first year evaluation
TRANSCRIPT
TRACTAMENT DE FANGS
AMB CONTAMINANTS
EMERGENTS:
DEGRADACIÓ I ANÀLISI
DEL RISC
Guillem Llorens Blanch
Seguiment 1er any de Tesi
5 de Juliol de 2012
Context (1) Bioremediació:1 Utilitzar microorganismes per degradar
compostos químics; tractaments més sostenibles i
econòmics que els processos fisicoquímics
Micoremediació:2 Utilització de fongs en bioremediació.
Els fongs són organismes eucariotes constituïts per
estructures anomenades micelis.
Fongs de podridura blanca (WRF):2 Els basidiomicets
poden degradar la fusta. Els fongs ligninolítics
despolimeritzen i minirelitzen la lignina gràcies al seu
sistema enzimàtic extracel·lular inespecífic.1Rodríguez, J.L.; Sánchez, J. (2003) Bioremediación. Fundamentos y aspectos microbiologicos. Industria y minería. 351, 12-16 1Crawford, R.L.; Crawford, D.L. (1997) Bioremediation: Principles and Applications. Cambridge University Press1Solanas, A. (2007) La Bioremediació. Treballs de la SCB. 58, 187-2022Singh, H. (2006) Mycoremediation, Fungal Bioremediation. Wiley2Webster, J., i Weber, R. W. S., (2007) Introduction to Fungi. Cambridge University Press2Ford, C.I., et al. (2007) Fungal inoculum properties: extracellular enzyme expression and pentachlorophenol removalby new zealand trametes species in contaminated field soils. Journal of Environmental Quality, Vol. 36, pp. 1749-1759.2Gadd, G. M. (2001) Fungi in Bioremediation. Cambridge University Press
Context (2) Trametes versicolor:2 Basidiomicet sapròfit àmpliament
estudiat en el tractament d’aigües residuals, sòls i llots
d’EDAR contaminats amb:
Tints tèxtils3
Fàrmacs i productes de cura personal (PPCPs)4
Filtres solars5
Hidrocarburs Aromàtics Policíclics (PAH) 6
Compostos organoclorats7
3Casas, N. et al. (2007) Degradation of orange g by laccase: fungal versus enzymatic process. EnvironmentalTechnology, 28, 1103-11103Blánquez, P. et al. (2008) Development of a continuous process to adapt the textile wastewater treatment by fungito industrial conditions. Process Biochemistry. 43, 1-74 Rodríguez-Rodríguez, C.E. et al. (2010) Degradation of naproxen and carbamazepine in spiked sludge by slurry andsolid-phase Trametes versicolor systems. Bioresource Technology. 101, 2259–22664 Rodríguez-Rodríguez, C.E. et al. (2011) Solid-phase treatment with the fungus Trametes versicolor substantiallyreduces pharmaceutical concentrations and toxicity from sewage sludge. Bioresource Technology. 102, 5602–56085 Badia-Fabregat, M. et al. (2012) Degradation of UV filters in sewage sludge and 4-MBC in liquid medium by theligninolytic fungus Trametes versicolor. Journal of Environmental Management 104, 114-1206 Borràs, E. et al. (2010) Effect of soil bacteria on the ability of polycyclic aromatic hydrocarbons (PAHs) removal by
Trametes versicolor and Irpex lacteus from contaminated soil. Soil Biology & Biochemistry. 42, 2087-20937Vilaplana, M. et al (2008) Required equilibrium studies for designing a three-phase bioreactor to degradetrichloroethylene (TCE) and tetrachloroethylene (PCE) by Trametes versicolor. Chemical Engineering Journal. 144, 21-27
Context (3) PPCPs:8
Grup heterogeni de productes que engloba des de fàrmacs
a cosmètics
Els PPCP’s arriben als sistemes de tractament d’aigües
després de ser excretats/utilitzats
Assoleixen el medi ambient ja sigui per les aigües residuals
com pels fangs produits a les EDAR’s
La baixa concentració en les aigües de consum i la falta
d’informació fa difícil preveure els futurs impactes
La reutilització de les aigües tractades, l’aprofitament dels
llots en sectors com l’agricultura i la millora en les tècniques
de detecció i remediació comporta que la contaminació
per PPCP’s guanyi en importancia8Erickson, B.E. et al. (2002) Analyzing the ignored environmental contaminants. Environ. Sci. Technol. 36, 140-145.8Yu, J.T. et al. (2006) Occurrence and biodegradability studies of selected pharmaceuticals and personal care
products in sewage effluent. Agric. Water Manage. 86, 72-80.8Eriksson, E. et al. (2008) Potential priority pollutants in sewage sludge. Desalination. 226, 371-388.8Singh, R.P.; Agrawal, M. (2008) Potential benefits and risks of land application of sewage sludge. Waste Manage. 28, 347-358.
Objectius
Generals Estudi de la degradació
per fong de contaminants emergents en llots en biopila i bioslurry
Identificació dels productes de degradació i dels enzims implicats
Disseny d’un procés escalable, optimització dels paràmetres d’operació per la seva aplicació a condicions reals
Estudi ambiental i econòmic dels processos mitjançant l’ACV i l’AR
El tractament d’aigües genera llots (composició i propietats variables) que han de ser tractats abans de la seva disposició final
Els contaminants emergents encara no estan regulats però s’espera que ho acabin sent
Els PPCPs es un grup molt estès i variat que pot assolir el medi a través de les aigües residuals o dels fangs de les EDARs
La reutilització de les aigües i l’aprofitament dels llots pot provocar una acumulació d’aquests en el cicle de l’aigua
Justificació
Metodologia
Llots...
Actius
Anaeròbics
Assecatge
tèrmic
MBR
etc...
Tractament
en...
Bioslurry
Biopiles
Spiked
Concentracions
reals
Contaminants
Lacasa
Ergoesterol
ND24
Glucosa
Degradació
Fàrmacs
totals
Medi Complet Medi Glucosa
Activitat Lacasa
• Dos medis: complet i només amb glucosa
• Medis estèrils
Resultats (1.1): Llots MBR en Bioslurry
Medi Complet Medi Glucosa
Degradació HZT
13%
s’adsorbeix
63% es
degrada
16% es
degrada
Resultats (1.2): Llots MBR en Bioslurry• Dos medis: complet i només amb glucosa
• Medis estèrils
Activitat Lacasa
• Sense medi
• Condicions estèrils
Degradació HZT
4% s’adsorbeix
69% es
degrada
Resultats (1.3): Llots MBR en Bioslurry
Activitat Lacasa
• Sense medi• Condicions no estèrils
Degradació HZT
Control 1 Sense fong i no estèril
Control 2 Sense fong i en estèril
Control 3 Killed Control
Exp: 75%
Cont.1: 89%
Cont.3: 83%
Resultats (1.4): Llots MBR en Bioslurry
Activitat Lacasa Degradació HZT
• Llots assecats
• Restes poda d’olivera com a suport
• Precultius de 11 dies
Resultats (2): Llots MBR en Biopiles
Característiques dels cultius
Grup/
Cultiu
Quantitatde
suport(g)
Quantitatde llots
(g)
Humitat(%)
1 3.0 6.0 40
2 2.5 6.5 54
3 2.0 7.0 60
4 1.3 7.7 54
5 0.8 8.2 40
6 1.3 7.7 26
7 2.0 7.0 20
8 2.5 6.5 26
9 2.0 6.0 40
Resultats (3): Llots de l’assecatge
tèrmic en Biopiles, Optimització
Planificació Proper Any
HZT Bioslurry Biopila
Identificació dels
productes de
degradació en medi
líquid
Fàrmacs Totals:
• Llots MBR sense tractar
(inicial)
• Bioslurry en estèril i sense
medi (temps final)
• Bioslurry no estèril i sense
medi (temps final)
Fàrmacs Totals i Estudi de
Poblacions:
• Llots sense tractar
(inicial)
• Llots estèrils + fong
(temps final)
• Llots no estèrils + fong
(temps final)
Experiments
Artícles
Degradació de l’HZT per T.versicolor
Tractament d’un corrent de recirculació d’un MBR contaminat amb PPCPs
Tractament de llots d’EDAR procedents de l’assecatge tèrmic, optimització i comparativa de suports de creixement
Gràcies per
la vostra
atenció