tested was observed, with an average cometabolic coefficient (CC) of 0.40 mg MTBE mg hexane-1. In microcosms experiments, the CC was raised with the increasing degradation rates. Kinetic experiments, with samples taken from the biofilters, confirmed the need to have an adequate water content and nutrients distribution in order to guarantee high pollutants EC. The following biofiltration experiments (E2 and E3) were performed in a 2.5 L reactor packed with perlite. In E2 an hexane ECMAX of 45 g m-3 h-1 (RE = 60 %) and MTBE ECMAX of 15 g m-3 h-1 (RE = 50 %) were obtained. The biofilter pH sharply decreased up to a value between 3.5 ± 0.5. This pH affected the biofilter performance. The influence of inlet load (g hexane m-3 h-1) on the EC in the biofilter was investigated. An hexane ECMAX of 60 g m-3 h-1 was obtained. Finally, in the third biofiltration experiment (E3), an hexane ECMAX of 22 g m-3 h-1 and a MTBE ECMAX of 6 g m-3 h-1 were attained. The bacterial growth in biofilters was slow with a final biomass content of 77 mg biomass g dry perlite-1 in E2 and 63 mg biomass g dry perlite-1 in E3. SEM observations showed biopolymers accumulation. The intrinsic relative permeability decreased 10 times, from an initial value of 1.09x10-4 cm2 up to 1.42x10-5 cm2 . A maximum degradation rate of 19.9 ± 5.2 mg MTBE g protein-1 h1 and 986.5 ± 73.7 mg hexane g protein-1 h-1 were attained in microcosms experiments. MTBE was fully degraded even when hexane was completely depleted in 24 h. A CC of 1.06 ± 0.16 mg MTBE mg hexane–1 was obtained and no tert-butyl alcohol (TBA) accumulation was observed. TBA was also consumed by cometabolism with
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