1
Treballs de Recerca Grup BioremUAB
Cagravetedra FACSA
Universitat Jaume I
Castelloacute de la Plana abril 2017
Biodegradacioacute de contaminants industrials i valoritzacioacute de residus
Dra Teresa Vicent Huguet (teresavicentuabcat)
Departament drsquoEnginyeria Quiacutemica Biologravegica i Ambiental
Universitat Autogravenoma de Barcelona
Liacutenies de recerca
- Tractament de depuracioacute drsquoefluents Fongs biodegradacioacute de microcontaminants
-Colorants -Contaminants emergents
Microalgues - Bioremediacioacute aerogravebia en sogravels i llots
Fongs -Degradacioacute de HAPs -Degradacioacute de contaminants emergents
- Valoritzacioacute de residus metanitzacioacute - Bioremediacioacute anaerogravebia drsquoorganoclorats en aquumliacutefers
Bacteris dehalorespiradors
Tratamiento bioloacutegico de aguas residuales industriales
- Antecedentes Digestioacuten Anaerobia de aguas residuales biodegradables - Finals antildeos 80 tratamiento bioloacutegico de efluentes industriales ldquotoacutexicosrdquo
HONGOS
Que hongos Que sabiacuteamos de ellos en 1990 Muy poco
Se estima que existen mas de 15 millones de especies de hongos y se han descrito menos de 100000 Los hongos se han definido como eucariotas heteroacutetrofos que tiacutepicamente desarrollan un cuerpo ramificado (hifas) con propiedades absortivas tubular que estaacute adaptado para entornos heterogeacuteneos
ASPECTOS GENERALES
Lacasa Peroxidasas LiP MnP VP
Citocromo P450
Biodegradar contaminantes xenobioacuteticos y recalcitrantes
Extracelular
Intracelular
Trametes versicolor
Los hongos white-rot crecen sobre la madera y degradan la lignina
Sistema enzimaacutetico no especiacutefico
Phanerochaete chrysosporium
Irpex lacteus
5
Process for the decolorization of pulp mill bleach plant effluent Patent number 4420369 Filed February 25 1982 Issued December 13 1983 Assignee The United States of America as represented by the Secretary of Agriculture Inventors David C Eaton Thomas K Kirk Hou-min Chang
Process of degrading chloro-organics by white-rot fungi US 4554075 A
Nuacutemero de solmiddotlicitud US 06614980
Data de publicacioacute 19 Nov 1985
Data de presentacioacute 29 Maig 1984
Data de prioritat 29 Maig 1984
Estat de la taxa Pagades
Inventors Hou-Min Chang Thomas W Joyce Thomas K Kirk Van-Ba Huynh
Cessionari original North Carolina State University
Efluentes lejiacuteas negras de
papelera (en esteril)
decoloracioacuten
detoxificacioacuten
contenido en fenoles
Lejiacuteas negras Phanerochaete chrysosporium y Trametes
versicolor
Antecedentes Kirk trabajos publicados y patentes
Seguimiento enzimaacutetico
Efluentes liacutequidos lejiacuteas negras de papelera y alpechin
REACTORES
Tanque agitado micelio crecimiento disperso Problemas operacionales
Lecho fluidizado Pellets Todos los hongos forman pellets
Lecho fijo Hongo inmovilizado Problemas operacionales
Produccioacuten de biomasa fuacutengica morfologia en funcion de la aplicacioacuten-reactor
OBJETIVO
Cultiu en placa
Inoculacioacute dels Erlenmeyers
per a lrsquoobtencioacute de miceliObtencioacute del miceli
Homogeneiumltzacioacute amb NaCl 08 11 (vv)
Solucioacute stock de miceli
Inoculacioacute dels Erlenmeyers per lrsquoobtencioacute de pegravelmiddotletsObtencioacute de pegravelmiddotlets
Solucioacute stock de pegravelmiddotlets
7 dies6 dies
5 dies
inogravecul
Inoculacioacute del reactor
Cultiu en placa
Inoculacioacute dels Erlenmeyers
per a lrsquoobtencioacute de miceliObtencioacute del miceli
Homogeneiumltzacioacute amb NaCl 08 11 (vv)
Solucioacute stock de miceli
Inoculacioacute dels Erlenmeyers per lrsquoobtencioacute de pegravelmiddotletsObtencioacute de pegravelmiddotlets
Solucioacute stock de pegravelmiddotlets
7 dies6 dies
5 dies
inogravecul
Inoculacioacute del reactor
Medio agar (15gL)
Extracto de malta
(20 gL)
135 rpm durante
6 dias y a 25 ordmC
150 mL de extracto de
malta de 20 gL a pH
45
135 rpm
durante 5 dias
y a 25 ordmC
NaCl 08 11 (vv)
PRODUCCIOacuteN DE PELETS (escala Erlenmeier)
250 mL de
extracto
de malta
de 20 gL
a pH 45
1 mL
40 g pellets (peso
humedo)
Aprox
Peso humedopeso
seco = 26
40 g pellets (peso
humedo)L=15 g DCWL
75 mL de
solucion stock
de micelio
Separar el
micelio
A partir de los resultados anteriores seleccionamos
el hongo Trametes versicolor para el tratamiento de efluentes
por su facilidad en formar pellets
la agitacioacuten en cultivos sumergidos no afecta a la produccioacuten
enzimaacutetica
Morfologia-crecimiento mas adecuado
Productor de enzimas extracelulares MnP y Lacasa
Reactor con pellets de T versicolor fluidizados por pulsos de aire
Objetivo demostrar la relacioacuten entre tratamiento
(condiciones esteacuteriles) y produccioacuten enzimaacutetica
Eliminacioacuten de color (80) de lejias
negras de papelera
con Trametes versicolor
1 Efluente inicial 2 Efluente final 3 Efluente + Pellets final
1 2 3
Detoxificacioacuten de lejiacuteas negras por Phanerochaete
chrysosporium inmovilizado y pellets de Trametes
versicolor
Enzyme production (AUh)
0e+0 2e+4 4e+4 6e+4 8e+4 1e+5
Toxic
ity r
ed
uctio
n
0
1
2
3
4
5
6
Enzyme production (AUh)
0e+0 2e+4 4e+4 6e+4 8e+4 1e+5
Toxic
ity r
ed
uctio
n
0
1
2
3
4
5
6
Detoxification = AMnP 6E-05 + 08475
Detoxification = Alaccase 535E-5 + 00278
Aenzyme denotes the amount of enzyme produced (AUh) at the time
when detoxification was calculated
Correlacioacuten entre enzima extracelular y destoxificacioacuten
Ph crysosporium Relacioacuten CN para produccioacuten de MnP T versicolor Relacioacuten CN para produccioacuten de Lacasa
Pero NO correlacioacuten entre eliminacioacuten de color y produccioacuten enzimaacutetica
Enzimas extracelulares
bullEn que tipo de reacciones intervienen Oxidacioacuten hidroxilacioacuten etc bullComo atacan a las moleacuteculas Polimerizacioacuten despolimerizacioacuten rotura de enlaces rotura de anillos aromaacuteticos etchellip
Objetivo Estudio de la degradacioacuten de moleacuteculas y enzimas que intervienen
bullEstudios de degradacioacuten de colorantes textiles bullEstudios de degradacioacuten de disolventes clorados
bullEstudios de degradacioacuten de HAP
bullEstudios de degradacioacuten de contaminantes emergentes
Las aguas procedentes de la industria textil se caracterizan
Hoy en diacutea auacuten no se ha desarrollado un tratamiento bioloacutegico universal de depuracioacuten de aguas residuales textiles
Variedad de colorantes utilizados
Los colorantes son estructuras complejas poco biodegradables y muy estables
El estudio de nuevos tratamientos bioloacutegicos para estos efluentes es una opcioacuten interesante
En las EDAR los colorantes se adsorben sobre la biomasa causando problemas
LA INDUSTRIA TEXTIL y SU PROBLEMAacuteTICA AMBIENTAL
HONGOS
En los experimentos realizados se han conseguido rendimientos
de eliminacioacuten del color de hasta el 90
iquestCual es el mecanismo de eliminacioacuten del
colorante
bull bioadsorcioacuten
bull biotransformacioacuten
t inicial t final
Pelets de T versicolor + colorante Gris Lanaset G Tratamiento en discontinuo
Se ha determinado la capacidad del hongo ligninoliacutetico para degradar el colorante Gris Lanaset G (Mezcla de colorantes metaacutelicos de estructura y composicioacuten no disponible)
Biomass
Cr-dye +
Cr free
Cr-dye +
Cr free
Metal
desorption
FINAL
Cr-dye
Cr-dye +
Cr free
STEP2
Dye in biomass
Cr-dye
INITIAL
t= 0 h
Dye adsorbed
Cr-dye
Cr-dye
degradation
STEP 1
t= 1 ht= 45 d
S
O
L
I
D
P
H
A
S
E
L
I
Q
U
I
D
P
H
A
S
E
Dye
Dye
Dye
adsorption
Dye
Biomass
Cr-dye +
Cr free
Cr-dye +
Cr free
Metal
desorption
FINAL
Cr-dye
Cr-dye +
Cr free
STEP2
Dye in biomass
Cr-dye
INITIAL
t= 0 h
Dye adsorbed
Cr-dye
Cr-dye
degradation
STEP 1
t= 1 ht= 45 d
S
O
L
I
D
P
H
A
S
E
L
I
Q
U
I
D
P
H
A
S
E
Dye
Dye
Dye
adsorption
Dye
MECANISMO DE DEGRADACIOacuteN DEL COLOR
Mecanismo de degradacioacuten de colorantes por
los hongos ligninoliacuteticos
1ra etapa adsorcioacuten en la biomasa del hongo
2ordf etapa degradacioacuten intracelular
En este caso gracias al metal podemos demostrar que la
degradacioacuten tiene lugar en el interior del hongo o al menos parte
de ella
Cual es el papel del enzima extracelular
es la enzima extracelular que estamos midiendo (lacasa) la
responsable de la degradacioacuten
TRATAMIENTO COLORANTE GRIS LANASET G
DEGRADACIOacuteN DEL COLORANTE GRIS LANASET G CON TRAMETES VERSICOLOR
Medida de la enzima lacasa intracelular y extracelular
98 de eliminacioacuten de color a las 75 h
(57 debido a la adsorcioacuten Killed control)
Medio inicial (A) y final (B) del tratamiento
Peacutelets antes (B) y despueacutes del tratamiento (C) y peacutelets tentildeidos con colorante a t=1h (A)
Tiempo (h)
0 50 100 150 200 250 300
Lacasa e
xtr
acelu
lar
tota
l (U
A)
0
200
400
600
800
1000
1200
1400
1600
1800
2000
Lacasa intr
acelu
lar
tota
l (U
A)
0
40
80
120
160
200
240
280
Conc
colo
rante
(gl)
0
20
40
60
80
100
120
140
160
Conc
glu
cosa (
gl)
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
Activitat extracelular
Activitat intracelular
Colorante
Glucosa
Glu
cosa
(g
l)
Co
lora
nte
(m
gl)
DEGRADACIOacuteN DE COLORANTES TEXTILES
Antes de las 24h deteccioacuten de lacasa intracelular
Si la enzima lacasa es la responsable de la degradacion
Porque utilizar microorganismos y no enzimas
Es mas facil trabajar con enzimas que con
microorganismos
Se puede utilizar la dosis de enzima necesaria
Perohellip
Un unico enzima puede degradar todos los colorantes en un efluente
Los enzimas hasta donde llegan Degradantransformanmineralizan
Un unico enzima puede hacer lo mismo que un microorganismo que es
multienzimaacutetico
APLICACIOacuteN DEL PROCESO DE DECOLORACIOacuteN A DIFERENTES COLORANTES
RESULTADOS DE DEGRADACIOacuteN DE LOS COLORANTES AacuteCIDOS
Colorante Lanasyn Grey
(Azo complejo metaacutelico)
Alizarin Red S
(Antraquinoacutenico)
Acid Fuchsin
(Triarilmetano)
Decoloracioacuten 796 938 9998
Reduccioacuten Toxicidad 12 12 19
O
N
NH
C OEt
O
N
S
O
MeO
O
C
O
OEt
NH R
H+
Cr3+
N
N
R
OO
S O
O
Me
O
O
OH
SO3Na
NH2
SO3
C
H3C
H2N
NaO3S
NH2
SO3Na
DEGRADACIOacuteN DE COLORANTES TEXTILES
ESTUDI DEL PROCEacuteS DEGRADACIOacute DE COLORANTS TEgraveXTILS AMB EL FONG Trametes versicolor
COLORANT Trametes versicolor ENZIM 1210 UL
Nom comuacute Classificacioacute quiacutemica Decoloracioacute
24 i 100 h
Decoloracioacute
24h
Acid Fuchsin Trifenilmetagrave 98-99 28
Acid Green 16 Trifenilmetagrave 90-99 60 gt
24h
Alizarin Red S Antraquinogravenic 92-94 84
Amino Black 10 Diazo 96-99 93
Azocarmine B Quinoneimine 90-99 84
Basic Fuchsin Trifenilmetagrave 12-40 18
Brilliant Green 1 Trifenilmetagrave 55-93 90
Brilliant Green 20 Trifenilmetagrave 76-78 90
Burdeos Lanset B (mescla) 83-88 67
Gris Lanaset G (mescla) 92-98 35
Pardo Lanaset B (mescla) 64-81 60
Lanasyn Grey G Metagravelmiddotlic azoic 72-87 49
Methylene Blue Tiazina 14-28 37
Naphtol Yellow S Nitro 8-50-92 (240h) 0
Orange G Azo 97-99 87
Desactivacioacute enzimagravetica
DEGRADACIOacute DE COLORANTS comparacioacute fong vs enzim lacasa
Biodegradacioacute drsquoaltres famiacutelies de colorants
2D Graph 3
Tems (h)
0 20 40 60 80 100 120
Co
nc
en
tra
cioacute
co
lor
(mg
L)
0
20
40
60
80
100
120
140
160
Ac
tivit
at
(UL
)
0
20
40
60
80
100
120
140
Temps GLG (h) vs GLG (mgl)
Temps OG (h) vs OG (mgl)
Temps AF (h) vs AF (mgl)
Temps GLG-2 (h) vs GLG-2 (mgl)
Temps GLG (h) vs Activitat GLG (UA)
Temps OG (h) vs Activitat OG (UA)
Temps ARS (h) vs Activitat ARS (UA)
Temps GLG-2 (h) vs Activitat GLG-2 (UA) Temps ARS (h) vs ASR (mgl)
Temps AF (h) vs Activitat AF (UA)
DISCONTINUS REPETITS 24 hores
Gris Lanaset G co = 1556 mgL 946 decol
Orange G co = 1509 mgL 974 decol
Alizarin Red S co = 1425 mgL 874 decol
Acid Fuchsin co = 1370 mgL 982 decol
Gris Lanaset G co = 732 mgL 776 decol
Productes de degradacioacute del metabolisme del
fong per diferents famiacutelies de colorants
10 9 8 7 6 5 4 3 2 1 0 ppmLongitud dona (nm)
350 400 450 500 550 600 650
Absorb
agravencia
00
02
04
06
08
10
Temps 0 min
Temps 8 min
Temps 30 min
Temps 60 min
Temps 2h
Temps 4h
Temps 24h
0 min
4 h
24 h
60 min
2 h
30 min
8 min
N(CH2CH3)2
N(CH2CH3)2
BG1
CO2HCO2H
N(CH2CH3)2
CH3CHO
CH3CH(OH)2
CH3CO2H
NH(CH3CH2)2
+
SO4H-
Brilliant Green 1
N(CH2CH3)2
N(CH2CH3)2
BG1
CO2HCO2H
N(CH2CH3)2
CH3CHO
CH3CH(OH)2
CH3CO2H
NH(CH3CH2)2
+
SO4H-
N(CH2CH3)2
N(CH2CH3)2
BG1
CO2HCO2H
N(CH2CH3)2
CH3CHO
CH3CH(OH)2
CH3CO2H
NH(CH3CH2)2
+
SO4H-
NH(CH2CH3)2 + +
EL FONG EacuteS CAPACcedil DE DEGRADAR AgraveCID BENZOIC en 24 hores
H-RMN en liacutenea
Orange G
NH2CH2N
NH2
No subproductes
Acid Fuchsin
WRF
Citocromo P450
2 Lacasas
Lignina peroxidasa
Peroxidasa versaacutetil
MnP
1 Pero
xidasas
Enzimas modificadoras de lignina
Trametes versicolor
Enzimas extracelulares Enzimas intracelulares
Hidroxilacioacuten
Epoxidacioacuten
Reduccioacuten Desalquilacioacuten
Oxigenacioacuten
Ruptura C-C
Desmetilacioacuten
Hidroxilacioacuten Dipolimerizacioacuten fenoles
Oxidacioacuten alcoholes
El mecanismo de degradacioacuten de algunos contaminantes no esta ligado a la produccioacuten de los enzimas extracelulares sino al sistema intracelular Cytocromo P450 monooxigenasa
Identificacioacuten gen cyt P450 en P chrysosporium 1997 y en T versicolor 2002
Objetivo desarrollo de proceso
Reactor fludizado por pulsos de aire
Fong en forma de pegravelmiddotlets Biomassa fluiumlditzada per polsos drsquoaire Tordf ograveptima fong 25ordmC pH ograveptim fong 45 Nutrients (CN) y micronutrients Avaluacioacute activitat fuacutengica enzim lacasa Condicions esterils
Temps (d)
0 5 10 15 20
Glu
cosa
(gl)
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
Laca
sa (
UA
l)
0
250
500
750
1000
1250
1500
1750
2000
2250
Reducc
ioacute d
e c
olo
r (
)
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
Glucosa
Lacasa
Reduccioacute de color
TRH (h)
0 20 40 60 80 100 120
mg G
LG e
limin
ats
lmiddoth
0
5
10
15
20
25
30
Experimental
Normativa
Efecte del TRH
TRH 48 h
Temps (d)
0 5 10 15 20 25 30 35 40 45
Glu
cosa
(gl)
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
Laca
sa (
UA
l)
0
250
500
750
1000
1250
1500
1750
2000
2250
Reducc
ioacute d
e c
olo
r (
)
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
Glucosa
Lacasa
Reduccioacute de color
0
20
40
60
80
100
0 7 14 21 28 35 42 49 56 63P
erc
en
tatg
e d
e b
iom
as
sa
()
Temps (d)
gt42 dies
35 dies
28 dies
21 dies
14 dies
7 dies
0 dies
Estrategravegia purga i renovacioacute 13 de la
biomassa cada 7 dies
TRC 21 dies
decoloracions gt 90
distribucioacute drsquoedats constant
82 biomassa amb lt28 dies
Pegraverdua morfologiacutea dels pegravelmiddotlets lisis celmiddotlular
Tiempo (d)0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110
Glu
cosa
(gl)
0
1
2
3
4
5
6
7
8
Laca
sa (
UA
l)
0
500
1000
1500
2000
2500
3000
3500
4000
4500
5000
5500
Reducc
ioacuten d
e c
olo
r (
)
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
10068 525 59 72 4848
- Renovar la biomassa - Ni macro ni micronutrients - Glucosa qualitat industrial - Colorant no estegraveril
Formulacioacute del medi de cultiu
Seleccioacute del bioreactor
Escalat
Escalat de la produccioacute de biomassa
Produccioacute de pegravelmiddotlets clagravessica
Coll drsquoampolla
Cost medi (extracte de malta)
Limitacioacute en la produccioacute a escala Erlenmeyer
Objectius
Morfologia en forma de pelmiddotlets
Mida plusmn 3mm
Pasos experimentals
40 x
Biomassa gt 3 g DCWmiddotl-1
Morfologia adequada
280
598 0
50
100
150
200
250
300
Malt extract Defined medium
Co
st (
euromiddotK
g-1) Reduccioacute de cost 98
Escalat de la produccioacute de biomassa
La enzima lacasa es uno de los principales
catalizadores de la biodegradacioacuten pero no el uacutenico
responsable
El hongo degrada casi todos los colorantes
(algunos si estan en concentraciones subtoacutexicas)
La monitorizacioacuten de la produccioacuten enzimaacutetica y
consumo de glucosa son buenos indicadores de la
actividad metaboacutelica del hongo hay que
suministrar nutrientes para mantener la actividad
enzimaacutetica
El hongo puede degradar metabolitos resultantes
de la degradacioacuten que el enzima lacasa no puede
degradar
Algunas conclusiones
Porque utilizar microorganismos y no enzimas
si es mucho mas facil dosificar enzimas
los efluentes a tratar (liacutequidos o soacutelidos) contienen
una mezcla muy compleja de contaminantes no
podemos optimizar ni el enzima ni las condiciones
es difiacutecil que un enzima pueda degradar todos los
contaminantes presentes
en muchos casos los enzimas solo realizan un paso
de la transformacioacuten y se pueden formar TPs toacutexicos
o no biodegradables
el microorganismo es un sistema multienzimaacutetico
2010 20151985 1990 1995 2000 2005
Cronograma de los trabajos publicados en relacioacuten a biodegradacioacuten de contaminantes por hongos en medio liacutequido
Contaminantes emergentes
Pesticidas (DDT amp DDE)
PCBs HAPs Disolventes clorados
AR de produccioacuten Aceite de oliva
AR de la induacutestria del papel
Retardantes de llama (Bromados)
Faacutermacos
Filtros solares UV
Deteccioacuten faacutermacos en medio ambient
Colorantes sinteacuteticos Explosivos
TNT y nitroglicerina
AR de la industria textil
ASPECTOS GENERALES
A que se llama contaminantes emergentes
Productos considerados contaminantes actualmente pero no en el pasado presentes de forma constante en el medio ambiente a bajas concentraciones provocando problemas en el ecosistema y pendientes de ser regulados en un futuro proacuteximo
Entre ellos se incluyen los faacutermacos drogas de abuso productos asociados a la higiene y cuidado corporal retardantes de llama plaguicidashellip Caracteriacutesticas
alto consumo acumulacioacuten en el medio y organismos potencial disruptor endocrino toxicidadhellip
DEGRADACIOacuteN DE CONTAMINANTES EMERGENTES
EDAR
Mezcla de ldquocontaminantes emergentesrdquo
metabolitos
substancias conjugadas
EXCRECIOacuteNVERTIDO
Retenidos en los lodos
inalterados
transformados
Mineralizados
Transformados
Inalterados
Presencia en aguas subterraneas superficiales y
sedimentos
Presencia en suelos
efluente
influente
DEGRADACIOacuteN DE CONTAMINANTES EMERGENTES
bull 2005 la mayoriacutea de estudios realizados se centran en ndash Puesta a punto de meacutetodos analiacuteticos
ndash Deteccioacuten en aguas superficiales y subterraacuteneas
ndash Deteccioacuten en sistemas de tratamiento convencionales (EDARs)
ndash Deteccioacuten en efluentes de hospitales
bull Algunos estudios de degradacioacuten por bacterias en efluentes
bull Escasos (ninguno) estudios de degradacioacuten en lodos
DEGRADACIOacuteN DE CONTAMINANTES EMERGENTES
HONGOS
Cual es el principal problema que presenta estudiar su degradacioacuten
Las bajas concentraciones en que se encuentran y el
hecho de estar en matrices muy complejas dificulta
su deteccioacuten y cuantificacioacuten
Aplicacioacuten en matrices liquidas y soacutelidas
Matrices liacutequidas
Aguas residuales de hospital
Aguas residuales de la Vila Universitaria
Concentrado de un proceso de membranas
Aguas de un hospital veterinario
Matrices solidas
Lodos de depuradoras urbanas
Lodos de reactor MBR
37 Verlicchi et al J hydrology 2010 also WST 2010
erythromycin (antibiotic)
Iopromide (ICM)
ifosfamide (cytostatic)
Ibuprofen (analgesic)
Glucose
Therapeutic classes contrast media (ICM) heavy metals in a hospital effluentndash Comparison with an urban effluent
Hospital effluent Mean value
Urban effluent Mean value
Degradacioacuten de faacutermacos modelo e identificacioacuten de productos de transformacioacuten en condiciones esteacuteriles
Nos permite demostrar que el hongo es
el responsable de la degradacioacuten
Tratamiento de efluentes reales en condiciones no esteacuteriles Cuantificacioacuten de la eliminacioacuten de faacutermacos y ecotoxicidad
Tratamiento de efluentes por hongos Degradacioacuten de faacutermacos
38
EXPERIMENTOS IN VIVO PARA CUANTIFICAR DEGRADACIOacuteN
EXPERIMENTOS PARA DETERMINAR EL PAPEL DE LOS ENZIMAS
- In vitro Lacasa comercial
- In vivo Inhibidores del citocrom P450 (1-aminobenzotriazole)
ESTUDIO DE LA TOXICIDAD (Microtox regTest )
- Bacteria bioluminescente V ficheri
- EC50 a los 15 min Concentracioacuten que disminuye la luz emitida por la bacteria al 50
- Cuanto mas alta sea la EC50 menor es la toxicidad
ANAgraveLISIS DE FAgraveRMACOS EXTRACCIOacuteN EN FASE SOacuteLIDA i HPLC
IDENTIFICACIOacuteN DE SUBPRODUCTOS Servei RMN-UAB
(Medio + contaminante) (Medio + contaminante+ hongo inactivado)
Adsorcioacuten Degradacioacuten miacutenima
DEGRADACIOacuteN DE FAacuteRMACOS INDIVIDUALES
EC50
50
Cultiu en placa
Inoculacioacute dels Erlenmeyers
per a lrsquoobtencioacute de miceliObtencioacute del miceli
Homogeneiumltzacioacute amb NaCl 08 11 (vv)
Solucioacute stock de miceli
Inoculacioacute dels Erlenmeyers per lrsquoobtencioacute de pegravelmiddotletsObtencioacute de pegravelmiddotlets
Solucioacute stock de pegravelmiddotlets
7 dies6 dies
5 dies
inogravecul
Inoculacioacute del reactor
Cultiu en placa
Inoculacioacute dels Erlenmeyers
per a lrsquoobtencioacute de miceliObtencioacute del miceli
Homogeneiumltzacioacute amb NaCl 08 11 (vv)
Solucioacute stock de miceli
Inoculacioacute dels Erlenmeyers per lrsquoobtencioacute de pegravelmiddotletsObtencioacute de pegravelmiddotlets
Solucioacute stock de pegravelmiddotlets
7 dies6 dies
5 dies
inogravecul
Inoculacioacute del reactor
Cultiu en placa
Inoculacioacute dels Erlenmeyers
per a lrsquoobtencioacute de miceliObtencioacute del miceli
Homogeneiumltzacioacute amb NaCl 08 11 (vv)
Solucioacute stock de miceli
Inoculacioacute dels Erlenmeyers per lrsquoobtencioacute de pegravelmiddotletsObtencioacute de pegravelmiddotlets
Solucioacute stock de pegravelmiddotlets
7 dies6 dies
5 dies
inogravecul
Inoculacioacute del reactor
Cultiu en placa
Inoculacioacute dels Erlenmeyers
per a lrsquoobtencioacute de miceliObtencioacute del miceli
Homogeneiumltzacioacute amb NaCl 08 11 (vv)
Solucioacute stock de miceli
Inoculacioacute dels Erlenmeyers per lrsquoobtencioacute de pegravelmiddotletsObtencioacute de pegravelmiddotlets
Solucioacute stock de pegravelmiddotlets
7 dies6 dies
5 dies
inogravecul
Inoculacioacute del reactor
Cultiu en placa
Inoculacioacute dels Erlenmeyers
per a lrsquoobtencioacute de miceliObtencioacute del miceli
Homogeneiumltzacioacute amb NaCl 08 11 (vv)
Solucioacute stock de miceli
Inoculacioacute dels Erlenmeyers per lrsquoobtencioacute de pegravelmiddotletsObtencioacute de pegravelmiddotlets
Solucioacute stock de pegravelmiddotlets
7 dies6 dies
5 dies
inogravecul
Inoculacioacute del reactor
Cultiu en placa
Inoculacioacute dels Erlenmeyers
per a lrsquoobtencioacute de miceliObtencioacute del miceli
Homogeneiumltzacioacute amb NaCl 08 11 (vv)
Solucioacute stock de miceli
Inoculacioacute dels Erlenmeyers per lrsquoobtencioacute de pegravelmiddotletsObtencioacute de pegravelmiddotlets
Solucioacute stock de pegravelmiddotlets
7 dies6 dies
5 dies
inogravecul
Inoculacioacute del reactor
Control abioacutetico Control inactivado Experimental (Medio + contaminante+hongo activo)
Idaea-CSIC ICRA
Ketoprofeno
Eliminacioacute del 100
Metabolits hidroxilats
Perfil de concentracioacute de subproductes del ketoprofen
DEGRADACIOacuteN DE FAacuteRMACOS MODELO
IOPROMIDE degradation in Erlenmeyer flasks by
T versicolor pellets Time course degradation of Iopromide
added at approximately 12 mg L-1 Symbols non-inoculated controls ()
experimental cultures () heat-killed
controls () glucose () and laccase
activity (loz)
62 degradation is
observed after 7days of
exposure and remains
constant until the end of
the experiment
Toxicity by Microtox bioassay
Time EC50 ()
Non-biotic control 2
15min 2
8h 1
1d 43
4d 66
7d 87
12d 110
High toxicity at initial time
(EC50 2) Toxicity decreases
over time
Gros et al 2014 Water Research
Degradacioacuten de farmacos en aguas residuales
en bioreactor
CONDITIONS
Sterile effluent
No sterile
Batch
Continuous
Nutrients addition
Non-nutrients addition
Fluidized bed bioreactors 15
and 10 L
Air pulses
T versicolor in form of pellets
pH (45) and temperature (25ordmC)
control
MONITORING
Pharmaceuticals degradation
Acute toxicity (Microtox)
Laccase glucose etc
101
1-ep
oxyC
BZ
2-Hyd
roxy
CBZ
Cipro
floxa
cin
50
100
150
200
250
Inicial
15 min
6 h
1 d
2 d
5 d
8 d
Cef
alex
in
Ibup
rofe
n
Aceta
minop
hen
Azitro
micin
1
2
3
4
Ketop
rofe
n
Propr
anolol
Cita
lopr
am
Car
bamaz
epine
Acridon
e
Con
cen
tracioacute
(micro
g L
-1)
000
003
006
009
012
RESULTADOS AGUAS RESIDUALES URBANAS (Vila Universitaria de la UAB)
Tratamiento no esteril en batch
Eliminacioacuten completa del 70 de los faacutermacos detectados
Inicial
15 min
6 h
1 d
2 d
5 d
8 d
TRATAMIENTO DE EFLUENTES
Comparacioacuten de la eliminacioacuten de los faacutermacos por el
hongo versus lodos activados (bibliografia)
Grup Fagravermac Concentracioacute
(microg L-1)
Eliminacioacute estegraveril
()
Eliminacioacute no estegraveril
()
Eliminacioacute per llots activats
() Analgegravesics Acetaminofen 387 100 100 82-99
Ibuprofen 1261 100 100 82-99 Ketoprofen lt048 35 100 lt50 Codeina 002 100 - lt82 Antibiogravetics Azitromicin 431 - 100 lt40
Ciprofloxacin 8471 - 35 50-96 (adsorcioacute) Cefalexin 059 - -51 96 β-blockers Propanolol 006 - 100 59-70 Psiquiatrics Carbamazepina 07 -37 Augmenta lt20 Augmenta
1011- epoxy CBZ 755 100 79 - 2-Hydroxy CBZ 1638 46 100 -
Acridone 101 100 Augmenta - Citalopram 01 100 100 -
RESULTADOS AGUAS RESIDUALES URBANAS
TRATAMIENTO DE EFLUENTES
Porcentajes de eliminacioacuten superiores en el tratamiento por hongos
Problema cuantificacioacuten inicial de carbamazepina conjugacioacuten
Ace
tam
inop
hen
Ibup
rofen
Ket
opro
fen
Nap
roxe
n
Salicylic a
cid
Cod
eine
Phe
nazo
ne
Dex
amet
haso
ne
Diclofena
c
Piro
xica
m
Co
nce
ntr
atio
n (
microg
L-1
)
00
05
10
15
20
25
30
500
1000
1500
Initial
30 min
5 h
1 d
2 d
5 d
8 d
50
Tratamiento no esteacuteril Analgeacutesicos
RESULTADOS AGUAS RESIDUALES DE HOSPITAL
TRATAMIENTO DE EFLUENTES
46
Cipro
floxa
cin
Oflo
xacin
Clarit
hrom
ycin
Sulfam
etho
xazo
le
Azith
rom
ycin
Met
ronida
zole
Met
ronida
zole-O
H
Trim
etho
prim
Dim
etrid
azole
Ron
idaz
ole
Co
nce
ntr
atio
n (
microg
L-1
)
00
05
10
15
20
25
30
35
40
100
150
200
250
Initial
30 min
5 h
1 d
2 d
5 d
8 d
RESULTADOS AGUAS RESIDUALES DE HOSPITAL
Tratamiento no esteacuteril Antibioacuteticos
TRATAMIENTO DE EFLUENTES
101
1-ep
oxy
CBZ
2-Hyd
roxy
CBZ
Car
bam
azep
ine
Acr
idon
e
Lora
zepa
m
Cita
lopr
am
Ven
lafaxine
Pra
vast
atin
Olanz
apine
Ser
tralin
e
Fluox
etine
Par
oxet
ine
Co
nce
ntr
atio
n (
microg
L-1
)
000
025
050
075
100
400800
120016002000
Initial
30 min
5 h
1 d
2 d
5 d
8 d
RESULTADOS AGUAS RESIDUALES DE HOSPITAL
Tratamiento no esteacuteril Faacutermacos de uso psiquiaacutetrico
TRATAMIENTO DE EFLUENTES
Ben
zotri
azole
OP2E
O
Eth
ylpa
rabe
n
Pro
pylpar
aben
BPA
OP
Con
cen
tration
(micro
g L
-1)
0
2
4
6
8
10
20
30
40
50
60
RESULTADOS AGUAS RESIDUALES DE HOSPITAL
Tratamiento no esteacuteril Compuestos disruptores endocrinos
70 eliminacioacute
TRATAMIENTO DE EFLUENTES
Famiacutelia faacutermacos Tratamiento esteacuteril Tratamiento no esteacuteril
Carga inicial (microg)
Eliminacioacuten ()
Carga inicial (microg)
Eliminacioacute ()
Analgegravesics 1475 180 993 1511 179 988 Antibiogravetics 569 69 861 239 28 908 Cafeiumlna 757 92 79 1490 177 384 EDC 124 15 813 704 84 744 Iopromida 1046 128 755 4197 498 340 Altres fagravermacs 557 68 862 177 21 863 Psiquiagravetrics 3658 447 937 108 13 954 Cantidad total 8185 100 832 8427 100 533
Tratamiento adecuado para degradar faacutermacos en efluents de hospital
Siguiente objetivo Tratamiento en continuo de efluentes
RESULTADOS AGUAS RESIDUALES DE HOSPITAL
TRATAMIENTO DE EFLUENTES
Fungal inoculated (I)
34 Non-sterile continuous treatments of ROC and VHW
Non-inoculated (NI)
Non-sterile continuous
treatments of real effluents
VHW treatment
(
) Glucose concentration
(
) COD
(
) Laccase activity
(darr) Fungal biomass partial renovation
(mdash) Glucose addition rate
2 HRT studied
Decrease in laccase activity even with partial biomass renovation
Fungal inoculated (I)
Casas et al 2013 Env Technol 34 113
Glucose 026 g g DCW d
Ammonium 12 mg g DCW d
No glucose accumulation
Need for nutrients
Previous studies in synthetic
media and sterile conditions
CRT
Blaacutenquez et al 2006 Water Res 40 1650
CRT 21 days
13 biomass renovation every 7 days
CRT of 15 days
34 Non-sterile continuous treatments of ROC and VHW
Marina Badia Fabregat December 5th 2014 PhD Thesis
Que es lo que sucede
Se muere el hongo aunque estamos renovando la
biomasa no hay suficiente hongo
No hay degradacioacuten
52
Marina Badia Fabregat December 5th 2014 PhD Thesis
VHW treatment (2)
34 Non-sterile continuous treatments of ROC and VHW
NH4+ addition
PhACs removal
Fungal inoculated (I)
Non-inoculated (NI)
(
) Wastewater (Influent)
(
) Reactor effluent
The analyses have
been performed by
34 Non-sterile continuous treatments of ROC and VHW
Microbial community assessment (DGGE)
Marina Badia Fabregat December 5th 2014 PhD Thesis
Time
34 Non-sterile continuous treatments of ROC and VHW
Trametes versicolor
Candida spp
Fusarium solani
Unknown
T versicolor survived until the end of the treatment
laccase activity is not a good indicator
ESCENARIOS DE GESTIOacuteN DE EFLUENTES DE HOSPITAL
EDAR
No eliminacioacuten
de faacutermacos
Dilucioacuten en
el efluente
urbano
Aguas
urbanas
Fong
No eliminacioacuten
de DQO
Hongo Aguas
urbanas
EDAR
HOSPITAL
Srsquoha comprovat la capacitat de T versicolor per degradar fagravermacs
Badiacutea-Fabregat et al 2014 Rodriacuteguez-Rodriacuteguez et al 2014 Cruz-Moratoacute et al 2013
Tractament en continu drsquoHWW amb T versicolor en reactor
Inconvenients al tractament drsquo
aiguumles drsquohospitals reals
- Necessitat drsquoaddicionar nutrients - Competegravencia amb bacteris
Possibles solucions Estrategravegies
- Pretractament de lrsquoefluent - Altres configuracions de reactors - Canvi en la font de carboni
Posada a punt del sistema TRH Relacioacute QRQL
Tractament en continu drsquoHWW amb T versicolor en reactor
Alternativa filtre percolador amb T versicolor pre-crescut sobre fusta
1 2 3
4
5
6
7
1 Tanc drsquoalimentacioacute 2 Tanc de mescla 3 Tanc drsquoeluents de
sortida 4 Bomba de recirculacioacute 5 Bioreactor 6 Entrada drsquoaire 7 Controlador de pH
TRH 3d
QL
QR
QL
Tractament en continu drsquoHWW amb T versicolor en reactor
Alternativa filtre percolador amb T versicolor pre-crescut sobre fusta
Desenvolupament processos
Efluent hospital
real (HWW)
Aiguumles residuals urbanes
(UWW)
Trametes versicolor
T versicolor crescut sobre fusta
Filtre percolador amb T versicolor crescut sobre fusta
Microalgues Degradacioacute a
escala Erlenmeyer Fotobioreactor FBR
Degradacioacute drsquohormones i fagravermacs per microalgues
bull Degradacioacute drsquohormones del digestat drsquoun DA dopat amb E2 i EE2 amb les algues S capricornutum i C reinhardtii creixement i degradacioacute
No efecte togravexic de les hormones sobre les algues
Utilitzacioacute de digestat de llots per creixer
S capricornutum
S capricornutum
Selenastrum
capricornutum
Chlamydomonas
reinhardtii
E2 () EE2 () E2 () EE2 ()
24h 7d 24
h
7d 24h 7d 24
h
7d
B 47 88 30 60 89 100 26 100
C 2 46 0 41 27 86 6 71
G 91 100 27 95 98 100 28 76
Degradacioacute drsquohormones i fagravermacs per microalgues
bull Identificacioacute productes de degradacioacute drsquoE2 i EE2
bull Es detecten diferents productes de degradacioacute drsquoE2 i EE2 bull Majoritagraveriament productes de fotodegradacioacute bull Alguns directament relacionats amb la biodegradacioacute per part de les algues
E2 TP1 EE2 TP2
OH
HO
O
OH
HO
OH
Toilet sewage
1st settler (1m3)
2nd settler (1m3)
Wastewater pump
Wastewater PBR inlet
1
2
3
4
5
Algaebacteria consortia
Fotobioreactor de tractament
drsquo UrbanWW despres de
decantacioacute
Volum 1000L
Semiobert
Tubs plastic transparent
Tractament drsquoUrbanWW i eliminacioacute de PhACs en FBR
100L aigua del llac
Can Borrell Lake (StCugat)
900L U WW
Plagrave drsquooperacioacute del FBR
Tractament drsquoUWW i eliminacioacute de PhACs en FBR
Estat Estacionari - PhACs - Biodiversitat
303 mgL
265 mgL
155 mgL
Irradiacioacute solar darr Temperatura darr
TSSdarr Biomassa
pH augmenta amb lrsquoactivitat fotosintegravetica (consum CO2)
pH disminueix a la nit amb la respiracioacute
Tractament drsquoUWW i eliminacioacute de PhACs en FBR
pH
Entrada - COD=365 mgL - N-NH4
+=79 mgL - PT=17 mgL
COD N-NH4
+
PT
Paragravemetre Periacuteode I Periacuteode II Periacuteode III
DQO () 83 61 41
N-NH4+ () 86 99 80
PT () 54 89 75
Eliminacioacute de nutrients
Tractament drsquoUWW i eliminacioacute de PhACs en FBR
67
Napro
xen
Ibupro
fen
Aceta
min
ophen
Salic
ylic
acid
Keto
pro
fen
Azithro
myc
in
Cip
rofloxacin
Ofloxacin
Ery
thro
myc
in
Hyd
rochlo
roth
iazid
e
Furo
sem
ide
Codein
e
Lora
zepam
Ate
nolo
l
Dilt
iazem
Alp
razola
m
Paro
xetine
Co
nce
ntr
atio
n (
ngL
)
0
2000
4000
6000
8000
10000
12000
24000
30000
36000
42000
48000
54000
60000
Outlet
Inlet
Napro
xe
n
Ibupro
fen
Ace
tam
inophen
Salic
ylic
acid
Keto
pro
fen
Azithro
myc
in
Cip
rofloxa
cin
Ofloxa
cin
Ery
thro
myc
in
Hyd
roch
loro
thia
zid
e
Furo
se
mid
e
Codein
e
Lora
zepam
Ate
nolo
l
Dilt
iazem
Alp
razola
m
Paro
xe
tine
Concentr
ation (
ngL
)
0
2000
4000
6000
8000
10000
12000
24000
30000
36000
42000
48000
54000
60000
Outlet
Inlet
Antiinflamatoris Eliminacioacute gt85
Antibiogravetics Eliminacioacute gt 67
Antidepressius Eliminacioacute gt87
β-bloquejants Eliminacioacute gt86
Altres (ngL) Diuregravetics gt44 Bloquejants de canal lent gt72
Concentratioacute PhACs entrada
Concentratioacute PhACs sortida
TRH=8 d Estat estacionari
TRH=12 d Estat estacionari
48-54 μgL
24-54 μgL
4-10 μgL
2-4 μgL
4-6 μgL
ngL
ngL
8-10 μgL
4-10 μgL
ngL
ngL
PhACs
Tractament drsquoUWW i
eliminacioacute de PhACs en FBR
Valoritzacioacute de biomassa algal mitjanccedilant pretractament enzimagravetic i DA
Digestion time (days)
0 10 20 30 40 50
Meth
ane
yie
ld (
mL C
H4g
VS
)
0
50
100
150
200
250
Time (d) vs Microalgal control
Time (d) vs T control
Time (d) vs Cellulase
Time (d) vs Mix
Mix enzimagravetic Celmiddotlulasa
Biomassa microalgal + Control
Mix enzimagravetic 217 mL CH4g VS
Celmiddotlulasa 203 mL CH4g VS
Microalgues 188 mL CH4g VS
Mix enzimagravetic millora la produccioacute de metagrave
Brou fuacutengic + microalgues Control de brou fuacutengic
Lacasa + microalgues biomassa microalgal Control de lacasa
Brou fuacutengic 210 mL CH4
Lacasa 40 mL CH4
Produccioacute de biogas amb enzims no especiacutefics
Microalgues 38 mL CH4
Produccioacute de biogas amb enzims especiacutefics
Brou fuacutengic millora la produccioacute de metagrave
Projecte de colmiddotlaboracioacute entre el Consorci per a la Gestioacute de Residus del Valles Oriental i el grup de recerca Biorem UAB (2014SGR476) dins del
marc del programa de Doctorats Industrials de la Generalitat de Catalunya
Bioremediacioacute ldquoin siturdquo drsquoaquumliacutefers contaminats per compostos
organoclorats
Projecte de colmiddotlaboracioacute entre Litoclean i el grup de recerca Biorem UAB (2014SGR476) dins del marc del programa de Doctorats
Industrials de la Generalitat de Catalunya
Decloracioacute drsquoorganoclorats mitjanccedilant bacteris dehalorespiradors
1 Tecnologia consolidada amb centenars de casos drsquoaplicacioacute amb egravexit 2 Transformacioacute de productes organoclorats togravexics a innocus 3 Compatible amb altres megravetodes de remediacioacute 4 Disminucioacute del temps de remediacioacute de lrsquoaquumliacutefer i costos associats 5 Tecnologia meacutes econogravemica que tractaments fisico-quiacutemics 6 Potencialment pot eliminar els cloroalcans a concentracions le 0005 mgL 7 Percepcioacute social
PRINCIPALS AVANTATGES BIOREMEDIACIOacute
o Marc del projecte
Aplicacioacute de metodologies de Bioremediacioacute per via anaerogravebia en tres
emplaccedilaments afectats per la presencia de compostos organoclorats Cada un drsquoaquests tres emplaccedilaments constaragrave de les seguumlents fases
bull Fase 1 anagravelisis al laboratori a) Caracteritzacioacute de lrsquoemplaccedilament b) Assaig de laboratori Microcosmos
bull Fase 2 assaig in-situ
o Fase drsquoimplantacioacute A partir dels resultats obtinguts aplicacioacute de metodologia a lrsquoemplaccedilament estudiat per part de Litoclean
PCE TCE cis DCE
Caracteriacutestiques de lrsquoemplaccedilament
bull Emplaccedilament contaminat per un abocament controlat i finit de Percloretilegrave (PCE) en una parcelmiddotla amb activitat industrial
bull Respiren compostos orgagravenics clorats i els transformen a molegravecules menys clorades
bull Anaerobis estrictes bull Es poden trobar als aquumliacutefers contaminats bull El grup Biorem UAB (2014SGR476) disposa de diferents liacutenies de cultius de
bacteris decloradors amb capacitat per detoxificar un ampli ventall drsquoorganoclorats
bull Trueba-Santiso et al 2017 Sci
Total Environ 581-582 pp 640-
648
bull Mortan et al 2017 J Hazard
Mat In press
Dhg Dehalogenimonas
Dhc Dehalococcoides
Dhb Dehalobacterium
Diclorometagrave Agravecid acegravetic Agravecid fogravermic
+ Dhb
C C
H
H
H
H
Etegrave
C C
Cl
H
Cl
H
C C
H
Cl
Cl
H
C C
H
H
H
Cl
cis- i trans- DCE VC
Dhc Dhc
Dhc
C C
Cl
Cl
Cl
H
TCE
C C
C lC l
C l C l
P C E
Dhc
PCE
C
Cl
Cl
C
Cl
Cl
H H C
Cl
Cl
C
Cl
H
H H
1122-TeCA 112-TCA
Dhg Dhg
Abiogravetic
CC
HCl
HCl
HH
12-DCA
Dhg
12-DCA
Bacteris dehalorespiradors
Les poblacions bacterianes
autogravectones poden transformar els
contaminants fins a compostos innocus
Les condicions drsquoaquests aquumliacutefers soacuten adequades per
eliminar els compostos
organoclorats amb bacteris
dehalorespiradors
1 Anagravelisi dels paragravemetres
de camp
Bioestimulacioacute
2 Deteccioacute de lrsquoactivitat
decloradora
Atenuacioacute natural
monitoritzada
Bioaugmentacioacute Fase
2
Pregunta 1a Pregunta 2a
La poblacioacute bacteriana a lrsquoaquumliacutefer
eacutes suficient per completar el proceacutes de descontaminacioacute de forma natural
Pregunta 3a
Fase 1
Cultius anaerobis i anagravelisi de metabogravelits
Mostreig drsquoaigua del pou amb
sediments fins
Preparacioacute dels cultius en cambra
anaerogravebia
Incubacioacute dels cultius en cambra
climatitzada
Anagravelisi de metabogravelits per
cromatografia de gasos Mostres de
laquumliacutefer +
Substrat orgagravenic (candidats per
bioestimulacioacute)
1 Nomeacutes mostra 2 + Metanol i etanol 3 + Producte comercial 4 + Lactat
Concentracioacute de cloroetens
2 Deteccioacute de lrsquoactivitat decloradora
Fase 1
La biodegradacioacute eacutes completa (etegrave)
La bioestimulacioacute eacutes efectiva
La decloracioacute meacutes ragravepida eacutes amb lactat
PCE
TCE
cis- DCE
CV Etegrave
trans- DCE
0
5
10
15
20
25
30
35
0 50 100 150 200
Co
nce
ntr
atio
n (
microM
)
Day
0
2
4
6
8
10
0 50 100 150 200
Day
Mostra aigua nomeacutes (control)
Mostra aigua + etanol metanol
Mostra aigua + producte comercial
Mostra aigua + lactat
Resultats per a un pou
Cultius anaerobis i anagravelisi de metabogravelits
Fase 1
0
5
10
15
20
25
30
35
0 50 100 150 200Day
+ TCE
0
10
20
30
40
50
60
70
0 50 100 150 200
Day
+ TCE
2 Deteccioacute de lrsquoactivitat decloradora
TCE
cis-DCE
trans-DCE
Cloruro de vinilo Etileno
CC
Cl
Cl Cl
Cl
PCE
CC
Cl
H H
Cl
CC
H
ClH
Cl
CC
Cl
H
H
H
CC
H
H H
H
CC
Cl
Cl H
Cl
Deteccioacute i identificacioacute dels bacteris i enzims responsables de la degradacioacute completa
Tegravecniques moleculars (PCR)
Fase 1
Dehalobacter Desulforomonas
Sulfurospirillum Geobacter Desulfitobacterium
Desulfitobacterium
Dehalococcoides
pceA
tceA tceA bvcA
vcrA
2 Deteccioacute de lrsquoactivitat decloradora
Clorur de
vinil
Etegrave
Ma
rca
do
r
C+
Dh
c
Pou
C-
Dh
c
Assaig in situ per BIOESTIMULACIOacute
Fase 2
Injeccioacute i monitoritzacioacute bull Injeccioacute drsquoestimulant segons
conclusions de lrsquoassaig de laboratori (Lactat comercial) en les concentracions de diseny
bull Injeccioacute de traccedilador (fluoresceiumlna)
PCE TCE
cis-DCE
trans-DCE
CV Ethene 0
5
10
15
20
25
30
-1 19 39 59 79
Co
nce
ntr
atio
n (
mg
L)
Day
Chlorinated ethenes Lactate and fermenting products
Well PZ-1
Lactate Pyruvate
Acetate Formate
Potencial Redox
0
1
2
3
4
5
-1 19 39 59 79
Co
nce
ntr
atio
n (
mg
L)
Day
0
500
1000
1500
2000
2500
-1 19 39 59 79Day
0
10000
20000
30000
40000
50000
60000
70000
-1 19 39 59 79Day
-100
0
100
200
300
400
500
-1 19 39 59 79
OR
P (
mV
)
Day
PZ2
82
Chlorinated ethenes Lactate and fermenting products
Well PZ-2
Direct injection of lactate (MW-PZ2) Monitoring Wells PZ2 PZ1 PZ3 MW6 PZ22 PZ6 and ProfA
Conclusions de la Fase 2 (assaig in situ)
Els resultats de la Fase 1 soacuten vagravelids per decidir quin tractament de bioremediacioacute seguir a la Fase 2
El lactat estimula la degradacioacute
bull Augmenta la velocitat de decloracioacute bull Proporciona acetat i hidrogen als bacteris bull Consumeix lrsquooxigen present bull Disminueix el potencial redox
Es confirma la presegravencia de bacteris dehalorespiradors autogravectons i actius
Es detecta degradacioacute de PCE i transformacioacute a compostos menys clorats
A partir dels resultats obtinguts durant les dues fases es dissenyaragrave i es proposaragrave lrsquoexecucioacute drsquoun proceacutes de bioremediacioacute anaerogravebia estimulada aplicant la metodologia establerta
84
Gragravecies
Grup de recerca BioremUAB (teresavicentuabcat)
Liacutenies de recerca
- Tractament de depuracioacute drsquoefluents Fongs biodegradacioacute de microcontaminants
-Colorants -Contaminants emergents
Microalgues - Bioremediacioacute aerogravebia en sogravels i llots
Fongs -Degradacioacute de HAPs -Degradacioacute de contaminants emergents
- Valoritzacioacute de residus metanitzacioacute - Bioremediacioacute anaerogravebia drsquoorganoclorats en aquumliacutefers
Bacteris dehalorespiradors
Tratamiento bioloacutegico de aguas residuales industriales
- Antecedentes Digestioacuten Anaerobia de aguas residuales biodegradables - Finals antildeos 80 tratamiento bioloacutegico de efluentes industriales ldquotoacutexicosrdquo
HONGOS
Que hongos Que sabiacuteamos de ellos en 1990 Muy poco
Se estima que existen mas de 15 millones de especies de hongos y se han descrito menos de 100000 Los hongos se han definido como eucariotas heteroacutetrofos que tiacutepicamente desarrollan un cuerpo ramificado (hifas) con propiedades absortivas tubular que estaacute adaptado para entornos heterogeacuteneos
ASPECTOS GENERALES
Lacasa Peroxidasas LiP MnP VP
Citocromo P450
Biodegradar contaminantes xenobioacuteticos y recalcitrantes
Extracelular
Intracelular
Trametes versicolor
Los hongos white-rot crecen sobre la madera y degradan la lignina
Sistema enzimaacutetico no especiacutefico
Phanerochaete chrysosporium
Irpex lacteus
5
Process for the decolorization of pulp mill bleach plant effluent Patent number 4420369 Filed February 25 1982 Issued December 13 1983 Assignee The United States of America as represented by the Secretary of Agriculture Inventors David C Eaton Thomas K Kirk Hou-min Chang
Process of degrading chloro-organics by white-rot fungi US 4554075 A
Nuacutemero de solmiddotlicitud US 06614980
Data de publicacioacute 19 Nov 1985
Data de presentacioacute 29 Maig 1984
Data de prioritat 29 Maig 1984
Estat de la taxa Pagades
Inventors Hou-Min Chang Thomas W Joyce Thomas K Kirk Van-Ba Huynh
Cessionari original North Carolina State University
Efluentes lejiacuteas negras de
papelera (en esteril)
decoloracioacuten
detoxificacioacuten
contenido en fenoles
Lejiacuteas negras Phanerochaete chrysosporium y Trametes
versicolor
Antecedentes Kirk trabajos publicados y patentes
Seguimiento enzimaacutetico
Efluentes liacutequidos lejiacuteas negras de papelera y alpechin
REACTORES
Tanque agitado micelio crecimiento disperso Problemas operacionales
Lecho fluidizado Pellets Todos los hongos forman pellets
Lecho fijo Hongo inmovilizado Problemas operacionales
Produccioacuten de biomasa fuacutengica morfologia en funcion de la aplicacioacuten-reactor
OBJETIVO
Cultiu en placa
Inoculacioacute dels Erlenmeyers
per a lrsquoobtencioacute de miceliObtencioacute del miceli
Homogeneiumltzacioacute amb NaCl 08 11 (vv)
Solucioacute stock de miceli
Inoculacioacute dels Erlenmeyers per lrsquoobtencioacute de pegravelmiddotletsObtencioacute de pegravelmiddotlets
Solucioacute stock de pegravelmiddotlets
7 dies6 dies
5 dies
inogravecul
Inoculacioacute del reactor
Cultiu en placa
Inoculacioacute dels Erlenmeyers
per a lrsquoobtencioacute de miceliObtencioacute del miceli
Homogeneiumltzacioacute amb NaCl 08 11 (vv)
Solucioacute stock de miceli
Inoculacioacute dels Erlenmeyers per lrsquoobtencioacute de pegravelmiddotletsObtencioacute de pegravelmiddotlets
Solucioacute stock de pegravelmiddotlets
7 dies6 dies
5 dies
inogravecul
Inoculacioacute del reactor
Medio agar (15gL)
Extracto de malta
(20 gL)
135 rpm durante
6 dias y a 25 ordmC
150 mL de extracto de
malta de 20 gL a pH
45
135 rpm
durante 5 dias
y a 25 ordmC
NaCl 08 11 (vv)
PRODUCCIOacuteN DE PELETS (escala Erlenmeier)
250 mL de
extracto
de malta
de 20 gL
a pH 45
1 mL
40 g pellets (peso
humedo)
Aprox
Peso humedopeso
seco = 26
40 g pellets (peso
humedo)L=15 g DCWL
75 mL de
solucion stock
de micelio
Separar el
micelio
A partir de los resultados anteriores seleccionamos
el hongo Trametes versicolor para el tratamiento de efluentes
por su facilidad en formar pellets
la agitacioacuten en cultivos sumergidos no afecta a la produccioacuten
enzimaacutetica
Morfologia-crecimiento mas adecuado
Productor de enzimas extracelulares MnP y Lacasa
Reactor con pellets de T versicolor fluidizados por pulsos de aire
Objetivo demostrar la relacioacuten entre tratamiento
(condiciones esteacuteriles) y produccioacuten enzimaacutetica
Eliminacioacuten de color (80) de lejias
negras de papelera
con Trametes versicolor
1 Efluente inicial 2 Efluente final 3 Efluente + Pellets final
1 2 3
Detoxificacioacuten de lejiacuteas negras por Phanerochaete
chrysosporium inmovilizado y pellets de Trametes
versicolor
Enzyme production (AUh)
0e+0 2e+4 4e+4 6e+4 8e+4 1e+5
Toxic
ity r
ed
uctio
n
0
1
2
3
4
5
6
Enzyme production (AUh)
0e+0 2e+4 4e+4 6e+4 8e+4 1e+5
Toxic
ity r
ed
uctio
n
0
1
2
3
4
5
6
Detoxification = AMnP 6E-05 + 08475
Detoxification = Alaccase 535E-5 + 00278
Aenzyme denotes the amount of enzyme produced (AUh) at the time
when detoxification was calculated
Correlacioacuten entre enzima extracelular y destoxificacioacuten
Ph crysosporium Relacioacuten CN para produccioacuten de MnP T versicolor Relacioacuten CN para produccioacuten de Lacasa
Pero NO correlacioacuten entre eliminacioacuten de color y produccioacuten enzimaacutetica
Enzimas extracelulares
bullEn que tipo de reacciones intervienen Oxidacioacuten hidroxilacioacuten etc bullComo atacan a las moleacuteculas Polimerizacioacuten despolimerizacioacuten rotura de enlaces rotura de anillos aromaacuteticos etchellip
Objetivo Estudio de la degradacioacuten de moleacuteculas y enzimas que intervienen
bullEstudios de degradacioacuten de colorantes textiles bullEstudios de degradacioacuten de disolventes clorados
bullEstudios de degradacioacuten de HAP
bullEstudios de degradacioacuten de contaminantes emergentes
Las aguas procedentes de la industria textil se caracterizan
Hoy en diacutea auacuten no se ha desarrollado un tratamiento bioloacutegico universal de depuracioacuten de aguas residuales textiles
Variedad de colorantes utilizados
Los colorantes son estructuras complejas poco biodegradables y muy estables
El estudio de nuevos tratamientos bioloacutegicos para estos efluentes es una opcioacuten interesante
En las EDAR los colorantes se adsorben sobre la biomasa causando problemas
LA INDUSTRIA TEXTIL y SU PROBLEMAacuteTICA AMBIENTAL
HONGOS
En los experimentos realizados se han conseguido rendimientos
de eliminacioacuten del color de hasta el 90
iquestCual es el mecanismo de eliminacioacuten del
colorante
bull bioadsorcioacuten
bull biotransformacioacuten
t inicial t final
Pelets de T versicolor + colorante Gris Lanaset G Tratamiento en discontinuo
Se ha determinado la capacidad del hongo ligninoliacutetico para degradar el colorante Gris Lanaset G (Mezcla de colorantes metaacutelicos de estructura y composicioacuten no disponible)
Biomass
Cr-dye +
Cr free
Cr-dye +
Cr free
Metal
desorption
FINAL
Cr-dye
Cr-dye +
Cr free
STEP2
Dye in biomass
Cr-dye
INITIAL
t= 0 h
Dye adsorbed
Cr-dye
Cr-dye
degradation
STEP 1
t= 1 ht= 45 d
S
O
L
I
D
P
H
A
S
E
L
I
Q
U
I
D
P
H
A
S
E
Dye
Dye
Dye
adsorption
Dye
Biomass
Cr-dye +
Cr free
Cr-dye +
Cr free
Metal
desorption
FINAL
Cr-dye
Cr-dye +
Cr free
STEP2
Dye in biomass
Cr-dye
INITIAL
t= 0 h
Dye adsorbed
Cr-dye
Cr-dye
degradation
STEP 1
t= 1 ht= 45 d
S
O
L
I
D
P
H
A
S
E
L
I
Q
U
I
D
P
H
A
S
E
Dye
Dye
Dye
adsorption
Dye
MECANISMO DE DEGRADACIOacuteN DEL COLOR
Mecanismo de degradacioacuten de colorantes por
los hongos ligninoliacuteticos
1ra etapa adsorcioacuten en la biomasa del hongo
2ordf etapa degradacioacuten intracelular
En este caso gracias al metal podemos demostrar que la
degradacioacuten tiene lugar en el interior del hongo o al menos parte
de ella
Cual es el papel del enzima extracelular
es la enzima extracelular que estamos midiendo (lacasa) la
responsable de la degradacioacuten
TRATAMIENTO COLORANTE GRIS LANASET G
DEGRADACIOacuteN DEL COLORANTE GRIS LANASET G CON TRAMETES VERSICOLOR
Medida de la enzima lacasa intracelular y extracelular
98 de eliminacioacuten de color a las 75 h
(57 debido a la adsorcioacuten Killed control)
Medio inicial (A) y final (B) del tratamiento
Peacutelets antes (B) y despueacutes del tratamiento (C) y peacutelets tentildeidos con colorante a t=1h (A)
Tiempo (h)
0 50 100 150 200 250 300
Lacasa e
xtr
acelu
lar
tota
l (U
A)
0
200
400
600
800
1000
1200
1400
1600
1800
2000
Lacasa intr
acelu
lar
tota
l (U
A)
0
40
80
120
160
200
240
280
Conc
colo
rante
(gl)
0
20
40
60
80
100
120
140
160
Conc
glu
cosa (
gl)
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
Activitat extracelular
Activitat intracelular
Colorante
Glucosa
Glu
cosa
(g
l)
Co
lora
nte
(m
gl)
DEGRADACIOacuteN DE COLORANTES TEXTILES
Antes de las 24h deteccioacuten de lacasa intracelular
Si la enzima lacasa es la responsable de la degradacion
Porque utilizar microorganismos y no enzimas
Es mas facil trabajar con enzimas que con
microorganismos
Se puede utilizar la dosis de enzima necesaria
Perohellip
Un unico enzima puede degradar todos los colorantes en un efluente
Los enzimas hasta donde llegan Degradantransformanmineralizan
Un unico enzima puede hacer lo mismo que un microorganismo que es
multienzimaacutetico
APLICACIOacuteN DEL PROCESO DE DECOLORACIOacuteN A DIFERENTES COLORANTES
RESULTADOS DE DEGRADACIOacuteN DE LOS COLORANTES AacuteCIDOS
Colorante Lanasyn Grey
(Azo complejo metaacutelico)
Alizarin Red S
(Antraquinoacutenico)
Acid Fuchsin
(Triarilmetano)
Decoloracioacuten 796 938 9998
Reduccioacuten Toxicidad 12 12 19
O
N
NH
C OEt
O
N
S
O
MeO
O
C
O
OEt
NH R
H+
Cr3+
N
N
R
OO
S O
O
Me
O
O
OH
SO3Na
NH2
SO3
C
H3C
H2N
NaO3S
NH2
SO3Na
DEGRADACIOacuteN DE COLORANTES TEXTILES
ESTUDI DEL PROCEacuteS DEGRADACIOacute DE COLORANTS TEgraveXTILS AMB EL FONG Trametes versicolor
COLORANT Trametes versicolor ENZIM 1210 UL
Nom comuacute Classificacioacute quiacutemica Decoloracioacute
24 i 100 h
Decoloracioacute
24h
Acid Fuchsin Trifenilmetagrave 98-99 28
Acid Green 16 Trifenilmetagrave 90-99 60 gt
24h
Alizarin Red S Antraquinogravenic 92-94 84
Amino Black 10 Diazo 96-99 93
Azocarmine B Quinoneimine 90-99 84
Basic Fuchsin Trifenilmetagrave 12-40 18
Brilliant Green 1 Trifenilmetagrave 55-93 90
Brilliant Green 20 Trifenilmetagrave 76-78 90
Burdeos Lanset B (mescla) 83-88 67
Gris Lanaset G (mescla) 92-98 35
Pardo Lanaset B (mescla) 64-81 60
Lanasyn Grey G Metagravelmiddotlic azoic 72-87 49
Methylene Blue Tiazina 14-28 37
Naphtol Yellow S Nitro 8-50-92 (240h) 0
Orange G Azo 97-99 87
Desactivacioacute enzimagravetica
DEGRADACIOacute DE COLORANTS comparacioacute fong vs enzim lacasa
Biodegradacioacute drsquoaltres famiacutelies de colorants
2D Graph 3
Tems (h)
0 20 40 60 80 100 120
Co
nc
en
tra
cioacute
co
lor
(mg
L)
0
20
40
60
80
100
120
140
160
Ac
tivit
at
(UL
)
0
20
40
60
80
100
120
140
Temps GLG (h) vs GLG (mgl)
Temps OG (h) vs OG (mgl)
Temps AF (h) vs AF (mgl)
Temps GLG-2 (h) vs GLG-2 (mgl)
Temps GLG (h) vs Activitat GLG (UA)
Temps OG (h) vs Activitat OG (UA)
Temps ARS (h) vs Activitat ARS (UA)
Temps GLG-2 (h) vs Activitat GLG-2 (UA) Temps ARS (h) vs ASR (mgl)
Temps AF (h) vs Activitat AF (UA)
DISCONTINUS REPETITS 24 hores
Gris Lanaset G co = 1556 mgL 946 decol
Orange G co = 1509 mgL 974 decol
Alizarin Red S co = 1425 mgL 874 decol
Acid Fuchsin co = 1370 mgL 982 decol
Gris Lanaset G co = 732 mgL 776 decol
Productes de degradacioacute del metabolisme del
fong per diferents famiacutelies de colorants
10 9 8 7 6 5 4 3 2 1 0 ppmLongitud dona (nm)
350 400 450 500 550 600 650
Absorb
agravencia
00
02
04
06
08
10
Temps 0 min
Temps 8 min
Temps 30 min
Temps 60 min
Temps 2h
Temps 4h
Temps 24h
0 min
4 h
24 h
60 min
2 h
30 min
8 min
N(CH2CH3)2
N(CH2CH3)2
BG1
CO2HCO2H
N(CH2CH3)2
CH3CHO
CH3CH(OH)2
CH3CO2H
NH(CH3CH2)2
+
SO4H-
Brilliant Green 1
N(CH2CH3)2
N(CH2CH3)2
BG1
CO2HCO2H
N(CH2CH3)2
CH3CHO
CH3CH(OH)2
CH3CO2H
NH(CH3CH2)2
+
SO4H-
N(CH2CH3)2
N(CH2CH3)2
BG1
CO2HCO2H
N(CH2CH3)2
CH3CHO
CH3CH(OH)2
CH3CO2H
NH(CH3CH2)2
+
SO4H-
NH(CH2CH3)2 + +
EL FONG EacuteS CAPACcedil DE DEGRADAR AgraveCID BENZOIC en 24 hores
H-RMN en liacutenea
Orange G
NH2CH2N
NH2
No subproductes
Acid Fuchsin
WRF
Citocromo P450
2 Lacasas
Lignina peroxidasa
Peroxidasa versaacutetil
MnP
1 Pero
xidasas
Enzimas modificadoras de lignina
Trametes versicolor
Enzimas extracelulares Enzimas intracelulares
Hidroxilacioacuten
Epoxidacioacuten
Reduccioacuten Desalquilacioacuten
Oxigenacioacuten
Ruptura C-C
Desmetilacioacuten
Hidroxilacioacuten Dipolimerizacioacuten fenoles
Oxidacioacuten alcoholes
El mecanismo de degradacioacuten de algunos contaminantes no esta ligado a la produccioacuten de los enzimas extracelulares sino al sistema intracelular Cytocromo P450 monooxigenasa
Identificacioacuten gen cyt P450 en P chrysosporium 1997 y en T versicolor 2002
Objetivo desarrollo de proceso
Reactor fludizado por pulsos de aire
Fong en forma de pegravelmiddotlets Biomassa fluiumlditzada per polsos drsquoaire Tordf ograveptima fong 25ordmC pH ograveptim fong 45 Nutrients (CN) y micronutrients Avaluacioacute activitat fuacutengica enzim lacasa Condicions esterils
Temps (d)
0 5 10 15 20
Glu
cosa
(gl)
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
Laca
sa (
UA
l)
0
250
500
750
1000
1250
1500
1750
2000
2250
Reducc
ioacute d
e c
olo
r (
)
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
Glucosa
Lacasa
Reduccioacute de color
TRH (h)
0 20 40 60 80 100 120
mg G
LG e
limin
ats
lmiddoth
0
5
10
15
20
25
30
Experimental
Normativa
Efecte del TRH
TRH 48 h
Temps (d)
0 5 10 15 20 25 30 35 40 45
Glu
cosa
(gl)
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
Laca
sa (
UA
l)
0
250
500
750
1000
1250
1500
1750
2000
2250
Reducc
ioacute d
e c
olo
r (
)
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
Glucosa
Lacasa
Reduccioacute de color
0
20
40
60
80
100
0 7 14 21 28 35 42 49 56 63P
erc
en
tatg
e d
e b
iom
as
sa
()
Temps (d)
gt42 dies
35 dies
28 dies
21 dies
14 dies
7 dies
0 dies
Estrategravegia purga i renovacioacute 13 de la
biomassa cada 7 dies
TRC 21 dies
decoloracions gt 90
distribucioacute drsquoedats constant
82 biomassa amb lt28 dies
Pegraverdua morfologiacutea dels pegravelmiddotlets lisis celmiddotlular
Tiempo (d)0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110
Glu
cosa
(gl)
0
1
2
3
4
5
6
7
8
Laca
sa (
UA
l)
0
500
1000
1500
2000
2500
3000
3500
4000
4500
5000
5500
Reducc
ioacuten d
e c
olo
r (
)
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
10068 525 59 72 4848
- Renovar la biomassa - Ni macro ni micronutrients - Glucosa qualitat industrial - Colorant no estegraveril
Formulacioacute del medi de cultiu
Seleccioacute del bioreactor
Escalat
Escalat de la produccioacute de biomassa
Produccioacute de pegravelmiddotlets clagravessica
Coll drsquoampolla
Cost medi (extracte de malta)
Limitacioacute en la produccioacute a escala Erlenmeyer
Objectius
Morfologia en forma de pelmiddotlets
Mida plusmn 3mm
Pasos experimentals
40 x
Biomassa gt 3 g DCWmiddotl-1
Morfologia adequada
280
598 0
50
100
150
200
250
300
Malt extract Defined medium
Co
st (
euromiddotK
g-1) Reduccioacute de cost 98
Escalat de la produccioacute de biomassa
La enzima lacasa es uno de los principales
catalizadores de la biodegradacioacuten pero no el uacutenico
responsable
El hongo degrada casi todos los colorantes
(algunos si estan en concentraciones subtoacutexicas)
La monitorizacioacuten de la produccioacuten enzimaacutetica y
consumo de glucosa son buenos indicadores de la
actividad metaboacutelica del hongo hay que
suministrar nutrientes para mantener la actividad
enzimaacutetica
El hongo puede degradar metabolitos resultantes
de la degradacioacuten que el enzima lacasa no puede
degradar
Algunas conclusiones
Porque utilizar microorganismos y no enzimas
si es mucho mas facil dosificar enzimas
los efluentes a tratar (liacutequidos o soacutelidos) contienen
una mezcla muy compleja de contaminantes no
podemos optimizar ni el enzima ni las condiciones
es difiacutecil que un enzima pueda degradar todos los
contaminantes presentes
en muchos casos los enzimas solo realizan un paso
de la transformacioacuten y se pueden formar TPs toacutexicos
o no biodegradables
el microorganismo es un sistema multienzimaacutetico
2010 20151985 1990 1995 2000 2005
Cronograma de los trabajos publicados en relacioacuten a biodegradacioacuten de contaminantes por hongos en medio liacutequido
Contaminantes emergentes
Pesticidas (DDT amp DDE)
PCBs HAPs Disolventes clorados
AR de produccioacuten Aceite de oliva
AR de la induacutestria del papel
Retardantes de llama (Bromados)
Faacutermacos
Filtros solares UV
Deteccioacuten faacutermacos en medio ambient
Colorantes sinteacuteticos Explosivos
TNT y nitroglicerina
AR de la industria textil
ASPECTOS GENERALES
A que se llama contaminantes emergentes
Productos considerados contaminantes actualmente pero no en el pasado presentes de forma constante en el medio ambiente a bajas concentraciones provocando problemas en el ecosistema y pendientes de ser regulados en un futuro proacuteximo
Entre ellos se incluyen los faacutermacos drogas de abuso productos asociados a la higiene y cuidado corporal retardantes de llama plaguicidashellip Caracteriacutesticas
alto consumo acumulacioacuten en el medio y organismos potencial disruptor endocrino toxicidadhellip
DEGRADACIOacuteN DE CONTAMINANTES EMERGENTES
EDAR
Mezcla de ldquocontaminantes emergentesrdquo
metabolitos
substancias conjugadas
EXCRECIOacuteNVERTIDO
Retenidos en los lodos
inalterados
transformados
Mineralizados
Transformados
Inalterados
Presencia en aguas subterraneas superficiales y
sedimentos
Presencia en suelos
efluente
influente
DEGRADACIOacuteN DE CONTAMINANTES EMERGENTES
bull 2005 la mayoriacutea de estudios realizados se centran en ndash Puesta a punto de meacutetodos analiacuteticos
ndash Deteccioacuten en aguas superficiales y subterraacuteneas
ndash Deteccioacuten en sistemas de tratamiento convencionales (EDARs)
ndash Deteccioacuten en efluentes de hospitales
bull Algunos estudios de degradacioacuten por bacterias en efluentes
bull Escasos (ninguno) estudios de degradacioacuten en lodos
DEGRADACIOacuteN DE CONTAMINANTES EMERGENTES
HONGOS
Cual es el principal problema que presenta estudiar su degradacioacuten
Las bajas concentraciones en que se encuentran y el
hecho de estar en matrices muy complejas dificulta
su deteccioacuten y cuantificacioacuten
Aplicacioacuten en matrices liquidas y soacutelidas
Matrices liacutequidas
Aguas residuales de hospital
Aguas residuales de la Vila Universitaria
Concentrado de un proceso de membranas
Aguas de un hospital veterinario
Matrices solidas
Lodos de depuradoras urbanas
Lodos de reactor MBR
37 Verlicchi et al J hydrology 2010 also WST 2010
erythromycin (antibiotic)
Iopromide (ICM)
ifosfamide (cytostatic)
Ibuprofen (analgesic)
Glucose
Therapeutic classes contrast media (ICM) heavy metals in a hospital effluentndash Comparison with an urban effluent
Hospital effluent Mean value
Urban effluent Mean value
Degradacioacuten de faacutermacos modelo e identificacioacuten de productos de transformacioacuten en condiciones esteacuteriles
Nos permite demostrar que el hongo es
el responsable de la degradacioacuten
Tratamiento de efluentes reales en condiciones no esteacuteriles Cuantificacioacuten de la eliminacioacuten de faacutermacos y ecotoxicidad
Tratamiento de efluentes por hongos Degradacioacuten de faacutermacos
38
EXPERIMENTOS IN VIVO PARA CUANTIFICAR DEGRADACIOacuteN
EXPERIMENTOS PARA DETERMINAR EL PAPEL DE LOS ENZIMAS
- In vitro Lacasa comercial
- In vivo Inhibidores del citocrom P450 (1-aminobenzotriazole)
ESTUDIO DE LA TOXICIDAD (Microtox regTest )
- Bacteria bioluminescente V ficheri
- EC50 a los 15 min Concentracioacuten que disminuye la luz emitida por la bacteria al 50
- Cuanto mas alta sea la EC50 menor es la toxicidad
ANAgraveLISIS DE FAgraveRMACOS EXTRACCIOacuteN EN FASE SOacuteLIDA i HPLC
IDENTIFICACIOacuteN DE SUBPRODUCTOS Servei RMN-UAB
(Medio + contaminante) (Medio + contaminante+ hongo inactivado)
Adsorcioacuten Degradacioacuten miacutenima
DEGRADACIOacuteN DE FAacuteRMACOS INDIVIDUALES
EC50
50
Cultiu en placa
Inoculacioacute dels Erlenmeyers
per a lrsquoobtencioacute de miceliObtencioacute del miceli
Homogeneiumltzacioacute amb NaCl 08 11 (vv)
Solucioacute stock de miceli
Inoculacioacute dels Erlenmeyers per lrsquoobtencioacute de pegravelmiddotletsObtencioacute de pegravelmiddotlets
Solucioacute stock de pegravelmiddotlets
7 dies6 dies
5 dies
inogravecul
Inoculacioacute del reactor
Cultiu en placa
Inoculacioacute dels Erlenmeyers
per a lrsquoobtencioacute de miceliObtencioacute del miceli
Homogeneiumltzacioacute amb NaCl 08 11 (vv)
Solucioacute stock de miceli
Inoculacioacute dels Erlenmeyers per lrsquoobtencioacute de pegravelmiddotletsObtencioacute de pegravelmiddotlets
Solucioacute stock de pegravelmiddotlets
7 dies6 dies
5 dies
inogravecul
Inoculacioacute del reactor
Cultiu en placa
Inoculacioacute dels Erlenmeyers
per a lrsquoobtencioacute de miceliObtencioacute del miceli
Homogeneiumltzacioacute amb NaCl 08 11 (vv)
Solucioacute stock de miceli
Inoculacioacute dels Erlenmeyers per lrsquoobtencioacute de pegravelmiddotletsObtencioacute de pegravelmiddotlets
Solucioacute stock de pegravelmiddotlets
7 dies6 dies
5 dies
inogravecul
Inoculacioacute del reactor
Cultiu en placa
Inoculacioacute dels Erlenmeyers
per a lrsquoobtencioacute de miceliObtencioacute del miceli
Homogeneiumltzacioacute amb NaCl 08 11 (vv)
Solucioacute stock de miceli
Inoculacioacute dels Erlenmeyers per lrsquoobtencioacute de pegravelmiddotletsObtencioacute de pegravelmiddotlets
Solucioacute stock de pegravelmiddotlets
7 dies6 dies
5 dies
inogravecul
Inoculacioacute del reactor
Cultiu en placa
Inoculacioacute dels Erlenmeyers
per a lrsquoobtencioacute de miceliObtencioacute del miceli
Homogeneiumltzacioacute amb NaCl 08 11 (vv)
Solucioacute stock de miceli
Inoculacioacute dels Erlenmeyers per lrsquoobtencioacute de pegravelmiddotletsObtencioacute de pegravelmiddotlets
Solucioacute stock de pegravelmiddotlets
7 dies6 dies
5 dies
inogravecul
Inoculacioacute del reactor
Cultiu en placa
Inoculacioacute dels Erlenmeyers
per a lrsquoobtencioacute de miceliObtencioacute del miceli
Homogeneiumltzacioacute amb NaCl 08 11 (vv)
Solucioacute stock de miceli
Inoculacioacute dels Erlenmeyers per lrsquoobtencioacute de pegravelmiddotletsObtencioacute de pegravelmiddotlets
Solucioacute stock de pegravelmiddotlets
7 dies6 dies
5 dies
inogravecul
Inoculacioacute del reactor
Control abioacutetico Control inactivado Experimental (Medio + contaminante+hongo activo)
Idaea-CSIC ICRA
Ketoprofeno
Eliminacioacute del 100
Metabolits hidroxilats
Perfil de concentracioacute de subproductes del ketoprofen
DEGRADACIOacuteN DE FAacuteRMACOS MODELO
IOPROMIDE degradation in Erlenmeyer flasks by
T versicolor pellets Time course degradation of Iopromide
added at approximately 12 mg L-1 Symbols non-inoculated controls ()
experimental cultures () heat-killed
controls () glucose () and laccase
activity (loz)
62 degradation is
observed after 7days of
exposure and remains
constant until the end of
the experiment
Toxicity by Microtox bioassay
Time EC50 ()
Non-biotic control 2
15min 2
8h 1
1d 43
4d 66
7d 87
12d 110
High toxicity at initial time
(EC50 2) Toxicity decreases
over time
Gros et al 2014 Water Research
Degradacioacuten de farmacos en aguas residuales
en bioreactor
CONDITIONS
Sterile effluent
No sterile
Batch
Continuous
Nutrients addition
Non-nutrients addition
Fluidized bed bioreactors 15
and 10 L
Air pulses
T versicolor in form of pellets
pH (45) and temperature (25ordmC)
control
MONITORING
Pharmaceuticals degradation
Acute toxicity (Microtox)
Laccase glucose etc
101
1-ep
oxyC
BZ
2-Hyd
roxy
CBZ
Cipro
floxa
cin
50
100
150
200
250
Inicial
15 min
6 h
1 d
2 d
5 d
8 d
Cef
alex
in
Ibup
rofe
n
Aceta
minop
hen
Azitro
micin
1
2
3
4
Ketop
rofe
n
Propr
anolol
Cita
lopr
am
Car
bamaz
epine
Acridon
e
Con
cen
tracioacute
(micro
g L
-1)
000
003
006
009
012
RESULTADOS AGUAS RESIDUALES URBANAS (Vila Universitaria de la UAB)
Tratamiento no esteril en batch
Eliminacioacuten completa del 70 de los faacutermacos detectados
Inicial
15 min
6 h
1 d
2 d
5 d
8 d
TRATAMIENTO DE EFLUENTES
Comparacioacuten de la eliminacioacuten de los faacutermacos por el
hongo versus lodos activados (bibliografia)
Grup Fagravermac Concentracioacute
(microg L-1)
Eliminacioacute estegraveril
()
Eliminacioacute no estegraveril
()
Eliminacioacute per llots activats
() Analgegravesics Acetaminofen 387 100 100 82-99
Ibuprofen 1261 100 100 82-99 Ketoprofen lt048 35 100 lt50 Codeina 002 100 - lt82 Antibiogravetics Azitromicin 431 - 100 lt40
Ciprofloxacin 8471 - 35 50-96 (adsorcioacute) Cefalexin 059 - -51 96 β-blockers Propanolol 006 - 100 59-70 Psiquiatrics Carbamazepina 07 -37 Augmenta lt20 Augmenta
1011- epoxy CBZ 755 100 79 - 2-Hydroxy CBZ 1638 46 100 -
Acridone 101 100 Augmenta - Citalopram 01 100 100 -
RESULTADOS AGUAS RESIDUALES URBANAS
TRATAMIENTO DE EFLUENTES
Porcentajes de eliminacioacuten superiores en el tratamiento por hongos
Problema cuantificacioacuten inicial de carbamazepina conjugacioacuten
Ace
tam
inop
hen
Ibup
rofen
Ket
opro
fen
Nap
roxe
n
Salicylic a
cid
Cod
eine
Phe
nazo
ne
Dex
amet
haso
ne
Diclofena
c
Piro
xica
m
Co
nce
ntr
atio
n (
microg
L-1
)
00
05
10
15
20
25
30
500
1000
1500
Initial
30 min
5 h
1 d
2 d
5 d
8 d
50
Tratamiento no esteacuteril Analgeacutesicos
RESULTADOS AGUAS RESIDUALES DE HOSPITAL
TRATAMIENTO DE EFLUENTES
46
Cipro
floxa
cin
Oflo
xacin
Clarit
hrom
ycin
Sulfam
etho
xazo
le
Azith
rom
ycin
Met
ronida
zole
Met
ronida
zole-O
H
Trim
etho
prim
Dim
etrid
azole
Ron
idaz
ole
Co
nce
ntr
atio
n (
microg
L-1
)
00
05
10
15
20
25
30
35
40
100
150
200
250
Initial
30 min
5 h
1 d
2 d
5 d
8 d
RESULTADOS AGUAS RESIDUALES DE HOSPITAL
Tratamiento no esteacuteril Antibioacuteticos
TRATAMIENTO DE EFLUENTES
101
1-ep
oxy
CBZ
2-Hyd
roxy
CBZ
Car
bam
azep
ine
Acr
idon
e
Lora
zepa
m
Cita
lopr
am
Ven
lafaxine
Pra
vast
atin
Olanz
apine
Ser
tralin
e
Fluox
etine
Par
oxet
ine
Co
nce
ntr
atio
n (
microg
L-1
)
000
025
050
075
100
400800
120016002000
Initial
30 min
5 h
1 d
2 d
5 d
8 d
RESULTADOS AGUAS RESIDUALES DE HOSPITAL
Tratamiento no esteacuteril Faacutermacos de uso psiquiaacutetrico
TRATAMIENTO DE EFLUENTES
Ben
zotri
azole
OP2E
O
Eth
ylpa
rabe
n
Pro
pylpar
aben
BPA
OP
Con
cen
tration
(micro
g L
-1)
0
2
4
6
8
10
20
30
40
50
60
RESULTADOS AGUAS RESIDUALES DE HOSPITAL
Tratamiento no esteacuteril Compuestos disruptores endocrinos
70 eliminacioacute
TRATAMIENTO DE EFLUENTES
Famiacutelia faacutermacos Tratamiento esteacuteril Tratamiento no esteacuteril
Carga inicial (microg)
Eliminacioacuten ()
Carga inicial (microg)
Eliminacioacute ()
Analgegravesics 1475 180 993 1511 179 988 Antibiogravetics 569 69 861 239 28 908 Cafeiumlna 757 92 79 1490 177 384 EDC 124 15 813 704 84 744 Iopromida 1046 128 755 4197 498 340 Altres fagravermacs 557 68 862 177 21 863 Psiquiagravetrics 3658 447 937 108 13 954 Cantidad total 8185 100 832 8427 100 533
Tratamiento adecuado para degradar faacutermacos en efluents de hospital
Siguiente objetivo Tratamiento en continuo de efluentes
RESULTADOS AGUAS RESIDUALES DE HOSPITAL
TRATAMIENTO DE EFLUENTES
Fungal inoculated (I)
34 Non-sterile continuous treatments of ROC and VHW
Non-inoculated (NI)
Non-sterile continuous
treatments of real effluents
VHW treatment
(
) Glucose concentration
(
) COD
(
) Laccase activity
(darr) Fungal biomass partial renovation
(mdash) Glucose addition rate
2 HRT studied
Decrease in laccase activity even with partial biomass renovation
Fungal inoculated (I)
Casas et al 2013 Env Technol 34 113
Glucose 026 g g DCW d
Ammonium 12 mg g DCW d
No glucose accumulation
Need for nutrients
Previous studies in synthetic
media and sterile conditions
CRT
Blaacutenquez et al 2006 Water Res 40 1650
CRT 21 days
13 biomass renovation every 7 days
CRT of 15 days
34 Non-sterile continuous treatments of ROC and VHW
Marina Badia Fabregat December 5th 2014 PhD Thesis
Que es lo que sucede
Se muere el hongo aunque estamos renovando la
biomasa no hay suficiente hongo
No hay degradacioacuten
52
Marina Badia Fabregat December 5th 2014 PhD Thesis
VHW treatment (2)
34 Non-sterile continuous treatments of ROC and VHW
NH4+ addition
PhACs removal
Fungal inoculated (I)
Non-inoculated (NI)
(
) Wastewater (Influent)
(
) Reactor effluent
The analyses have
been performed by
34 Non-sterile continuous treatments of ROC and VHW
Microbial community assessment (DGGE)
Marina Badia Fabregat December 5th 2014 PhD Thesis
Time
34 Non-sterile continuous treatments of ROC and VHW
Trametes versicolor
Candida spp
Fusarium solani
Unknown
T versicolor survived until the end of the treatment
laccase activity is not a good indicator
ESCENARIOS DE GESTIOacuteN DE EFLUENTES DE HOSPITAL
EDAR
No eliminacioacuten
de faacutermacos
Dilucioacuten en
el efluente
urbano
Aguas
urbanas
Fong
No eliminacioacuten
de DQO
Hongo Aguas
urbanas
EDAR
HOSPITAL
Srsquoha comprovat la capacitat de T versicolor per degradar fagravermacs
Badiacutea-Fabregat et al 2014 Rodriacuteguez-Rodriacuteguez et al 2014 Cruz-Moratoacute et al 2013
Tractament en continu drsquoHWW amb T versicolor en reactor
Inconvenients al tractament drsquo
aiguumles drsquohospitals reals
- Necessitat drsquoaddicionar nutrients - Competegravencia amb bacteris
Possibles solucions Estrategravegies
- Pretractament de lrsquoefluent - Altres configuracions de reactors - Canvi en la font de carboni
Posada a punt del sistema TRH Relacioacute QRQL
Tractament en continu drsquoHWW amb T versicolor en reactor
Alternativa filtre percolador amb T versicolor pre-crescut sobre fusta
1 2 3
4
5
6
7
1 Tanc drsquoalimentacioacute 2 Tanc de mescla 3 Tanc drsquoeluents de
sortida 4 Bomba de recirculacioacute 5 Bioreactor 6 Entrada drsquoaire 7 Controlador de pH
TRH 3d
QL
QR
QL
Tractament en continu drsquoHWW amb T versicolor en reactor
Alternativa filtre percolador amb T versicolor pre-crescut sobre fusta
Desenvolupament processos
Efluent hospital
real (HWW)
Aiguumles residuals urbanes
(UWW)
Trametes versicolor
T versicolor crescut sobre fusta
Filtre percolador amb T versicolor crescut sobre fusta
Microalgues Degradacioacute a
escala Erlenmeyer Fotobioreactor FBR
Degradacioacute drsquohormones i fagravermacs per microalgues
bull Degradacioacute drsquohormones del digestat drsquoun DA dopat amb E2 i EE2 amb les algues S capricornutum i C reinhardtii creixement i degradacioacute
No efecte togravexic de les hormones sobre les algues
Utilitzacioacute de digestat de llots per creixer
S capricornutum
S capricornutum
Selenastrum
capricornutum
Chlamydomonas
reinhardtii
E2 () EE2 () E2 () EE2 ()
24h 7d 24
h
7d 24h 7d 24
h
7d
B 47 88 30 60 89 100 26 100
C 2 46 0 41 27 86 6 71
G 91 100 27 95 98 100 28 76
Degradacioacute drsquohormones i fagravermacs per microalgues
bull Identificacioacute productes de degradacioacute drsquoE2 i EE2
bull Es detecten diferents productes de degradacioacute drsquoE2 i EE2 bull Majoritagraveriament productes de fotodegradacioacute bull Alguns directament relacionats amb la biodegradacioacute per part de les algues
E2 TP1 EE2 TP2
OH
HO
O
OH
HO
OH
Toilet sewage
1st settler (1m3)
2nd settler (1m3)
Wastewater pump
Wastewater PBR inlet
1
2
3
4
5
Algaebacteria consortia
Fotobioreactor de tractament
drsquo UrbanWW despres de
decantacioacute
Volum 1000L
Semiobert
Tubs plastic transparent
Tractament drsquoUrbanWW i eliminacioacute de PhACs en FBR
100L aigua del llac
Can Borrell Lake (StCugat)
900L U WW
Plagrave drsquooperacioacute del FBR
Tractament drsquoUWW i eliminacioacute de PhACs en FBR
Estat Estacionari - PhACs - Biodiversitat
303 mgL
265 mgL
155 mgL
Irradiacioacute solar darr Temperatura darr
TSSdarr Biomassa
pH augmenta amb lrsquoactivitat fotosintegravetica (consum CO2)
pH disminueix a la nit amb la respiracioacute
Tractament drsquoUWW i eliminacioacute de PhACs en FBR
pH
Entrada - COD=365 mgL - N-NH4
+=79 mgL - PT=17 mgL
COD N-NH4
+
PT
Paragravemetre Periacuteode I Periacuteode II Periacuteode III
DQO () 83 61 41
N-NH4+ () 86 99 80
PT () 54 89 75
Eliminacioacute de nutrients
Tractament drsquoUWW i eliminacioacute de PhACs en FBR
67
Napro
xen
Ibupro
fen
Aceta
min
ophen
Salic
ylic
acid
Keto
pro
fen
Azithro
myc
in
Cip
rofloxacin
Ofloxacin
Ery
thro
myc
in
Hyd
rochlo
roth
iazid
e
Furo
sem
ide
Codein
e
Lora
zepam
Ate
nolo
l
Dilt
iazem
Alp
razola
m
Paro
xetine
Co
nce
ntr
atio
n (
ngL
)
0
2000
4000
6000
8000
10000
12000
24000
30000
36000
42000
48000
54000
60000
Outlet
Inlet
Napro
xe
n
Ibupro
fen
Ace
tam
inophen
Salic
ylic
acid
Keto
pro
fen
Azithro
myc
in
Cip
rofloxa
cin
Ofloxa
cin
Ery
thro
myc
in
Hyd
roch
loro
thia
zid
e
Furo
se
mid
e
Codein
e
Lora
zepam
Ate
nolo
l
Dilt
iazem
Alp
razola
m
Paro
xe
tine
Concentr
ation (
ngL
)
0
2000
4000
6000
8000
10000
12000
24000
30000
36000
42000
48000
54000
60000
Outlet
Inlet
Antiinflamatoris Eliminacioacute gt85
Antibiogravetics Eliminacioacute gt 67
Antidepressius Eliminacioacute gt87
β-bloquejants Eliminacioacute gt86
Altres (ngL) Diuregravetics gt44 Bloquejants de canal lent gt72
Concentratioacute PhACs entrada
Concentratioacute PhACs sortida
TRH=8 d Estat estacionari
TRH=12 d Estat estacionari
48-54 μgL
24-54 μgL
4-10 μgL
2-4 μgL
4-6 μgL
ngL
ngL
8-10 μgL
4-10 μgL
ngL
ngL
PhACs
Tractament drsquoUWW i
eliminacioacute de PhACs en FBR
Valoritzacioacute de biomassa algal mitjanccedilant pretractament enzimagravetic i DA
Digestion time (days)
0 10 20 30 40 50
Meth
ane
yie
ld (
mL C
H4g
VS
)
0
50
100
150
200
250
Time (d) vs Microalgal control
Time (d) vs T control
Time (d) vs Cellulase
Time (d) vs Mix
Mix enzimagravetic Celmiddotlulasa
Biomassa microalgal + Control
Mix enzimagravetic 217 mL CH4g VS
Celmiddotlulasa 203 mL CH4g VS
Microalgues 188 mL CH4g VS
Mix enzimagravetic millora la produccioacute de metagrave
Brou fuacutengic + microalgues Control de brou fuacutengic
Lacasa + microalgues biomassa microalgal Control de lacasa
Brou fuacutengic 210 mL CH4
Lacasa 40 mL CH4
Produccioacute de biogas amb enzims no especiacutefics
Microalgues 38 mL CH4
Produccioacute de biogas amb enzims especiacutefics
Brou fuacutengic millora la produccioacute de metagrave
Projecte de colmiddotlaboracioacute entre el Consorci per a la Gestioacute de Residus del Valles Oriental i el grup de recerca Biorem UAB (2014SGR476) dins del
marc del programa de Doctorats Industrials de la Generalitat de Catalunya
Bioremediacioacute ldquoin siturdquo drsquoaquumliacutefers contaminats per compostos
organoclorats
Projecte de colmiddotlaboracioacute entre Litoclean i el grup de recerca Biorem UAB (2014SGR476) dins del marc del programa de Doctorats
Industrials de la Generalitat de Catalunya
Decloracioacute drsquoorganoclorats mitjanccedilant bacteris dehalorespiradors
1 Tecnologia consolidada amb centenars de casos drsquoaplicacioacute amb egravexit 2 Transformacioacute de productes organoclorats togravexics a innocus 3 Compatible amb altres megravetodes de remediacioacute 4 Disminucioacute del temps de remediacioacute de lrsquoaquumliacutefer i costos associats 5 Tecnologia meacutes econogravemica que tractaments fisico-quiacutemics 6 Potencialment pot eliminar els cloroalcans a concentracions le 0005 mgL 7 Percepcioacute social
PRINCIPALS AVANTATGES BIOREMEDIACIOacute
o Marc del projecte
Aplicacioacute de metodologies de Bioremediacioacute per via anaerogravebia en tres
emplaccedilaments afectats per la presencia de compostos organoclorats Cada un drsquoaquests tres emplaccedilaments constaragrave de les seguumlents fases
bull Fase 1 anagravelisis al laboratori a) Caracteritzacioacute de lrsquoemplaccedilament b) Assaig de laboratori Microcosmos
bull Fase 2 assaig in-situ
o Fase drsquoimplantacioacute A partir dels resultats obtinguts aplicacioacute de metodologia a lrsquoemplaccedilament estudiat per part de Litoclean
PCE TCE cis DCE
Caracteriacutestiques de lrsquoemplaccedilament
bull Emplaccedilament contaminat per un abocament controlat i finit de Percloretilegrave (PCE) en una parcelmiddotla amb activitat industrial
bull Respiren compostos orgagravenics clorats i els transformen a molegravecules menys clorades
bull Anaerobis estrictes bull Es poden trobar als aquumliacutefers contaminats bull El grup Biorem UAB (2014SGR476) disposa de diferents liacutenies de cultius de
bacteris decloradors amb capacitat per detoxificar un ampli ventall drsquoorganoclorats
bull Trueba-Santiso et al 2017 Sci
Total Environ 581-582 pp 640-
648
bull Mortan et al 2017 J Hazard
Mat In press
Dhg Dehalogenimonas
Dhc Dehalococcoides
Dhb Dehalobacterium
Diclorometagrave Agravecid acegravetic Agravecid fogravermic
+ Dhb
C C
H
H
H
H
Etegrave
C C
Cl
H
Cl
H
C C
H
Cl
Cl
H
C C
H
H
H
Cl
cis- i trans- DCE VC
Dhc Dhc
Dhc
C C
Cl
Cl
Cl
H
TCE
C C
C lC l
C l C l
P C E
Dhc
PCE
C
Cl
Cl
C
Cl
Cl
H H C
Cl
Cl
C
Cl
H
H H
1122-TeCA 112-TCA
Dhg Dhg
Abiogravetic
CC
HCl
HCl
HH
12-DCA
Dhg
12-DCA
Bacteris dehalorespiradors
Les poblacions bacterianes
autogravectones poden transformar els
contaminants fins a compostos innocus
Les condicions drsquoaquests aquumliacutefers soacuten adequades per
eliminar els compostos
organoclorats amb bacteris
dehalorespiradors
1 Anagravelisi dels paragravemetres
de camp
Bioestimulacioacute
2 Deteccioacute de lrsquoactivitat
decloradora
Atenuacioacute natural
monitoritzada
Bioaugmentacioacute Fase
2
Pregunta 1a Pregunta 2a
La poblacioacute bacteriana a lrsquoaquumliacutefer
eacutes suficient per completar el proceacutes de descontaminacioacute de forma natural
Pregunta 3a
Fase 1
Cultius anaerobis i anagravelisi de metabogravelits
Mostreig drsquoaigua del pou amb
sediments fins
Preparacioacute dels cultius en cambra
anaerogravebia
Incubacioacute dels cultius en cambra
climatitzada
Anagravelisi de metabogravelits per
cromatografia de gasos Mostres de
laquumliacutefer +
Substrat orgagravenic (candidats per
bioestimulacioacute)
1 Nomeacutes mostra 2 + Metanol i etanol 3 + Producte comercial 4 + Lactat
Concentracioacute de cloroetens
2 Deteccioacute de lrsquoactivitat decloradora
Fase 1
La biodegradacioacute eacutes completa (etegrave)
La bioestimulacioacute eacutes efectiva
La decloracioacute meacutes ragravepida eacutes amb lactat
PCE
TCE
cis- DCE
CV Etegrave
trans- DCE
0
5
10
15
20
25
30
35
0 50 100 150 200
Co
nce
ntr
atio
n (
microM
)
Day
0
2
4
6
8
10
0 50 100 150 200
Day
Mostra aigua nomeacutes (control)
Mostra aigua + etanol metanol
Mostra aigua + producte comercial
Mostra aigua + lactat
Resultats per a un pou
Cultius anaerobis i anagravelisi de metabogravelits
Fase 1
0
5
10
15
20
25
30
35
0 50 100 150 200Day
+ TCE
0
10
20
30
40
50
60
70
0 50 100 150 200
Day
+ TCE
2 Deteccioacute de lrsquoactivitat decloradora
TCE
cis-DCE
trans-DCE
Cloruro de vinilo Etileno
CC
Cl
Cl Cl
Cl
PCE
CC
Cl
H H
Cl
CC
H
ClH
Cl
CC
Cl
H
H
H
CC
H
H H
H
CC
Cl
Cl H
Cl
Deteccioacute i identificacioacute dels bacteris i enzims responsables de la degradacioacute completa
Tegravecniques moleculars (PCR)
Fase 1
Dehalobacter Desulforomonas
Sulfurospirillum Geobacter Desulfitobacterium
Desulfitobacterium
Dehalococcoides
pceA
tceA tceA bvcA
vcrA
2 Deteccioacute de lrsquoactivitat decloradora
Clorur de
vinil
Etegrave
Ma
rca
do
r
C+
Dh
c
Pou
C-
Dh
c
Assaig in situ per BIOESTIMULACIOacute
Fase 2
Injeccioacute i monitoritzacioacute bull Injeccioacute drsquoestimulant segons
conclusions de lrsquoassaig de laboratori (Lactat comercial) en les concentracions de diseny
bull Injeccioacute de traccedilador (fluoresceiumlna)
PCE TCE
cis-DCE
trans-DCE
CV Ethene 0
5
10
15
20
25
30
-1 19 39 59 79
Co
nce
ntr
atio
n (
mg
L)
Day
Chlorinated ethenes Lactate and fermenting products
Well PZ-1
Lactate Pyruvate
Acetate Formate
Potencial Redox
0
1
2
3
4
5
-1 19 39 59 79
Co
nce
ntr
atio
n (
mg
L)
Day
0
500
1000
1500
2000
2500
-1 19 39 59 79Day
0
10000
20000
30000
40000
50000
60000
70000
-1 19 39 59 79Day
-100
0
100
200
300
400
500
-1 19 39 59 79
OR
P (
mV
)
Day
PZ2
82
Chlorinated ethenes Lactate and fermenting products
Well PZ-2
Direct injection of lactate (MW-PZ2) Monitoring Wells PZ2 PZ1 PZ3 MW6 PZ22 PZ6 and ProfA
Conclusions de la Fase 2 (assaig in situ)
Els resultats de la Fase 1 soacuten vagravelids per decidir quin tractament de bioremediacioacute seguir a la Fase 2
El lactat estimula la degradacioacute
bull Augmenta la velocitat de decloracioacute bull Proporciona acetat i hidrogen als bacteris bull Consumeix lrsquooxigen present bull Disminueix el potencial redox
Es confirma la presegravencia de bacteris dehalorespiradors autogravectons i actius
Es detecta degradacioacute de PCE i transformacioacute a compostos menys clorats
A partir dels resultats obtinguts durant les dues fases es dissenyaragrave i es proposaragrave lrsquoexecucioacute drsquoun proceacutes de bioremediacioacute anaerogravebia estimulada aplicant la metodologia establerta
84
Gragravecies
Grup de recerca BioremUAB (teresavicentuabcat)
Tratamiento bioloacutegico de aguas residuales industriales
- Antecedentes Digestioacuten Anaerobia de aguas residuales biodegradables - Finals antildeos 80 tratamiento bioloacutegico de efluentes industriales ldquotoacutexicosrdquo
HONGOS
Que hongos Que sabiacuteamos de ellos en 1990 Muy poco
Se estima que existen mas de 15 millones de especies de hongos y se han descrito menos de 100000 Los hongos se han definido como eucariotas heteroacutetrofos que tiacutepicamente desarrollan un cuerpo ramificado (hifas) con propiedades absortivas tubular que estaacute adaptado para entornos heterogeacuteneos
ASPECTOS GENERALES
Lacasa Peroxidasas LiP MnP VP
Citocromo P450
Biodegradar contaminantes xenobioacuteticos y recalcitrantes
Extracelular
Intracelular
Trametes versicolor
Los hongos white-rot crecen sobre la madera y degradan la lignina
Sistema enzimaacutetico no especiacutefico
Phanerochaete chrysosporium
Irpex lacteus
5
Process for the decolorization of pulp mill bleach plant effluent Patent number 4420369 Filed February 25 1982 Issued December 13 1983 Assignee The United States of America as represented by the Secretary of Agriculture Inventors David C Eaton Thomas K Kirk Hou-min Chang
Process of degrading chloro-organics by white-rot fungi US 4554075 A
Nuacutemero de solmiddotlicitud US 06614980
Data de publicacioacute 19 Nov 1985
Data de presentacioacute 29 Maig 1984
Data de prioritat 29 Maig 1984
Estat de la taxa Pagades
Inventors Hou-Min Chang Thomas W Joyce Thomas K Kirk Van-Ba Huynh
Cessionari original North Carolina State University
Efluentes lejiacuteas negras de
papelera (en esteril)
decoloracioacuten
detoxificacioacuten
contenido en fenoles
Lejiacuteas negras Phanerochaete chrysosporium y Trametes
versicolor
Antecedentes Kirk trabajos publicados y patentes
Seguimiento enzimaacutetico
Efluentes liacutequidos lejiacuteas negras de papelera y alpechin
REACTORES
Tanque agitado micelio crecimiento disperso Problemas operacionales
Lecho fluidizado Pellets Todos los hongos forman pellets
Lecho fijo Hongo inmovilizado Problemas operacionales
Produccioacuten de biomasa fuacutengica morfologia en funcion de la aplicacioacuten-reactor
OBJETIVO
Cultiu en placa
Inoculacioacute dels Erlenmeyers
per a lrsquoobtencioacute de miceliObtencioacute del miceli
Homogeneiumltzacioacute amb NaCl 08 11 (vv)
Solucioacute stock de miceli
Inoculacioacute dels Erlenmeyers per lrsquoobtencioacute de pegravelmiddotletsObtencioacute de pegravelmiddotlets
Solucioacute stock de pegravelmiddotlets
7 dies6 dies
5 dies
inogravecul
Inoculacioacute del reactor
Cultiu en placa
Inoculacioacute dels Erlenmeyers
per a lrsquoobtencioacute de miceliObtencioacute del miceli
Homogeneiumltzacioacute amb NaCl 08 11 (vv)
Solucioacute stock de miceli
Inoculacioacute dels Erlenmeyers per lrsquoobtencioacute de pegravelmiddotletsObtencioacute de pegravelmiddotlets
Solucioacute stock de pegravelmiddotlets
7 dies6 dies
5 dies
inogravecul
Inoculacioacute del reactor
Medio agar (15gL)
Extracto de malta
(20 gL)
135 rpm durante
6 dias y a 25 ordmC
150 mL de extracto de
malta de 20 gL a pH
45
135 rpm
durante 5 dias
y a 25 ordmC
NaCl 08 11 (vv)
PRODUCCIOacuteN DE PELETS (escala Erlenmeier)
250 mL de
extracto
de malta
de 20 gL
a pH 45
1 mL
40 g pellets (peso
humedo)
Aprox
Peso humedopeso
seco = 26
40 g pellets (peso
humedo)L=15 g DCWL
75 mL de
solucion stock
de micelio
Separar el
micelio
A partir de los resultados anteriores seleccionamos
el hongo Trametes versicolor para el tratamiento de efluentes
por su facilidad en formar pellets
la agitacioacuten en cultivos sumergidos no afecta a la produccioacuten
enzimaacutetica
Morfologia-crecimiento mas adecuado
Productor de enzimas extracelulares MnP y Lacasa
Reactor con pellets de T versicolor fluidizados por pulsos de aire
Objetivo demostrar la relacioacuten entre tratamiento
(condiciones esteacuteriles) y produccioacuten enzimaacutetica
Eliminacioacuten de color (80) de lejias
negras de papelera
con Trametes versicolor
1 Efluente inicial 2 Efluente final 3 Efluente + Pellets final
1 2 3
Detoxificacioacuten de lejiacuteas negras por Phanerochaete
chrysosporium inmovilizado y pellets de Trametes
versicolor
Enzyme production (AUh)
0e+0 2e+4 4e+4 6e+4 8e+4 1e+5
Toxic
ity r
ed
uctio
n
0
1
2
3
4
5
6
Enzyme production (AUh)
0e+0 2e+4 4e+4 6e+4 8e+4 1e+5
Toxic
ity r
ed
uctio
n
0
1
2
3
4
5
6
Detoxification = AMnP 6E-05 + 08475
Detoxification = Alaccase 535E-5 + 00278
Aenzyme denotes the amount of enzyme produced (AUh) at the time
when detoxification was calculated
Correlacioacuten entre enzima extracelular y destoxificacioacuten
Ph crysosporium Relacioacuten CN para produccioacuten de MnP T versicolor Relacioacuten CN para produccioacuten de Lacasa
Pero NO correlacioacuten entre eliminacioacuten de color y produccioacuten enzimaacutetica
Enzimas extracelulares
bullEn que tipo de reacciones intervienen Oxidacioacuten hidroxilacioacuten etc bullComo atacan a las moleacuteculas Polimerizacioacuten despolimerizacioacuten rotura de enlaces rotura de anillos aromaacuteticos etchellip
Objetivo Estudio de la degradacioacuten de moleacuteculas y enzimas que intervienen
bullEstudios de degradacioacuten de colorantes textiles bullEstudios de degradacioacuten de disolventes clorados
bullEstudios de degradacioacuten de HAP
bullEstudios de degradacioacuten de contaminantes emergentes
Las aguas procedentes de la industria textil se caracterizan
Hoy en diacutea auacuten no se ha desarrollado un tratamiento bioloacutegico universal de depuracioacuten de aguas residuales textiles
Variedad de colorantes utilizados
Los colorantes son estructuras complejas poco biodegradables y muy estables
El estudio de nuevos tratamientos bioloacutegicos para estos efluentes es una opcioacuten interesante
En las EDAR los colorantes se adsorben sobre la biomasa causando problemas
LA INDUSTRIA TEXTIL y SU PROBLEMAacuteTICA AMBIENTAL
HONGOS
En los experimentos realizados se han conseguido rendimientos
de eliminacioacuten del color de hasta el 90
iquestCual es el mecanismo de eliminacioacuten del
colorante
bull bioadsorcioacuten
bull biotransformacioacuten
t inicial t final
Pelets de T versicolor + colorante Gris Lanaset G Tratamiento en discontinuo
Se ha determinado la capacidad del hongo ligninoliacutetico para degradar el colorante Gris Lanaset G (Mezcla de colorantes metaacutelicos de estructura y composicioacuten no disponible)
Biomass
Cr-dye +
Cr free
Cr-dye +
Cr free
Metal
desorption
FINAL
Cr-dye
Cr-dye +
Cr free
STEP2
Dye in biomass
Cr-dye
INITIAL
t= 0 h
Dye adsorbed
Cr-dye
Cr-dye
degradation
STEP 1
t= 1 ht= 45 d
S
O
L
I
D
P
H
A
S
E
L
I
Q
U
I
D
P
H
A
S
E
Dye
Dye
Dye
adsorption
Dye
Biomass
Cr-dye +
Cr free
Cr-dye +
Cr free
Metal
desorption
FINAL
Cr-dye
Cr-dye +
Cr free
STEP2
Dye in biomass
Cr-dye
INITIAL
t= 0 h
Dye adsorbed
Cr-dye
Cr-dye
degradation
STEP 1
t= 1 ht= 45 d
S
O
L
I
D
P
H
A
S
E
L
I
Q
U
I
D
P
H
A
S
E
Dye
Dye
Dye
adsorption
Dye
MECANISMO DE DEGRADACIOacuteN DEL COLOR
Mecanismo de degradacioacuten de colorantes por
los hongos ligninoliacuteticos
1ra etapa adsorcioacuten en la biomasa del hongo
2ordf etapa degradacioacuten intracelular
En este caso gracias al metal podemos demostrar que la
degradacioacuten tiene lugar en el interior del hongo o al menos parte
de ella
Cual es el papel del enzima extracelular
es la enzima extracelular que estamos midiendo (lacasa) la
responsable de la degradacioacuten
TRATAMIENTO COLORANTE GRIS LANASET G
DEGRADACIOacuteN DEL COLORANTE GRIS LANASET G CON TRAMETES VERSICOLOR
Medida de la enzima lacasa intracelular y extracelular
98 de eliminacioacuten de color a las 75 h
(57 debido a la adsorcioacuten Killed control)
Medio inicial (A) y final (B) del tratamiento
Peacutelets antes (B) y despueacutes del tratamiento (C) y peacutelets tentildeidos con colorante a t=1h (A)
Tiempo (h)
0 50 100 150 200 250 300
Lacasa e
xtr
acelu
lar
tota
l (U
A)
0
200
400
600
800
1000
1200
1400
1600
1800
2000
Lacasa intr
acelu
lar
tota
l (U
A)
0
40
80
120
160
200
240
280
Conc
colo
rante
(gl)
0
20
40
60
80
100
120
140
160
Conc
glu
cosa (
gl)
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
Activitat extracelular
Activitat intracelular
Colorante
Glucosa
Glu
cosa
(g
l)
Co
lora
nte
(m
gl)
DEGRADACIOacuteN DE COLORANTES TEXTILES
Antes de las 24h deteccioacuten de lacasa intracelular
Si la enzima lacasa es la responsable de la degradacion
Porque utilizar microorganismos y no enzimas
Es mas facil trabajar con enzimas que con
microorganismos
Se puede utilizar la dosis de enzima necesaria
Perohellip
Un unico enzima puede degradar todos los colorantes en un efluente
Los enzimas hasta donde llegan Degradantransformanmineralizan
Un unico enzima puede hacer lo mismo que un microorganismo que es
multienzimaacutetico
APLICACIOacuteN DEL PROCESO DE DECOLORACIOacuteN A DIFERENTES COLORANTES
RESULTADOS DE DEGRADACIOacuteN DE LOS COLORANTES AacuteCIDOS
Colorante Lanasyn Grey
(Azo complejo metaacutelico)
Alizarin Red S
(Antraquinoacutenico)
Acid Fuchsin
(Triarilmetano)
Decoloracioacuten 796 938 9998
Reduccioacuten Toxicidad 12 12 19
O
N
NH
C OEt
O
N
S
O
MeO
O
C
O
OEt
NH R
H+
Cr3+
N
N
R
OO
S O
O
Me
O
O
OH
SO3Na
NH2
SO3
C
H3C
H2N
NaO3S
NH2
SO3Na
DEGRADACIOacuteN DE COLORANTES TEXTILES
ESTUDI DEL PROCEacuteS DEGRADACIOacute DE COLORANTS TEgraveXTILS AMB EL FONG Trametes versicolor
COLORANT Trametes versicolor ENZIM 1210 UL
Nom comuacute Classificacioacute quiacutemica Decoloracioacute
24 i 100 h
Decoloracioacute
24h
Acid Fuchsin Trifenilmetagrave 98-99 28
Acid Green 16 Trifenilmetagrave 90-99 60 gt
24h
Alizarin Red S Antraquinogravenic 92-94 84
Amino Black 10 Diazo 96-99 93
Azocarmine B Quinoneimine 90-99 84
Basic Fuchsin Trifenilmetagrave 12-40 18
Brilliant Green 1 Trifenilmetagrave 55-93 90
Brilliant Green 20 Trifenilmetagrave 76-78 90
Burdeos Lanset B (mescla) 83-88 67
Gris Lanaset G (mescla) 92-98 35
Pardo Lanaset B (mescla) 64-81 60
Lanasyn Grey G Metagravelmiddotlic azoic 72-87 49
Methylene Blue Tiazina 14-28 37
Naphtol Yellow S Nitro 8-50-92 (240h) 0
Orange G Azo 97-99 87
Desactivacioacute enzimagravetica
DEGRADACIOacute DE COLORANTS comparacioacute fong vs enzim lacasa
Biodegradacioacute drsquoaltres famiacutelies de colorants
2D Graph 3
Tems (h)
0 20 40 60 80 100 120
Co
nc
en
tra
cioacute
co
lor
(mg
L)
0
20
40
60
80
100
120
140
160
Ac
tivit
at
(UL
)
0
20
40
60
80
100
120
140
Temps GLG (h) vs GLG (mgl)
Temps OG (h) vs OG (mgl)
Temps AF (h) vs AF (mgl)
Temps GLG-2 (h) vs GLG-2 (mgl)
Temps GLG (h) vs Activitat GLG (UA)
Temps OG (h) vs Activitat OG (UA)
Temps ARS (h) vs Activitat ARS (UA)
Temps GLG-2 (h) vs Activitat GLG-2 (UA) Temps ARS (h) vs ASR (mgl)
Temps AF (h) vs Activitat AF (UA)
DISCONTINUS REPETITS 24 hores
Gris Lanaset G co = 1556 mgL 946 decol
Orange G co = 1509 mgL 974 decol
Alizarin Red S co = 1425 mgL 874 decol
Acid Fuchsin co = 1370 mgL 982 decol
Gris Lanaset G co = 732 mgL 776 decol
Productes de degradacioacute del metabolisme del
fong per diferents famiacutelies de colorants
10 9 8 7 6 5 4 3 2 1 0 ppmLongitud dona (nm)
350 400 450 500 550 600 650
Absorb
agravencia
00
02
04
06
08
10
Temps 0 min
Temps 8 min
Temps 30 min
Temps 60 min
Temps 2h
Temps 4h
Temps 24h
0 min
4 h
24 h
60 min
2 h
30 min
8 min
N(CH2CH3)2
N(CH2CH3)2
BG1
CO2HCO2H
N(CH2CH3)2
CH3CHO
CH3CH(OH)2
CH3CO2H
NH(CH3CH2)2
+
SO4H-
Brilliant Green 1
N(CH2CH3)2
N(CH2CH3)2
BG1
CO2HCO2H
N(CH2CH3)2
CH3CHO
CH3CH(OH)2
CH3CO2H
NH(CH3CH2)2
+
SO4H-
N(CH2CH3)2
N(CH2CH3)2
BG1
CO2HCO2H
N(CH2CH3)2
CH3CHO
CH3CH(OH)2
CH3CO2H
NH(CH3CH2)2
+
SO4H-
NH(CH2CH3)2 + +
EL FONG EacuteS CAPACcedil DE DEGRADAR AgraveCID BENZOIC en 24 hores
H-RMN en liacutenea
Orange G
NH2CH2N
NH2
No subproductes
Acid Fuchsin
WRF
Citocromo P450
2 Lacasas
Lignina peroxidasa
Peroxidasa versaacutetil
MnP
1 Pero
xidasas
Enzimas modificadoras de lignina
Trametes versicolor
Enzimas extracelulares Enzimas intracelulares
Hidroxilacioacuten
Epoxidacioacuten
Reduccioacuten Desalquilacioacuten
Oxigenacioacuten
Ruptura C-C
Desmetilacioacuten
Hidroxilacioacuten Dipolimerizacioacuten fenoles
Oxidacioacuten alcoholes
El mecanismo de degradacioacuten de algunos contaminantes no esta ligado a la produccioacuten de los enzimas extracelulares sino al sistema intracelular Cytocromo P450 monooxigenasa
Identificacioacuten gen cyt P450 en P chrysosporium 1997 y en T versicolor 2002
Objetivo desarrollo de proceso
Reactor fludizado por pulsos de aire
Fong en forma de pegravelmiddotlets Biomassa fluiumlditzada per polsos drsquoaire Tordf ograveptima fong 25ordmC pH ograveptim fong 45 Nutrients (CN) y micronutrients Avaluacioacute activitat fuacutengica enzim lacasa Condicions esterils
Temps (d)
0 5 10 15 20
Glu
cosa
(gl)
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
Laca
sa (
UA
l)
0
250
500
750
1000
1250
1500
1750
2000
2250
Reducc
ioacute d
e c
olo
r (
)
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
Glucosa
Lacasa
Reduccioacute de color
TRH (h)
0 20 40 60 80 100 120
mg G
LG e
limin
ats
lmiddoth
0
5
10
15
20
25
30
Experimental
Normativa
Efecte del TRH
TRH 48 h
Temps (d)
0 5 10 15 20 25 30 35 40 45
Glu
cosa
(gl)
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
Laca
sa (
UA
l)
0
250
500
750
1000
1250
1500
1750
2000
2250
Reducc
ioacute d
e c
olo
r (
)
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
Glucosa
Lacasa
Reduccioacute de color
0
20
40
60
80
100
0 7 14 21 28 35 42 49 56 63P
erc
en
tatg
e d
e b
iom
as
sa
()
Temps (d)
gt42 dies
35 dies
28 dies
21 dies
14 dies
7 dies
0 dies
Estrategravegia purga i renovacioacute 13 de la
biomassa cada 7 dies
TRC 21 dies
decoloracions gt 90
distribucioacute drsquoedats constant
82 biomassa amb lt28 dies
Pegraverdua morfologiacutea dels pegravelmiddotlets lisis celmiddotlular
Tiempo (d)0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110
Glu
cosa
(gl)
0
1
2
3
4
5
6
7
8
Laca
sa (
UA
l)
0
500
1000
1500
2000
2500
3000
3500
4000
4500
5000
5500
Reducc
ioacuten d
e c
olo
r (
)
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
10068 525 59 72 4848
- Renovar la biomassa - Ni macro ni micronutrients - Glucosa qualitat industrial - Colorant no estegraveril
Formulacioacute del medi de cultiu
Seleccioacute del bioreactor
Escalat
Escalat de la produccioacute de biomassa
Produccioacute de pegravelmiddotlets clagravessica
Coll drsquoampolla
Cost medi (extracte de malta)
Limitacioacute en la produccioacute a escala Erlenmeyer
Objectius
Morfologia en forma de pelmiddotlets
Mida plusmn 3mm
Pasos experimentals
40 x
Biomassa gt 3 g DCWmiddotl-1
Morfologia adequada
280
598 0
50
100
150
200
250
300
Malt extract Defined medium
Co
st (
euromiddotK
g-1) Reduccioacute de cost 98
Escalat de la produccioacute de biomassa
La enzima lacasa es uno de los principales
catalizadores de la biodegradacioacuten pero no el uacutenico
responsable
El hongo degrada casi todos los colorantes
(algunos si estan en concentraciones subtoacutexicas)
La monitorizacioacuten de la produccioacuten enzimaacutetica y
consumo de glucosa son buenos indicadores de la
actividad metaboacutelica del hongo hay que
suministrar nutrientes para mantener la actividad
enzimaacutetica
El hongo puede degradar metabolitos resultantes
de la degradacioacuten que el enzima lacasa no puede
degradar
Algunas conclusiones
Porque utilizar microorganismos y no enzimas
si es mucho mas facil dosificar enzimas
los efluentes a tratar (liacutequidos o soacutelidos) contienen
una mezcla muy compleja de contaminantes no
podemos optimizar ni el enzima ni las condiciones
es difiacutecil que un enzima pueda degradar todos los
contaminantes presentes
en muchos casos los enzimas solo realizan un paso
de la transformacioacuten y se pueden formar TPs toacutexicos
o no biodegradables
el microorganismo es un sistema multienzimaacutetico
2010 20151985 1990 1995 2000 2005
Cronograma de los trabajos publicados en relacioacuten a biodegradacioacuten de contaminantes por hongos en medio liacutequido
Contaminantes emergentes
Pesticidas (DDT amp DDE)
PCBs HAPs Disolventes clorados
AR de produccioacuten Aceite de oliva
AR de la induacutestria del papel
Retardantes de llama (Bromados)
Faacutermacos
Filtros solares UV
Deteccioacuten faacutermacos en medio ambient
Colorantes sinteacuteticos Explosivos
TNT y nitroglicerina
AR de la industria textil
ASPECTOS GENERALES
A que se llama contaminantes emergentes
Productos considerados contaminantes actualmente pero no en el pasado presentes de forma constante en el medio ambiente a bajas concentraciones provocando problemas en el ecosistema y pendientes de ser regulados en un futuro proacuteximo
Entre ellos se incluyen los faacutermacos drogas de abuso productos asociados a la higiene y cuidado corporal retardantes de llama plaguicidashellip Caracteriacutesticas
alto consumo acumulacioacuten en el medio y organismos potencial disruptor endocrino toxicidadhellip
DEGRADACIOacuteN DE CONTAMINANTES EMERGENTES
EDAR
Mezcla de ldquocontaminantes emergentesrdquo
metabolitos
substancias conjugadas
EXCRECIOacuteNVERTIDO
Retenidos en los lodos
inalterados
transformados
Mineralizados
Transformados
Inalterados
Presencia en aguas subterraneas superficiales y
sedimentos
Presencia en suelos
efluente
influente
DEGRADACIOacuteN DE CONTAMINANTES EMERGENTES
bull 2005 la mayoriacutea de estudios realizados se centran en ndash Puesta a punto de meacutetodos analiacuteticos
ndash Deteccioacuten en aguas superficiales y subterraacuteneas
ndash Deteccioacuten en sistemas de tratamiento convencionales (EDARs)
ndash Deteccioacuten en efluentes de hospitales
bull Algunos estudios de degradacioacuten por bacterias en efluentes
bull Escasos (ninguno) estudios de degradacioacuten en lodos
DEGRADACIOacuteN DE CONTAMINANTES EMERGENTES
HONGOS
Cual es el principal problema que presenta estudiar su degradacioacuten
Las bajas concentraciones en que se encuentran y el
hecho de estar en matrices muy complejas dificulta
su deteccioacuten y cuantificacioacuten
Aplicacioacuten en matrices liquidas y soacutelidas
Matrices liacutequidas
Aguas residuales de hospital
Aguas residuales de la Vila Universitaria
Concentrado de un proceso de membranas
Aguas de un hospital veterinario
Matrices solidas
Lodos de depuradoras urbanas
Lodos de reactor MBR
37 Verlicchi et al J hydrology 2010 also WST 2010
erythromycin (antibiotic)
Iopromide (ICM)
ifosfamide (cytostatic)
Ibuprofen (analgesic)
Glucose
Therapeutic classes contrast media (ICM) heavy metals in a hospital effluentndash Comparison with an urban effluent
Hospital effluent Mean value
Urban effluent Mean value
Degradacioacuten de faacutermacos modelo e identificacioacuten de productos de transformacioacuten en condiciones esteacuteriles
Nos permite demostrar que el hongo es
el responsable de la degradacioacuten
Tratamiento de efluentes reales en condiciones no esteacuteriles Cuantificacioacuten de la eliminacioacuten de faacutermacos y ecotoxicidad
Tratamiento de efluentes por hongos Degradacioacuten de faacutermacos
38
EXPERIMENTOS IN VIVO PARA CUANTIFICAR DEGRADACIOacuteN
EXPERIMENTOS PARA DETERMINAR EL PAPEL DE LOS ENZIMAS
- In vitro Lacasa comercial
- In vivo Inhibidores del citocrom P450 (1-aminobenzotriazole)
ESTUDIO DE LA TOXICIDAD (Microtox regTest )
- Bacteria bioluminescente V ficheri
- EC50 a los 15 min Concentracioacuten que disminuye la luz emitida por la bacteria al 50
- Cuanto mas alta sea la EC50 menor es la toxicidad
ANAgraveLISIS DE FAgraveRMACOS EXTRACCIOacuteN EN FASE SOacuteLIDA i HPLC
IDENTIFICACIOacuteN DE SUBPRODUCTOS Servei RMN-UAB
(Medio + contaminante) (Medio + contaminante+ hongo inactivado)
Adsorcioacuten Degradacioacuten miacutenima
DEGRADACIOacuteN DE FAacuteRMACOS INDIVIDUALES
EC50
50
Cultiu en placa
Inoculacioacute dels Erlenmeyers
per a lrsquoobtencioacute de miceliObtencioacute del miceli
Homogeneiumltzacioacute amb NaCl 08 11 (vv)
Solucioacute stock de miceli
Inoculacioacute dels Erlenmeyers per lrsquoobtencioacute de pegravelmiddotletsObtencioacute de pegravelmiddotlets
Solucioacute stock de pegravelmiddotlets
7 dies6 dies
5 dies
inogravecul
Inoculacioacute del reactor
Cultiu en placa
Inoculacioacute dels Erlenmeyers
per a lrsquoobtencioacute de miceliObtencioacute del miceli
Homogeneiumltzacioacute amb NaCl 08 11 (vv)
Solucioacute stock de miceli
Inoculacioacute dels Erlenmeyers per lrsquoobtencioacute de pegravelmiddotletsObtencioacute de pegravelmiddotlets
Solucioacute stock de pegravelmiddotlets
7 dies6 dies
5 dies
inogravecul
Inoculacioacute del reactor
Cultiu en placa
Inoculacioacute dels Erlenmeyers
per a lrsquoobtencioacute de miceliObtencioacute del miceli
Homogeneiumltzacioacute amb NaCl 08 11 (vv)
Solucioacute stock de miceli
Inoculacioacute dels Erlenmeyers per lrsquoobtencioacute de pegravelmiddotletsObtencioacute de pegravelmiddotlets
Solucioacute stock de pegravelmiddotlets
7 dies6 dies
5 dies
inogravecul
Inoculacioacute del reactor
Cultiu en placa
Inoculacioacute dels Erlenmeyers
per a lrsquoobtencioacute de miceliObtencioacute del miceli
Homogeneiumltzacioacute amb NaCl 08 11 (vv)
Solucioacute stock de miceli
Inoculacioacute dels Erlenmeyers per lrsquoobtencioacute de pegravelmiddotletsObtencioacute de pegravelmiddotlets
Solucioacute stock de pegravelmiddotlets
7 dies6 dies
5 dies
inogravecul
Inoculacioacute del reactor
Cultiu en placa
Inoculacioacute dels Erlenmeyers
per a lrsquoobtencioacute de miceliObtencioacute del miceli
Homogeneiumltzacioacute amb NaCl 08 11 (vv)
Solucioacute stock de miceli
Inoculacioacute dels Erlenmeyers per lrsquoobtencioacute de pegravelmiddotletsObtencioacute de pegravelmiddotlets
Solucioacute stock de pegravelmiddotlets
7 dies6 dies
5 dies
inogravecul
Inoculacioacute del reactor
Cultiu en placa
Inoculacioacute dels Erlenmeyers
per a lrsquoobtencioacute de miceliObtencioacute del miceli
Homogeneiumltzacioacute amb NaCl 08 11 (vv)
Solucioacute stock de miceli
Inoculacioacute dels Erlenmeyers per lrsquoobtencioacute de pegravelmiddotletsObtencioacute de pegravelmiddotlets
Solucioacute stock de pegravelmiddotlets
7 dies6 dies
5 dies
inogravecul
Inoculacioacute del reactor
Control abioacutetico Control inactivado Experimental (Medio + contaminante+hongo activo)
Idaea-CSIC ICRA
Ketoprofeno
Eliminacioacute del 100
Metabolits hidroxilats
Perfil de concentracioacute de subproductes del ketoprofen
DEGRADACIOacuteN DE FAacuteRMACOS MODELO
IOPROMIDE degradation in Erlenmeyer flasks by
T versicolor pellets Time course degradation of Iopromide
added at approximately 12 mg L-1 Symbols non-inoculated controls ()
experimental cultures () heat-killed
controls () glucose () and laccase
activity (loz)
62 degradation is
observed after 7days of
exposure and remains
constant until the end of
the experiment
Toxicity by Microtox bioassay
Time EC50 ()
Non-biotic control 2
15min 2
8h 1
1d 43
4d 66
7d 87
12d 110
High toxicity at initial time
(EC50 2) Toxicity decreases
over time
Gros et al 2014 Water Research
Degradacioacuten de farmacos en aguas residuales
en bioreactor
CONDITIONS
Sterile effluent
No sterile
Batch
Continuous
Nutrients addition
Non-nutrients addition
Fluidized bed bioreactors 15
and 10 L
Air pulses
T versicolor in form of pellets
pH (45) and temperature (25ordmC)
control
MONITORING
Pharmaceuticals degradation
Acute toxicity (Microtox)
Laccase glucose etc
101
1-ep
oxyC
BZ
2-Hyd
roxy
CBZ
Cipro
floxa
cin
50
100
150
200
250
Inicial
15 min
6 h
1 d
2 d
5 d
8 d
Cef
alex
in
Ibup
rofe
n
Aceta
minop
hen
Azitro
micin
1
2
3
4
Ketop
rofe
n
Propr
anolol
Cita
lopr
am
Car
bamaz
epine
Acridon
e
Con
cen
tracioacute
(micro
g L
-1)
000
003
006
009
012
RESULTADOS AGUAS RESIDUALES URBANAS (Vila Universitaria de la UAB)
Tratamiento no esteril en batch
Eliminacioacuten completa del 70 de los faacutermacos detectados
Inicial
15 min
6 h
1 d
2 d
5 d
8 d
TRATAMIENTO DE EFLUENTES
Comparacioacuten de la eliminacioacuten de los faacutermacos por el
hongo versus lodos activados (bibliografia)
Grup Fagravermac Concentracioacute
(microg L-1)
Eliminacioacute estegraveril
()
Eliminacioacute no estegraveril
()
Eliminacioacute per llots activats
() Analgegravesics Acetaminofen 387 100 100 82-99
Ibuprofen 1261 100 100 82-99 Ketoprofen lt048 35 100 lt50 Codeina 002 100 - lt82 Antibiogravetics Azitromicin 431 - 100 lt40
Ciprofloxacin 8471 - 35 50-96 (adsorcioacute) Cefalexin 059 - -51 96 β-blockers Propanolol 006 - 100 59-70 Psiquiatrics Carbamazepina 07 -37 Augmenta lt20 Augmenta
1011- epoxy CBZ 755 100 79 - 2-Hydroxy CBZ 1638 46 100 -
Acridone 101 100 Augmenta - Citalopram 01 100 100 -
RESULTADOS AGUAS RESIDUALES URBANAS
TRATAMIENTO DE EFLUENTES
Porcentajes de eliminacioacuten superiores en el tratamiento por hongos
Problema cuantificacioacuten inicial de carbamazepina conjugacioacuten
Ace
tam
inop
hen
Ibup
rofen
Ket
opro
fen
Nap
roxe
n
Salicylic a
cid
Cod
eine
Phe
nazo
ne
Dex
amet
haso
ne
Diclofena
c
Piro
xica
m
Co
nce
ntr
atio
n (
microg
L-1
)
00
05
10
15
20
25
30
500
1000
1500
Initial
30 min
5 h
1 d
2 d
5 d
8 d
50
Tratamiento no esteacuteril Analgeacutesicos
RESULTADOS AGUAS RESIDUALES DE HOSPITAL
TRATAMIENTO DE EFLUENTES
46
Cipro
floxa
cin
Oflo
xacin
Clarit
hrom
ycin
Sulfam
etho
xazo
le
Azith
rom
ycin
Met
ronida
zole
Met
ronida
zole-O
H
Trim
etho
prim
Dim
etrid
azole
Ron
idaz
ole
Co
nce
ntr
atio
n (
microg
L-1
)
00
05
10
15
20
25
30
35
40
100
150
200
250
Initial
30 min
5 h
1 d
2 d
5 d
8 d
RESULTADOS AGUAS RESIDUALES DE HOSPITAL
Tratamiento no esteacuteril Antibioacuteticos
TRATAMIENTO DE EFLUENTES
101
1-ep
oxy
CBZ
2-Hyd
roxy
CBZ
Car
bam
azep
ine
Acr
idon
e
Lora
zepa
m
Cita
lopr
am
Ven
lafaxine
Pra
vast
atin
Olanz
apine
Ser
tralin
e
Fluox
etine
Par
oxet
ine
Co
nce
ntr
atio
n (
microg
L-1
)
000
025
050
075
100
400800
120016002000
Initial
30 min
5 h
1 d
2 d
5 d
8 d
RESULTADOS AGUAS RESIDUALES DE HOSPITAL
Tratamiento no esteacuteril Faacutermacos de uso psiquiaacutetrico
TRATAMIENTO DE EFLUENTES
Ben
zotri
azole
OP2E
O
Eth
ylpa
rabe
n
Pro
pylpar
aben
BPA
OP
Con
cen
tration
(micro
g L
-1)
0
2
4
6
8
10
20
30
40
50
60
RESULTADOS AGUAS RESIDUALES DE HOSPITAL
Tratamiento no esteacuteril Compuestos disruptores endocrinos
70 eliminacioacute
TRATAMIENTO DE EFLUENTES
Famiacutelia faacutermacos Tratamiento esteacuteril Tratamiento no esteacuteril
Carga inicial (microg)
Eliminacioacuten ()
Carga inicial (microg)
Eliminacioacute ()
Analgegravesics 1475 180 993 1511 179 988 Antibiogravetics 569 69 861 239 28 908 Cafeiumlna 757 92 79 1490 177 384 EDC 124 15 813 704 84 744 Iopromida 1046 128 755 4197 498 340 Altres fagravermacs 557 68 862 177 21 863 Psiquiagravetrics 3658 447 937 108 13 954 Cantidad total 8185 100 832 8427 100 533
Tratamiento adecuado para degradar faacutermacos en efluents de hospital
Siguiente objetivo Tratamiento en continuo de efluentes
RESULTADOS AGUAS RESIDUALES DE HOSPITAL
TRATAMIENTO DE EFLUENTES
Fungal inoculated (I)
34 Non-sterile continuous treatments of ROC and VHW
Non-inoculated (NI)
Non-sterile continuous
treatments of real effluents
VHW treatment
(
) Glucose concentration
(
) COD
(
) Laccase activity
(darr) Fungal biomass partial renovation
(mdash) Glucose addition rate
2 HRT studied
Decrease in laccase activity even with partial biomass renovation
Fungal inoculated (I)
Casas et al 2013 Env Technol 34 113
Glucose 026 g g DCW d
Ammonium 12 mg g DCW d
No glucose accumulation
Need for nutrients
Previous studies in synthetic
media and sterile conditions
CRT
Blaacutenquez et al 2006 Water Res 40 1650
CRT 21 days
13 biomass renovation every 7 days
CRT of 15 days
34 Non-sterile continuous treatments of ROC and VHW
Marina Badia Fabregat December 5th 2014 PhD Thesis
Que es lo que sucede
Se muere el hongo aunque estamos renovando la
biomasa no hay suficiente hongo
No hay degradacioacuten
52
Marina Badia Fabregat December 5th 2014 PhD Thesis
VHW treatment (2)
34 Non-sterile continuous treatments of ROC and VHW
NH4+ addition
PhACs removal
Fungal inoculated (I)
Non-inoculated (NI)
(
) Wastewater (Influent)
(
) Reactor effluent
The analyses have
been performed by
34 Non-sterile continuous treatments of ROC and VHW
Microbial community assessment (DGGE)
Marina Badia Fabregat December 5th 2014 PhD Thesis
Time
34 Non-sterile continuous treatments of ROC and VHW
Trametes versicolor
Candida spp
Fusarium solani
Unknown
T versicolor survived until the end of the treatment
laccase activity is not a good indicator
ESCENARIOS DE GESTIOacuteN DE EFLUENTES DE HOSPITAL
EDAR
No eliminacioacuten
de faacutermacos
Dilucioacuten en
el efluente
urbano
Aguas
urbanas
Fong
No eliminacioacuten
de DQO
Hongo Aguas
urbanas
EDAR
HOSPITAL
Srsquoha comprovat la capacitat de T versicolor per degradar fagravermacs
Badiacutea-Fabregat et al 2014 Rodriacuteguez-Rodriacuteguez et al 2014 Cruz-Moratoacute et al 2013
Tractament en continu drsquoHWW amb T versicolor en reactor
Inconvenients al tractament drsquo
aiguumles drsquohospitals reals
- Necessitat drsquoaddicionar nutrients - Competegravencia amb bacteris
Possibles solucions Estrategravegies
- Pretractament de lrsquoefluent - Altres configuracions de reactors - Canvi en la font de carboni
Posada a punt del sistema TRH Relacioacute QRQL
Tractament en continu drsquoHWW amb T versicolor en reactor
Alternativa filtre percolador amb T versicolor pre-crescut sobre fusta
1 2 3
4
5
6
7
1 Tanc drsquoalimentacioacute 2 Tanc de mescla 3 Tanc drsquoeluents de
sortida 4 Bomba de recirculacioacute 5 Bioreactor 6 Entrada drsquoaire 7 Controlador de pH
TRH 3d
QL
QR
QL
Tractament en continu drsquoHWW amb T versicolor en reactor
Alternativa filtre percolador amb T versicolor pre-crescut sobre fusta
Desenvolupament processos
Efluent hospital
real (HWW)
Aiguumles residuals urbanes
(UWW)
Trametes versicolor
T versicolor crescut sobre fusta
Filtre percolador amb T versicolor crescut sobre fusta
Microalgues Degradacioacute a
escala Erlenmeyer Fotobioreactor FBR
Degradacioacute drsquohormones i fagravermacs per microalgues
bull Degradacioacute drsquohormones del digestat drsquoun DA dopat amb E2 i EE2 amb les algues S capricornutum i C reinhardtii creixement i degradacioacute
No efecte togravexic de les hormones sobre les algues
Utilitzacioacute de digestat de llots per creixer
S capricornutum
S capricornutum
Selenastrum
capricornutum
Chlamydomonas
reinhardtii
E2 () EE2 () E2 () EE2 ()
24h 7d 24
h
7d 24h 7d 24
h
7d
B 47 88 30 60 89 100 26 100
C 2 46 0 41 27 86 6 71
G 91 100 27 95 98 100 28 76
Degradacioacute drsquohormones i fagravermacs per microalgues
bull Identificacioacute productes de degradacioacute drsquoE2 i EE2
bull Es detecten diferents productes de degradacioacute drsquoE2 i EE2 bull Majoritagraveriament productes de fotodegradacioacute bull Alguns directament relacionats amb la biodegradacioacute per part de les algues
E2 TP1 EE2 TP2
OH
HO
O
OH
HO
OH
Toilet sewage
1st settler (1m3)
2nd settler (1m3)
Wastewater pump
Wastewater PBR inlet
1
2
3
4
5
Algaebacteria consortia
Fotobioreactor de tractament
drsquo UrbanWW despres de
decantacioacute
Volum 1000L
Semiobert
Tubs plastic transparent
Tractament drsquoUrbanWW i eliminacioacute de PhACs en FBR
100L aigua del llac
Can Borrell Lake (StCugat)
900L U WW
Plagrave drsquooperacioacute del FBR
Tractament drsquoUWW i eliminacioacute de PhACs en FBR
Estat Estacionari - PhACs - Biodiversitat
303 mgL
265 mgL
155 mgL
Irradiacioacute solar darr Temperatura darr
TSSdarr Biomassa
pH augmenta amb lrsquoactivitat fotosintegravetica (consum CO2)
pH disminueix a la nit amb la respiracioacute
Tractament drsquoUWW i eliminacioacute de PhACs en FBR
pH
Entrada - COD=365 mgL - N-NH4
+=79 mgL - PT=17 mgL
COD N-NH4
+
PT
Paragravemetre Periacuteode I Periacuteode II Periacuteode III
DQO () 83 61 41
N-NH4+ () 86 99 80
PT () 54 89 75
Eliminacioacute de nutrients
Tractament drsquoUWW i eliminacioacute de PhACs en FBR
67
Napro
xen
Ibupro
fen
Aceta
min
ophen
Salic
ylic
acid
Keto
pro
fen
Azithro
myc
in
Cip
rofloxacin
Ofloxacin
Ery
thro
myc
in
Hyd
rochlo
roth
iazid
e
Furo
sem
ide
Codein
e
Lora
zepam
Ate
nolo
l
Dilt
iazem
Alp
razola
m
Paro
xetine
Co
nce
ntr
atio
n (
ngL
)
0
2000
4000
6000
8000
10000
12000
24000
30000
36000
42000
48000
54000
60000
Outlet
Inlet
Napro
xe
n
Ibupro
fen
Ace
tam
inophen
Salic
ylic
acid
Keto
pro
fen
Azithro
myc
in
Cip
rofloxa
cin
Ofloxa
cin
Ery
thro
myc
in
Hyd
roch
loro
thia
zid
e
Furo
se
mid
e
Codein
e
Lora
zepam
Ate
nolo
l
Dilt
iazem
Alp
razola
m
Paro
xe
tine
Concentr
ation (
ngL
)
0
2000
4000
6000
8000
10000
12000
24000
30000
36000
42000
48000
54000
60000
Outlet
Inlet
Antiinflamatoris Eliminacioacute gt85
Antibiogravetics Eliminacioacute gt 67
Antidepressius Eliminacioacute gt87
β-bloquejants Eliminacioacute gt86
Altres (ngL) Diuregravetics gt44 Bloquejants de canal lent gt72
Concentratioacute PhACs entrada
Concentratioacute PhACs sortida
TRH=8 d Estat estacionari
TRH=12 d Estat estacionari
48-54 μgL
24-54 μgL
4-10 μgL
2-4 μgL
4-6 μgL
ngL
ngL
8-10 μgL
4-10 μgL
ngL
ngL
PhACs
Tractament drsquoUWW i
eliminacioacute de PhACs en FBR
Valoritzacioacute de biomassa algal mitjanccedilant pretractament enzimagravetic i DA
Digestion time (days)
0 10 20 30 40 50
Meth
ane
yie
ld (
mL C
H4g
VS
)
0
50
100
150
200
250
Time (d) vs Microalgal control
Time (d) vs T control
Time (d) vs Cellulase
Time (d) vs Mix
Mix enzimagravetic Celmiddotlulasa
Biomassa microalgal + Control
Mix enzimagravetic 217 mL CH4g VS
Celmiddotlulasa 203 mL CH4g VS
Microalgues 188 mL CH4g VS
Mix enzimagravetic millora la produccioacute de metagrave
Brou fuacutengic + microalgues Control de brou fuacutengic
Lacasa + microalgues biomassa microalgal Control de lacasa
Brou fuacutengic 210 mL CH4
Lacasa 40 mL CH4
Produccioacute de biogas amb enzims no especiacutefics
Microalgues 38 mL CH4
Produccioacute de biogas amb enzims especiacutefics
Brou fuacutengic millora la produccioacute de metagrave
Projecte de colmiddotlaboracioacute entre el Consorci per a la Gestioacute de Residus del Valles Oriental i el grup de recerca Biorem UAB (2014SGR476) dins del
marc del programa de Doctorats Industrials de la Generalitat de Catalunya
Bioremediacioacute ldquoin siturdquo drsquoaquumliacutefers contaminats per compostos
organoclorats
Projecte de colmiddotlaboracioacute entre Litoclean i el grup de recerca Biorem UAB (2014SGR476) dins del marc del programa de Doctorats
Industrials de la Generalitat de Catalunya
Decloracioacute drsquoorganoclorats mitjanccedilant bacteris dehalorespiradors
1 Tecnologia consolidada amb centenars de casos drsquoaplicacioacute amb egravexit 2 Transformacioacute de productes organoclorats togravexics a innocus 3 Compatible amb altres megravetodes de remediacioacute 4 Disminucioacute del temps de remediacioacute de lrsquoaquumliacutefer i costos associats 5 Tecnologia meacutes econogravemica que tractaments fisico-quiacutemics 6 Potencialment pot eliminar els cloroalcans a concentracions le 0005 mgL 7 Percepcioacute social
PRINCIPALS AVANTATGES BIOREMEDIACIOacute
o Marc del projecte
Aplicacioacute de metodologies de Bioremediacioacute per via anaerogravebia en tres
emplaccedilaments afectats per la presencia de compostos organoclorats Cada un drsquoaquests tres emplaccedilaments constaragrave de les seguumlents fases
bull Fase 1 anagravelisis al laboratori a) Caracteritzacioacute de lrsquoemplaccedilament b) Assaig de laboratori Microcosmos
bull Fase 2 assaig in-situ
o Fase drsquoimplantacioacute A partir dels resultats obtinguts aplicacioacute de metodologia a lrsquoemplaccedilament estudiat per part de Litoclean
PCE TCE cis DCE
Caracteriacutestiques de lrsquoemplaccedilament
bull Emplaccedilament contaminat per un abocament controlat i finit de Percloretilegrave (PCE) en una parcelmiddotla amb activitat industrial
bull Respiren compostos orgagravenics clorats i els transformen a molegravecules menys clorades
bull Anaerobis estrictes bull Es poden trobar als aquumliacutefers contaminats bull El grup Biorem UAB (2014SGR476) disposa de diferents liacutenies de cultius de
bacteris decloradors amb capacitat per detoxificar un ampli ventall drsquoorganoclorats
bull Trueba-Santiso et al 2017 Sci
Total Environ 581-582 pp 640-
648
bull Mortan et al 2017 J Hazard
Mat In press
Dhg Dehalogenimonas
Dhc Dehalococcoides
Dhb Dehalobacterium
Diclorometagrave Agravecid acegravetic Agravecid fogravermic
+ Dhb
C C
H
H
H
H
Etegrave
C C
Cl
H
Cl
H
C C
H
Cl
Cl
H
C C
H
H
H
Cl
cis- i trans- DCE VC
Dhc Dhc
Dhc
C C
Cl
Cl
Cl
H
TCE
C C
C lC l
C l C l
P C E
Dhc
PCE
C
Cl
Cl
C
Cl
Cl
H H C
Cl
Cl
C
Cl
H
H H
1122-TeCA 112-TCA
Dhg Dhg
Abiogravetic
CC
HCl
HCl
HH
12-DCA
Dhg
12-DCA
Bacteris dehalorespiradors
Les poblacions bacterianes
autogravectones poden transformar els
contaminants fins a compostos innocus
Les condicions drsquoaquests aquumliacutefers soacuten adequades per
eliminar els compostos
organoclorats amb bacteris
dehalorespiradors
1 Anagravelisi dels paragravemetres
de camp
Bioestimulacioacute
2 Deteccioacute de lrsquoactivitat
decloradora
Atenuacioacute natural
monitoritzada
Bioaugmentacioacute Fase
2
Pregunta 1a Pregunta 2a
La poblacioacute bacteriana a lrsquoaquumliacutefer
eacutes suficient per completar el proceacutes de descontaminacioacute de forma natural
Pregunta 3a
Fase 1
Cultius anaerobis i anagravelisi de metabogravelits
Mostreig drsquoaigua del pou amb
sediments fins
Preparacioacute dels cultius en cambra
anaerogravebia
Incubacioacute dels cultius en cambra
climatitzada
Anagravelisi de metabogravelits per
cromatografia de gasos Mostres de
laquumliacutefer +
Substrat orgagravenic (candidats per
bioestimulacioacute)
1 Nomeacutes mostra 2 + Metanol i etanol 3 + Producte comercial 4 + Lactat
Concentracioacute de cloroetens
2 Deteccioacute de lrsquoactivitat decloradora
Fase 1
La biodegradacioacute eacutes completa (etegrave)
La bioestimulacioacute eacutes efectiva
La decloracioacute meacutes ragravepida eacutes amb lactat
PCE
TCE
cis- DCE
CV Etegrave
trans- DCE
0
5
10
15
20
25
30
35
0 50 100 150 200
Co
nce
ntr
atio
n (
microM
)
Day
0
2
4
6
8
10
0 50 100 150 200
Day
Mostra aigua nomeacutes (control)
Mostra aigua + etanol metanol
Mostra aigua + producte comercial
Mostra aigua + lactat
Resultats per a un pou
Cultius anaerobis i anagravelisi de metabogravelits
Fase 1
0
5
10
15
20
25
30
35
0 50 100 150 200Day
+ TCE
0
10
20
30
40
50
60
70
0 50 100 150 200
Day
+ TCE
2 Deteccioacute de lrsquoactivitat decloradora
TCE
cis-DCE
trans-DCE
Cloruro de vinilo Etileno
CC
Cl
Cl Cl
Cl
PCE
CC
Cl
H H
Cl
CC
H
ClH
Cl
CC
Cl
H
H
H
CC
H
H H
H
CC
Cl
Cl H
Cl
Deteccioacute i identificacioacute dels bacteris i enzims responsables de la degradacioacute completa
Tegravecniques moleculars (PCR)
Fase 1
Dehalobacter Desulforomonas
Sulfurospirillum Geobacter Desulfitobacterium
Desulfitobacterium
Dehalococcoides
pceA
tceA tceA bvcA
vcrA
2 Deteccioacute de lrsquoactivitat decloradora
Clorur de
vinil
Etegrave
Ma
rca
do
r
C+
Dh
c
Pou
C-
Dh
c
Assaig in situ per BIOESTIMULACIOacute
Fase 2
Injeccioacute i monitoritzacioacute bull Injeccioacute drsquoestimulant segons
conclusions de lrsquoassaig de laboratori (Lactat comercial) en les concentracions de diseny
bull Injeccioacute de traccedilador (fluoresceiumlna)
PCE TCE
cis-DCE
trans-DCE
CV Ethene 0
5
10
15
20
25
30
-1 19 39 59 79
Co
nce
ntr
atio
n (
mg
L)
Day
Chlorinated ethenes Lactate and fermenting products
Well PZ-1
Lactate Pyruvate
Acetate Formate
Potencial Redox
0
1
2
3
4
5
-1 19 39 59 79
Co
nce
ntr
atio
n (
mg
L)
Day
0
500
1000
1500
2000
2500
-1 19 39 59 79Day
0
10000
20000
30000
40000
50000
60000
70000
-1 19 39 59 79Day
-100
0
100
200
300
400
500
-1 19 39 59 79
OR
P (
mV
)
Day
PZ2
82
Chlorinated ethenes Lactate and fermenting products
Well PZ-2
Direct injection of lactate (MW-PZ2) Monitoring Wells PZ2 PZ1 PZ3 MW6 PZ22 PZ6 and ProfA
Conclusions de la Fase 2 (assaig in situ)
Els resultats de la Fase 1 soacuten vagravelids per decidir quin tractament de bioremediacioacute seguir a la Fase 2
El lactat estimula la degradacioacute
bull Augmenta la velocitat de decloracioacute bull Proporciona acetat i hidrogen als bacteris bull Consumeix lrsquooxigen present bull Disminueix el potencial redox
Es confirma la presegravencia de bacteris dehalorespiradors autogravectons i actius
Es detecta degradacioacute de PCE i transformacioacute a compostos menys clorats
A partir dels resultats obtinguts durant les dues fases es dissenyaragrave i es proposaragrave lrsquoexecucioacute drsquoun proceacutes de bioremediacioacute anaerogravebia estimulada aplicant la metodologia establerta
84
Gragravecies
Grup de recerca BioremUAB (teresavicentuabcat)
ASPECTOS GENERALES
Lacasa Peroxidasas LiP MnP VP
Citocromo P450
Biodegradar contaminantes xenobioacuteticos y recalcitrantes
Extracelular
Intracelular
Trametes versicolor
Los hongos white-rot crecen sobre la madera y degradan la lignina
Sistema enzimaacutetico no especiacutefico
Phanerochaete chrysosporium
Irpex lacteus
5
Process for the decolorization of pulp mill bleach plant effluent Patent number 4420369 Filed February 25 1982 Issued December 13 1983 Assignee The United States of America as represented by the Secretary of Agriculture Inventors David C Eaton Thomas K Kirk Hou-min Chang
Process of degrading chloro-organics by white-rot fungi US 4554075 A
Nuacutemero de solmiddotlicitud US 06614980
Data de publicacioacute 19 Nov 1985
Data de presentacioacute 29 Maig 1984
Data de prioritat 29 Maig 1984
Estat de la taxa Pagades
Inventors Hou-Min Chang Thomas W Joyce Thomas K Kirk Van-Ba Huynh
Cessionari original North Carolina State University
Efluentes lejiacuteas negras de
papelera (en esteril)
decoloracioacuten
detoxificacioacuten
contenido en fenoles
Lejiacuteas negras Phanerochaete chrysosporium y Trametes
versicolor
Antecedentes Kirk trabajos publicados y patentes
Seguimiento enzimaacutetico
Efluentes liacutequidos lejiacuteas negras de papelera y alpechin
REACTORES
Tanque agitado micelio crecimiento disperso Problemas operacionales
Lecho fluidizado Pellets Todos los hongos forman pellets
Lecho fijo Hongo inmovilizado Problemas operacionales
Produccioacuten de biomasa fuacutengica morfologia en funcion de la aplicacioacuten-reactor
OBJETIVO
Cultiu en placa
Inoculacioacute dels Erlenmeyers
per a lrsquoobtencioacute de miceliObtencioacute del miceli
Homogeneiumltzacioacute amb NaCl 08 11 (vv)
Solucioacute stock de miceli
Inoculacioacute dels Erlenmeyers per lrsquoobtencioacute de pegravelmiddotletsObtencioacute de pegravelmiddotlets
Solucioacute stock de pegravelmiddotlets
7 dies6 dies
5 dies
inogravecul
Inoculacioacute del reactor
Cultiu en placa
Inoculacioacute dels Erlenmeyers
per a lrsquoobtencioacute de miceliObtencioacute del miceli
Homogeneiumltzacioacute amb NaCl 08 11 (vv)
Solucioacute stock de miceli
Inoculacioacute dels Erlenmeyers per lrsquoobtencioacute de pegravelmiddotletsObtencioacute de pegravelmiddotlets
Solucioacute stock de pegravelmiddotlets
7 dies6 dies
5 dies
inogravecul
Inoculacioacute del reactor
Medio agar (15gL)
Extracto de malta
(20 gL)
135 rpm durante
6 dias y a 25 ordmC
150 mL de extracto de
malta de 20 gL a pH
45
135 rpm
durante 5 dias
y a 25 ordmC
NaCl 08 11 (vv)
PRODUCCIOacuteN DE PELETS (escala Erlenmeier)
250 mL de
extracto
de malta
de 20 gL
a pH 45
1 mL
40 g pellets (peso
humedo)
Aprox
Peso humedopeso
seco = 26
40 g pellets (peso
humedo)L=15 g DCWL
75 mL de
solucion stock
de micelio
Separar el
micelio
A partir de los resultados anteriores seleccionamos
el hongo Trametes versicolor para el tratamiento de efluentes
por su facilidad en formar pellets
la agitacioacuten en cultivos sumergidos no afecta a la produccioacuten
enzimaacutetica
Morfologia-crecimiento mas adecuado
Productor de enzimas extracelulares MnP y Lacasa
Reactor con pellets de T versicolor fluidizados por pulsos de aire
Objetivo demostrar la relacioacuten entre tratamiento
(condiciones esteacuteriles) y produccioacuten enzimaacutetica
Eliminacioacuten de color (80) de lejias
negras de papelera
con Trametes versicolor
1 Efluente inicial 2 Efluente final 3 Efluente + Pellets final
1 2 3
Detoxificacioacuten de lejiacuteas negras por Phanerochaete
chrysosporium inmovilizado y pellets de Trametes
versicolor
Enzyme production (AUh)
0e+0 2e+4 4e+4 6e+4 8e+4 1e+5
Toxic
ity r
ed
uctio
n
0
1
2
3
4
5
6
Enzyme production (AUh)
0e+0 2e+4 4e+4 6e+4 8e+4 1e+5
Toxic
ity r
ed
uctio
n
0
1
2
3
4
5
6
Detoxification = AMnP 6E-05 + 08475
Detoxification = Alaccase 535E-5 + 00278
Aenzyme denotes the amount of enzyme produced (AUh) at the time
when detoxification was calculated
Correlacioacuten entre enzima extracelular y destoxificacioacuten
Ph crysosporium Relacioacuten CN para produccioacuten de MnP T versicolor Relacioacuten CN para produccioacuten de Lacasa
Pero NO correlacioacuten entre eliminacioacuten de color y produccioacuten enzimaacutetica
Enzimas extracelulares
bullEn que tipo de reacciones intervienen Oxidacioacuten hidroxilacioacuten etc bullComo atacan a las moleacuteculas Polimerizacioacuten despolimerizacioacuten rotura de enlaces rotura de anillos aromaacuteticos etchellip
Objetivo Estudio de la degradacioacuten de moleacuteculas y enzimas que intervienen
bullEstudios de degradacioacuten de colorantes textiles bullEstudios de degradacioacuten de disolventes clorados
bullEstudios de degradacioacuten de HAP
bullEstudios de degradacioacuten de contaminantes emergentes
Las aguas procedentes de la industria textil se caracterizan
Hoy en diacutea auacuten no se ha desarrollado un tratamiento bioloacutegico universal de depuracioacuten de aguas residuales textiles
Variedad de colorantes utilizados
Los colorantes son estructuras complejas poco biodegradables y muy estables
El estudio de nuevos tratamientos bioloacutegicos para estos efluentes es una opcioacuten interesante
En las EDAR los colorantes se adsorben sobre la biomasa causando problemas
LA INDUSTRIA TEXTIL y SU PROBLEMAacuteTICA AMBIENTAL
HONGOS
En los experimentos realizados se han conseguido rendimientos
de eliminacioacuten del color de hasta el 90
iquestCual es el mecanismo de eliminacioacuten del
colorante
bull bioadsorcioacuten
bull biotransformacioacuten
t inicial t final
Pelets de T versicolor + colorante Gris Lanaset G Tratamiento en discontinuo
Se ha determinado la capacidad del hongo ligninoliacutetico para degradar el colorante Gris Lanaset G (Mezcla de colorantes metaacutelicos de estructura y composicioacuten no disponible)
Biomass
Cr-dye +
Cr free
Cr-dye +
Cr free
Metal
desorption
FINAL
Cr-dye
Cr-dye +
Cr free
STEP2
Dye in biomass
Cr-dye
INITIAL
t= 0 h
Dye adsorbed
Cr-dye
Cr-dye
degradation
STEP 1
t= 1 ht= 45 d
S
O
L
I
D
P
H
A
S
E
L
I
Q
U
I
D
P
H
A
S
E
Dye
Dye
Dye
adsorption
Dye
Biomass
Cr-dye +
Cr free
Cr-dye +
Cr free
Metal
desorption
FINAL
Cr-dye
Cr-dye +
Cr free
STEP2
Dye in biomass
Cr-dye
INITIAL
t= 0 h
Dye adsorbed
Cr-dye
Cr-dye
degradation
STEP 1
t= 1 ht= 45 d
S
O
L
I
D
P
H
A
S
E
L
I
Q
U
I
D
P
H
A
S
E
Dye
Dye
Dye
adsorption
Dye
MECANISMO DE DEGRADACIOacuteN DEL COLOR
Mecanismo de degradacioacuten de colorantes por
los hongos ligninoliacuteticos
1ra etapa adsorcioacuten en la biomasa del hongo
2ordf etapa degradacioacuten intracelular
En este caso gracias al metal podemos demostrar que la
degradacioacuten tiene lugar en el interior del hongo o al menos parte
de ella
Cual es el papel del enzima extracelular
es la enzima extracelular que estamos midiendo (lacasa) la
responsable de la degradacioacuten
TRATAMIENTO COLORANTE GRIS LANASET G
DEGRADACIOacuteN DEL COLORANTE GRIS LANASET G CON TRAMETES VERSICOLOR
Medida de la enzima lacasa intracelular y extracelular
98 de eliminacioacuten de color a las 75 h
(57 debido a la adsorcioacuten Killed control)
Medio inicial (A) y final (B) del tratamiento
Peacutelets antes (B) y despueacutes del tratamiento (C) y peacutelets tentildeidos con colorante a t=1h (A)
Tiempo (h)
0 50 100 150 200 250 300
Lacasa e
xtr
acelu
lar
tota
l (U
A)
0
200
400
600
800
1000
1200
1400
1600
1800
2000
Lacasa intr
acelu
lar
tota
l (U
A)
0
40
80
120
160
200
240
280
Conc
colo
rante
(gl)
0
20
40
60
80
100
120
140
160
Conc
glu
cosa (
gl)
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
Activitat extracelular
Activitat intracelular
Colorante
Glucosa
Glu
cosa
(g
l)
Co
lora
nte
(m
gl)
DEGRADACIOacuteN DE COLORANTES TEXTILES
Antes de las 24h deteccioacuten de lacasa intracelular
Si la enzima lacasa es la responsable de la degradacion
Porque utilizar microorganismos y no enzimas
Es mas facil trabajar con enzimas que con
microorganismos
Se puede utilizar la dosis de enzima necesaria
Perohellip
Un unico enzima puede degradar todos los colorantes en un efluente
Los enzimas hasta donde llegan Degradantransformanmineralizan
Un unico enzima puede hacer lo mismo que un microorganismo que es
multienzimaacutetico
APLICACIOacuteN DEL PROCESO DE DECOLORACIOacuteN A DIFERENTES COLORANTES
RESULTADOS DE DEGRADACIOacuteN DE LOS COLORANTES AacuteCIDOS
Colorante Lanasyn Grey
(Azo complejo metaacutelico)
Alizarin Red S
(Antraquinoacutenico)
Acid Fuchsin
(Triarilmetano)
Decoloracioacuten 796 938 9998
Reduccioacuten Toxicidad 12 12 19
O
N
NH
C OEt
O
N
S
O
MeO
O
C
O
OEt
NH R
H+
Cr3+
N
N
R
OO
S O
O
Me
O
O
OH
SO3Na
NH2
SO3
C
H3C
H2N
NaO3S
NH2
SO3Na
DEGRADACIOacuteN DE COLORANTES TEXTILES
ESTUDI DEL PROCEacuteS DEGRADACIOacute DE COLORANTS TEgraveXTILS AMB EL FONG Trametes versicolor
COLORANT Trametes versicolor ENZIM 1210 UL
Nom comuacute Classificacioacute quiacutemica Decoloracioacute
24 i 100 h
Decoloracioacute
24h
Acid Fuchsin Trifenilmetagrave 98-99 28
Acid Green 16 Trifenilmetagrave 90-99 60 gt
24h
Alizarin Red S Antraquinogravenic 92-94 84
Amino Black 10 Diazo 96-99 93
Azocarmine B Quinoneimine 90-99 84
Basic Fuchsin Trifenilmetagrave 12-40 18
Brilliant Green 1 Trifenilmetagrave 55-93 90
Brilliant Green 20 Trifenilmetagrave 76-78 90
Burdeos Lanset B (mescla) 83-88 67
Gris Lanaset G (mescla) 92-98 35
Pardo Lanaset B (mescla) 64-81 60
Lanasyn Grey G Metagravelmiddotlic azoic 72-87 49
Methylene Blue Tiazina 14-28 37
Naphtol Yellow S Nitro 8-50-92 (240h) 0
Orange G Azo 97-99 87
Desactivacioacute enzimagravetica
DEGRADACIOacute DE COLORANTS comparacioacute fong vs enzim lacasa
Biodegradacioacute drsquoaltres famiacutelies de colorants
2D Graph 3
Tems (h)
0 20 40 60 80 100 120
Co
nc
en
tra
cioacute
co
lor
(mg
L)
0
20
40
60
80
100
120
140
160
Ac
tivit
at
(UL
)
0
20
40
60
80
100
120
140
Temps GLG (h) vs GLG (mgl)
Temps OG (h) vs OG (mgl)
Temps AF (h) vs AF (mgl)
Temps GLG-2 (h) vs GLG-2 (mgl)
Temps GLG (h) vs Activitat GLG (UA)
Temps OG (h) vs Activitat OG (UA)
Temps ARS (h) vs Activitat ARS (UA)
Temps GLG-2 (h) vs Activitat GLG-2 (UA) Temps ARS (h) vs ASR (mgl)
Temps AF (h) vs Activitat AF (UA)
DISCONTINUS REPETITS 24 hores
Gris Lanaset G co = 1556 mgL 946 decol
Orange G co = 1509 mgL 974 decol
Alizarin Red S co = 1425 mgL 874 decol
Acid Fuchsin co = 1370 mgL 982 decol
Gris Lanaset G co = 732 mgL 776 decol
Productes de degradacioacute del metabolisme del
fong per diferents famiacutelies de colorants
10 9 8 7 6 5 4 3 2 1 0 ppmLongitud dona (nm)
350 400 450 500 550 600 650
Absorb
agravencia
00
02
04
06
08
10
Temps 0 min
Temps 8 min
Temps 30 min
Temps 60 min
Temps 2h
Temps 4h
Temps 24h
0 min
4 h
24 h
60 min
2 h
30 min
8 min
N(CH2CH3)2
N(CH2CH3)2
BG1
CO2HCO2H
N(CH2CH3)2
CH3CHO
CH3CH(OH)2
CH3CO2H
NH(CH3CH2)2
+
SO4H-
Brilliant Green 1
N(CH2CH3)2
N(CH2CH3)2
BG1
CO2HCO2H
N(CH2CH3)2
CH3CHO
CH3CH(OH)2
CH3CO2H
NH(CH3CH2)2
+
SO4H-
N(CH2CH3)2
N(CH2CH3)2
BG1
CO2HCO2H
N(CH2CH3)2
CH3CHO
CH3CH(OH)2
CH3CO2H
NH(CH3CH2)2
+
SO4H-
NH(CH2CH3)2 + +
EL FONG EacuteS CAPACcedil DE DEGRADAR AgraveCID BENZOIC en 24 hores
H-RMN en liacutenea
Orange G
NH2CH2N
NH2
No subproductes
Acid Fuchsin
WRF
Citocromo P450
2 Lacasas
Lignina peroxidasa
Peroxidasa versaacutetil
MnP
1 Pero
xidasas
Enzimas modificadoras de lignina
Trametes versicolor
Enzimas extracelulares Enzimas intracelulares
Hidroxilacioacuten
Epoxidacioacuten
Reduccioacuten Desalquilacioacuten
Oxigenacioacuten
Ruptura C-C
Desmetilacioacuten
Hidroxilacioacuten Dipolimerizacioacuten fenoles
Oxidacioacuten alcoholes
El mecanismo de degradacioacuten de algunos contaminantes no esta ligado a la produccioacuten de los enzimas extracelulares sino al sistema intracelular Cytocromo P450 monooxigenasa
Identificacioacuten gen cyt P450 en P chrysosporium 1997 y en T versicolor 2002
Objetivo desarrollo de proceso
Reactor fludizado por pulsos de aire
Fong en forma de pegravelmiddotlets Biomassa fluiumlditzada per polsos drsquoaire Tordf ograveptima fong 25ordmC pH ograveptim fong 45 Nutrients (CN) y micronutrients Avaluacioacute activitat fuacutengica enzim lacasa Condicions esterils
Temps (d)
0 5 10 15 20
Glu
cosa
(gl)
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
Laca
sa (
UA
l)
0
250
500
750
1000
1250
1500
1750
2000
2250
Reducc
ioacute d
e c
olo
r (
)
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
Glucosa
Lacasa
Reduccioacute de color
TRH (h)
0 20 40 60 80 100 120
mg G
LG e
limin
ats
lmiddoth
0
5
10
15
20
25
30
Experimental
Normativa
Efecte del TRH
TRH 48 h
Temps (d)
0 5 10 15 20 25 30 35 40 45
Glu
cosa
(gl)
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
Laca
sa (
UA
l)
0
250
500
750
1000
1250
1500
1750
2000
2250
Reducc
ioacute d
e c
olo
r (
)
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
Glucosa
Lacasa
Reduccioacute de color
0
20
40
60
80
100
0 7 14 21 28 35 42 49 56 63P
erc
en
tatg
e d
e b
iom
as
sa
()
Temps (d)
gt42 dies
35 dies
28 dies
21 dies
14 dies
7 dies
0 dies
Estrategravegia purga i renovacioacute 13 de la
biomassa cada 7 dies
TRC 21 dies
decoloracions gt 90
distribucioacute drsquoedats constant
82 biomassa amb lt28 dies
Pegraverdua morfologiacutea dels pegravelmiddotlets lisis celmiddotlular
Tiempo (d)0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110
Glu
cosa
(gl)
0
1
2
3
4
5
6
7
8
Laca
sa (
UA
l)
0
500
1000
1500
2000
2500
3000
3500
4000
4500
5000
5500
Reducc
ioacuten d
e c
olo
r (
)
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
10068 525 59 72 4848
- Renovar la biomassa - Ni macro ni micronutrients - Glucosa qualitat industrial - Colorant no estegraveril
Formulacioacute del medi de cultiu
Seleccioacute del bioreactor
Escalat
Escalat de la produccioacute de biomassa
Produccioacute de pegravelmiddotlets clagravessica
Coll drsquoampolla
Cost medi (extracte de malta)
Limitacioacute en la produccioacute a escala Erlenmeyer
Objectius
Morfologia en forma de pelmiddotlets
Mida plusmn 3mm
Pasos experimentals
40 x
Biomassa gt 3 g DCWmiddotl-1
Morfologia adequada
280
598 0
50
100
150
200
250
300
Malt extract Defined medium
Co
st (
euromiddotK
g-1) Reduccioacute de cost 98
Escalat de la produccioacute de biomassa
La enzima lacasa es uno de los principales
catalizadores de la biodegradacioacuten pero no el uacutenico
responsable
El hongo degrada casi todos los colorantes
(algunos si estan en concentraciones subtoacutexicas)
La monitorizacioacuten de la produccioacuten enzimaacutetica y
consumo de glucosa son buenos indicadores de la
actividad metaboacutelica del hongo hay que
suministrar nutrientes para mantener la actividad
enzimaacutetica
El hongo puede degradar metabolitos resultantes
de la degradacioacuten que el enzima lacasa no puede
degradar
Algunas conclusiones
Porque utilizar microorganismos y no enzimas
si es mucho mas facil dosificar enzimas
los efluentes a tratar (liacutequidos o soacutelidos) contienen
una mezcla muy compleja de contaminantes no
podemos optimizar ni el enzima ni las condiciones
es difiacutecil que un enzima pueda degradar todos los
contaminantes presentes
en muchos casos los enzimas solo realizan un paso
de la transformacioacuten y se pueden formar TPs toacutexicos
o no biodegradables
el microorganismo es un sistema multienzimaacutetico
2010 20151985 1990 1995 2000 2005
Cronograma de los trabajos publicados en relacioacuten a biodegradacioacuten de contaminantes por hongos en medio liacutequido
Contaminantes emergentes
Pesticidas (DDT amp DDE)
PCBs HAPs Disolventes clorados
AR de produccioacuten Aceite de oliva
AR de la induacutestria del papel
Retardantes de llama (Bromados)
Faacutermacos
Filtros solares UV
Deteccioacuten faacutermacos en medio ambient
Colorantes sinteacuteticos Explosivos
TNT y nitroglicerina
AR de la industria textil
ASPECTOS GENERALES
A que se llama contaminantes emergentes
Productos considerados contaminantes actualmente pero no en el pasado presentes de forma constante en el medio ambiente a bajas concentraciones provocando problemas en el ecosistema y pendientes de ser regulados en un futuro proacuteximo
Entre ellos se incluyen los faacutermacos drogas de abuso productos asociados a la higiene y cuidado corporal retardantes de llama plaguicidashellip Caracteriacutesticas
alto consumo acumulacioacuten en el medio y organismos potencial disruptor endocrino toxicidadhellip
DEGRADACIOacuteN DE CONTAMINANTES EMERGENTES
EDAR
Mezcla de ldquocontaminantes emergentesrdquo
metabolitos
substancias conjugadas
EXCRECIOacuteNVERTIDO
Retenidos en los lodos
inalterados
transformados
Mineralizados
Transformados
Inalterados
Presencia en aguas subterraneas superficiales y
sedimentos
Presencia en suelos
efluente
influente
DEGRADACIOacuteN DE CONTAMINANTES EMERGENTES
bull 2005 la mayoriacutea de estudios realizados se centran en ndash Puesta a punto de meacutetodos analiacuteticos
ndash Deteccioacuten en aguas superficiales y subterraacuteneas
ndash Deteccioacuten en sistemas de tratamiento convencionales (EDARs)
ndash Deteccioacuten en efluentes de hospitales
bull Algunos estudios de degradacioacuten por bacterias en efluentes
bull Escasos (ninguno) estudios de degradacioacuten en lodos
DEGRADACIOacuteN DE CONTAMINANTES EMERGENTES
HONGOS
Cual es el principal problema que presenta estudiar su degradacioacuten
Las bajas concentraciones en que se encuentran y el
hecho de estar en matrices muy complejas dificulta
su deteccioacuten y cuantificacioacuten
Aplicacioacuten en matrices liquidas y soacutelidas
Matrices liacutequidas
Aguas residuales de hospital
Aguas residuales de la Vila Universitaria
Concentrado de un proceso de membranas
Aguas de un hospital veterinario
Matrices solidas
Lodos de depuradoras urbanas
Lodos de reactor MBR
37 Verlicchi et al J hydrology 2010 also WST 2010
erythromycin (antibiotic)
Iopromide (ICM)
ifosfamide (cytostatic)
Ibuprofen (analgesic)
Glucose
Therapeutic classes contrast media (ICM) heavy metals in a hospital effluentndash Comparison with an urban effluent
Hospital effluent Mean value
Urban effluent Mean value
Degradacioacuten de faacutermacos modelo e identificacioacuten de productos de transformacioacuten en condiciones esteacuteriles
Nos permite demostrar que el hongo es
el responsable de la degradacioacuten
Tratamiento de efluentes reales en condiciones no esteacuteriles Cuantificacioacuten de la eliminacioacuten de faacutermacos y ecotoxicidad
Tratamiento de efluentes por hongos Degradacioacuten de faacutermacos
38
EXPERIMENTOS IN VIVO PARA CUANTIFICAR DEGRADACIOacuteN
EXPERIMENTOS PARA DETERMINAR EL PAPEL DE LOS ENZIMAS
- In vitro Lacasa comercial
- In vivo Inhibidores del citocrom P450 (1-aminobenzotriazole)
ESTUDIO DE LA TOXICIDAD (Microtox regTest )
- Bacteria bioluminescente V ficheri
- EC50 a los 15 min Concentracioacuten que disminuye la luz emitida por la bacteria al 50
- Cuanto mas alta sea la EC50 menor es la toxicidad
ANAgraveLISIS DE FAgraveRMACOS EXTRACCIOacuteN EN FASE SOacuteLIDA i HPLC
IDENTIFICACIOacuteN DE SUBPRODUCTOS Servei RMN-UAB
(Medio + contaminante) (Medio + contaminante+ hongo inactivado)
Adsorcioacuten Degradacioacuten miacutenima
DEGRADACIOacuteN DE FAacuteRMACOS INDIVIDUALES
EC50
50
Cultiu en placa
Inoculacioacute dels Erlenmeyers
per a lrsquoobtencioacute de miceliObtencioacute del miceli
Homogeneiumltzacioacute amb NaCl 08 11 (vv)
Solucioacute stock de miceli
Inoculacioacute dels Erlenmeyers per lrsquoobtencioacute de pegravelmiddotletsObtencioacute de pegravelmiddotlets
Solucioacute stock de pegravelmiddotlets
7 dies6 dies
5 dies
inogravecul
Inoculacioacute del reactor
Cultiu en placa
Inoculacioacute dels Erlenmeyers
per a lrsquoobtencioacute de miceliObtencioacute del miceli
Homogeneiumltzacioacute amb NaCl 08 11 (vv)
Solucioacute stock de miceli
Inoculacioacute dels Erlenmeyers per lrsquoobtencioacute de pegravelmiddotletsObtencioacute de pegravelmiddotlets
Solucioacute stock de pegravelmiddotlets
7 dies6 dies
5 dies
inogravecul
Inoculacioacute del reactor
Cultiu en placa
Inoculacioacute dels Erlenmeyers
per a lrsquoobtencioacute de miceliObtencioacute del miceli
Homogeneiumltzacioacute amb NaCl 08 11 (vv)
Solucioacute stock de miceli
Inoculacioacute dels Erlenmeyers per lrsquoobtencioacute de pegravelmiddotletsObtencioacute de pegravelmiddotlets
Solucioacute stock de pegravelmiddotlets
7 dies6 dies
5 dies
inogravecul
Inoculacioacute del reactor
Cultiu en placa
Inoculacioacute dels Erlenmeyers
per a lrsquoobtencioacute de miceliObtencioacute del miceli
Homogeneiumltzacioacute amb NaCl 08 11 (vv)
Solucioacute stock de miceli
Inoculacioacute dels Erlenmeyers per lrsquoobtencioacute de pegravelmiddotletsObtencioacute de pegravelmiddotlets
Solucioacute stock de pegravelmiddotlets
7 dies6 dies
5 dies
inogravecul
Inoculacioacute del reactor
Cultiu en placa
Inoculacioacute dels Erlenmeyers
per a lrsquoobtencioacute de miceliObtencioacute del miceli
Homogeneiumltzacioacute amb NaCl 08 11 (vv)
Solucioacute stock de miceli
Inoculacioacute dels Erlenmeyers per lrsquoobtencioacute de pegravelmiddotletsObtencioacute de pegravelmiddotlets
Solucioacute stock de pegravelmiddotlets
7 dies6 dies
5 dies
inogravecul
Inoculacioacute del reactor
Cultiu en placa
Inoculacioacute dels Erlenmeyers
per a lrsquoobtencioacute de miceliObtencioacute del miceli
Homogeneiumltzacioacute amb NaCl 08 11 (vv)
Solucioacute stock de miceli
Inoculacioacute dels Erlenmeyers per lrsquoobtencioacute de pegravelmiddotletsObtencioacute de pegravelmiddotlets
Solucioacute stock de pegravelmiddotlets
7 dies6 dies
5 dies
inogravecul
Inoculacioacute del reactor
Control abioacutetico Control inactivado Experimental (Medio + contaminante+hongo activo)
Idaea-CSIC ICRA
Ketoprofeno
Eliminacioacute del 100
Metabolits hidroxilats
Perfil de concentracioacute de subproductes del ketoprofen
DEGRADACIOacuteN DE FAacuteRMACOS MODELO
IOPROMIDE degradation in Erlenmeyer flasks by
T versicolor pellets Time course degradation of Iopromide
added at approximately 12 mg L-1 Symbols non-inoculated controls ()
experimental cultures () heat-killed
controls () glucose () and laccase
activity (loz)
62 degradation is
observed after 7days of
exposure and remains
constant until the end of
the experiment
Toxicity by Microtox bioassay
Time EC50 ()
Non-biotic control 2
15min 2
8h 1
1d 43
4d 66
7d 87
12d 110
High toxicity at initial time
(EC50 2) Toxicity decreases
over time
Gros et al 2014 Water Research
Degradacioacuten de farmacos en aguas residuales
en bioreactor
CONDITIONS
Sterile effluent
No sterile
Batch
Continuous
Nutrients addition
Non-nutrients addition
Fluidized bed bioreactors 15
and 10 L
Air pulses
T versicolor in form of pellets
pH (45) and temperature (25ordmC)
control
MONITORING
Pharmaceuticals degradation
Acute toxicity (Microtox)
Laccase glucose etc
101
1-ep
oxyC
BZ
2-Hyd
roxy
CBZ
Cipro
floxa
cin
50
100
150
200
250
Inicial
15 min
6 h
1 d
2 d
5 d
8 d
Cef
alex
in
Ibup
rofe
n
Aceta
minop
hen
Azitro
micin
1
2
3
4
Ketop
rofe
n
Propr
anolol
Cita
lopr
am
Car
bamaz
epine
Acridon
e
Con
cen
tracioacute
(micro
g L
-1)
000
003
006
009
012
RESULTADOS AGUAS RESIDUALES URBANAS (Vila Universitaria de la UAB)
Tratamiento no esteril en batch
Eliminacioacuten completa del 70 de los faacutermacos detectados
Inicial
15 min
6 h
1 d
2 d
5 d
8 d
TRATAMIENTO DE EFLUENTES
Comparacioacuten de la eliminacioacuten de los faacutermacos por el
hongo versus lodos activados (bibliografia)
Grup Fagravermac Concentracioacute
(microg L-1)
Eliminacioacute estegraveril
()
Eliminacioacute no estegraveril
()
Eliminacioacute per llots activats
() Analgegravesics Acetaminofen 387 100 100 82-99
Ibuprofen 1261 100 100 82-99 Ketoprofen lt048 35 100 lt50 Codeina 002 100 - lt82 Antibiogravetics Azitromicin 431 - 100 lt40
Ciprofloxacin 8471 - 35 50-96 (adsorcioacute) Cefalexin 059 - -51 96 β-blockers Propanolol 006 - 100 59-70 Psiquiatrics Carbamazepina 07 -37 Augmenta lt20 Augmenta
1011- epoxy CBZ 755 100 79 - 2-Hydroxy CBZ 1638 46 100 -
Acridone 101 100 Augmenta - Citalopram 01 100 100 -
RESULTADOS AGUAS RESIDUALES URBANAS
TRATAMIENTO DE EFLUENTES
Porcentajes de eliminacioacuten superiores en el tratamiento por hongos
Problema cuantificacioacuten inicial de carbamazepina conjugacioacuten
Ace
tam
inop
hen
Ibup
rofen
Ket
opro
fen
Nap
roxe
n
Salicylic a
cid
Cod
eine
Phe
nazo
ne
Dex
amet
haso
ne
Diclofena
c
Piro
xica
m
Co
nce
ntr
atio
n (
microg
L-1
)
00
05
10
15
20
25
30
500
1000
1500
Initial
30 min
5 h
1 d
2 d
5 d
8 d
50
Tratamiento no esteacuteril Analgeacutesicos
RESULTADOS AGUAS RESIDUALES DE HOSPITAL
TRATAMIENTO DE EFLUENTES
46
Cipro
floxa
cin
Oflo
xacin
Clarit
hrom
ycin
Sulfam
etho
xazo
le
Azith
rom
ycin
Met
ronida
zole
Met
ronida
zole-O
H
Trim
etho
prim
Dim
etrid
azole
Ron
idaz
ole
Co
nce
ntr
atio
n (
microg
L-1
)
00
05
10
15
20
25
30
35
40
100
150
200
250
Initial
30 min
5 h
1 d
2 d
5 d
8 d
RESULTADOS AGUAS RESIDUALES DE HOSPITAL
Tratamiento no esteacuteril Antibioacuteticos
TRATAMIENTO DE EFLUENTES
101
1-ep
oxy
CBZ
2-Hyd
roxy
CBZ
Car
bam
azep
ine
Acr
idon
e
Lora
zepa
m
Cita
lopr
am
Ven
lafaxine
Pra
vast
atin
Olanz
apine
Ser
tralin
e
Fluox
etine
Par
oxet
ine
Co
nce
ntr
atio
n (
microg
L-1
)
000
025
050
075
100
400800
120016002000
Initial
30 min
5 h
1 d
2 d
5 d
8 d
RESULTADOS AGUAS RESIDUALES DE HOSPITAL
Tratamiento no esteacuteril Faacutermacos de uso psiquiaacutetrico
TRATAMIENTO DE EFLUENTES
Ben
zotri
azole
OP2E
O
Eth
ylpa
rabe
n
Pro
pylpar
aben
BPA
OP
Con
cen
tration
(micro
g L
-1)
0
2
4
6
8
10
20
30
40
50
60
RESULTADOS AGUAS RESIDUALES DE HOSPITAL
Tratamiento no esteacuteril Compuestos disruptores endocrinos
70 eliminacioacute
TRATAMIENTO DE EFLUENTES
Famiacutelia faacutermacos Tratamiento esteacuteril Tratamiento no esteacuteril
Carga inicial (microg)
Eliminacioacuten ()
Carga inicial (microg)
Eliminacioacute ()
Analgegravesics 1475 180 993 1511 179 988 Antibiogravetics 569 69 861 239 28 908 Cafeiumlna 757 92 79 1490 177 384 EDC 124 15 813 704 84 744 Iopromida 1046 128 755 4197 498 340 Altres fagravermacs 557 68 862 177 21 863 Psiquiagravetrics 3658 447 937 108 13 954 Cantidad total 8185 100 832 8427 100 533
Tratamiento adecuado para degradar faacutermacos en efluents de hospital
Siguiente objetivo Tratamiento en continuo de efluentes
RESULTADOS AGUAS RESIDUALES DE HOSPITAL
TRATAMIENTO DE EFLUENTES
Fungal inoculated (I)
34 Non-sterile continuous treatments of ROC and VHW
Non-inoculated (NI)
Non-sterile continuous
treatments of real effluents
VHW treatment
(
) Glucose concentration
(
) COD
(
) Laccase activity
(darr) Fungal biomass partial renovation
(mdash) Glucose addition rate
2 HRT studied
Decrease in laccase activity even with partial biomass renovation
Fungal inoculated (I)
Casas et al 2013 Env Technol 34 113
Glucose 026 g g DCW d
Ammonium 12 mg g DCW d
No glucose accumulation
Need for nutrients
Previous studies in synthetic
media and sterile conditions
CRT
Blaacutenquez et al 2006 Water Res 40 1650
CRT 21 days
13 biomass renovation every 7 days
CRT of 15 days
34 Non-sterile continuous treatments of ROC and VHW
Marina Badia Fabregat December 5th 2014 PhD Thesis
Que es lo que sucede
Se muere el hongo aunque estamos renovando la
biomasa no hay suficiente hongo
No hay degradacioacuten
52
Marina Badia Fabregat December 5th 2014 PhD Thesis
VHW treatment (2)
34 Non-sterile continuous treatments of ROC and VHW
NH4+ addition
PhACs removal
Fungal inoculated (I)
Non-inoculated (NI)
(
) Wastewater (Influent)
(
) Reactor effluent
The analyses have
been performed by
34 Non-sterile continuous treatments of ROC and VHW
Microbial community assessment (DGGE)
Marina Badia Fabregat December 5th 2014 PhD Thesis
Time
34 Non-sterile continuous treatments of ROC and VHW
Trametes versicolor
Candida spp
Fusarium solani
Unknown
T versicolor survived until the end of the treatment
laccase activity is not a good indicator
ESCENARIOS DE GESTIOacuteN DE EFLUENTES DE HOSPITAL
EDAR
No eliminacioacuten
de faacutermacos
Dilucioacuten en
el efluente
urbano
Aguas
urbanas
Fong
No eliminacioacuten
de DQO
Hongo Aguas
urbanas
EDAR
HOSPITAL
Srsquoha comprovat la capacitat de T versicolor per degradar fagravermacs
Badiacutea-Fabregat et al 2014 Rodriacuteguez-Rodriacuteguez et al 2014 Cruz-Moratoacute et al 2013
Tractament en continu drsquoHWW amb T versicolor en reactor
Inconvenients al tractament drsquo
aiguumles drsquohospitals reals
- Necessitat drsquoaddicionar nutrients - Competegravencia amb bacteris
Possibles solucions Estrategravegies
- Pretractament de lrsquoefluent - Altres configuracions de reactors - Canvi en la font de carboni
Posada a punt del sistema TRH Relacioacute QRQL
Tractament en continu drsquoHWW amb T versicolor en reactor
Alternativa filtre percolador amb T versicolor pre-crescut sobre fusta
1 2 3
4
5
6
7
1 Tanc drsquoalimentacioacute 2 Tanc de mescla 3 Tanc drsquoeluents de
sortida 4 Bomba de recirculacioacute 5 Bioreactor 6 Entrada drsquoaire 7 Controlador de pH
TRH 3d
QL
QR
QL
Tractament en continu drsquoHWW amb T versicolor en reactor
Alternativa filtre percolador amb T versicolor pre-crescut sobre fusta
Desenvolupament processos
Efluent hospital
real (HWW)
Aiguumles residuals urbanes
(UWW)
Trametes versicolor
T versicolor crescut sobre fusta
Filtre percolador amb T versicolor crescut sobre fusta
Microalgues Degradacioacute a
escala Erlenmeyer Fotobioreactor FBR
Degradacioacute drsquohormones i fagravermacs per microalgues
bull Degradacioacute drsquohormones del digestat drsquoun DA dopat amb E2 i EE2 amb les algues S capricornutum i C reinhardtii creixement i degradacioacute
No efecte togravexic de les hormones sobre les algues
Utilitzacioacute de digestat de llots per creixer
S capricornutum
S capricornutum
Selenastrum
capricornutum
Chlamydomonas
reinhardtii
E2 () EE2 () E2 () EE2 ()
24h 7d 24
h
7d 24h 7d 24
h
7d
B 47 88 30 60 89 100 26 100
C 2 46 0 41 27 86 6 71
G 91 100 27 95 98 100 28 76
Degradacioacute drsquohormones i fagravermacs per microalgues
bull Identificacioacute productes de degradacioacute drsquoE2 i EE2
bull Es detecten diferents productes de degradacioacute drsquoE2 i EE2 bull Majoritagraveriament productes de fotodegradacioacute bull Alguns directament relacionats amb la biodegradacioacute per part de les algues
E2 TP1 EE2 TP2
OH
HO
O
OH
HO
OH
Toilet sewage
1st settler (1m3)
2nd settler (1m3)
Wastewater pump
Wastewater PBR inlet
1
2
3
4
5
Algaebacteria consortia
Fotobioreactor de tractament
drsquo UrbanWW despres de
decantacioacute
Volum 1000L
Semiobert
Tubs plastic transparent
Tractament drsquoUrbanWW i eliminacioacute de PhACs en FBR
100L aigua del llac
Can Borrell Lake (StCugat)
900L U WW
Plagrave drsquooperacioacute del FBR
Tractament drsquoUWW i eliminacioacute de PhACs en FBR
Estat Estacionari - PhACs - Biodiversitat
303 mgL
265 mgL
155 mgL
Irradiacioacute solar darr Temperatura darr
TSSdarr Biomassa
pH augmenta amb lrsquoactivitat fotosintegravetica (consum CO2)
pH disminueix a la nit amb la respiracioacute
Tractament drsquoUWW i eliminacioacute de PhACs en FBR
pH
Entrada - COD=365 mgL - N-NH4
+=79 mgL - PT=17 mgL
COD N-NH4
+
PT
Paragravemetre Periacuteode I Periacuteode II Periacuteode III
DQO () 83 61 41
N-NH4+ () 86 99 80
PT () 54 89 75
Eliminacioacute de nutrients
Tractament drsquoUWW i eliminacioacute de PhACs en FBR
67
Napro
xen
Ibupro
fen
Aceta
min
ophen
Salic
ylic
acid
Keto
pro
fen
Azithro
myc
in
Cip
rofloxacin
Ofloxacin
Ery
thro
myc
in
Hyd
rochlo
roth
iazid
e
Furo
sem
ide
Codein
e
Lora
zepam
Ate
nolo
l
Dilt
iazem
Alp
razola
m
Paro
xetine
Co
nce
ntr
atio
n (
ngL
)
0
2000
4000
6000
8000
10000
12000
24000
30000
36000
42000
48000
54000
60000
Outlet
Inlet
Napro
xe
n
Ibupro
fen
Ace
tam
inophen
Salic
ylic
acid
Keto
pro
fen
Azithro
myc
in
Cip
rofloxa
cin
Ofloxa
cin
Ery
thro
myc
in
Hyd
roch
loro
thia
zid
e
Furo
se
mid
e
Codein
e
Lora
zepam
Ate
nolo
l
Dilt
iazem
Alp
razola
m
Paro
xe
tine
Concentr
ation (
ngL
)
0
2000
4000
6000
8000
10000
12000
24000
30000
36000
42000
48000
54000
60000
Outlet
Inlet
Antiinflamatoris Eliminacioacute gt85
Antibiogravetics Eliminacioacute gt 67
Antidepressius Eliminacioacute gt87
β-bloquejants Eliminacioacute gt86
Altres (ngL) Diuregravetics gt44 Bloquejants de canal lent gt72
Concentratioacute PhACs entrada
Concentratioacute PhACs sortida
TRH=8 d Estat estacionari
TRH=12 d Estat estacionari
48-54 μgL
24-54 μgL
4-10 μgL
2-4 μgL
4-6 μgL
ngL
ngL
8-10 μgL
4-10 μgL
ngL
ngL
PhACs
Tractament drsquoUWW i
eliminacioacute de PhACs en FBR
Valoritzacioacute de biomassa algal mitjanccedilant pretractament enzimagravetic i DA
Digestion time (days)
0 10 20 30 40 50
Meth
ane
yie
ld (
mL C
H4g
VS
)
0
50
100
150
200
250
Time (d) vs Microalgal control
Time (d) vs T control
Time (d) vs Cellulase
Time (d) vs Mix
Mix enzimagravetic Celmiddotlulasa
Biomassa microalgal + Control
Mix enzimagravetic 217 mL CH4g VS
Celmiddotlulasa 203 mL CH4g VS
Microalgues 188 mL CH4g VS
Mix enzimagravetic millora la produccioacute de metagrave
Brou fuacutengic + microalgues Control de brou fuacutengic
Lacasa + microalgues biomassa microalgal Control de lacasa
Brou fuacutengic 210 mL CH4
Lacasa 40 mL CH4
Produccioacute de biogas amb enzims no especiacutefics
Microalgues 38 mL CH4
Produccioacute de biogas amb enzims especiacutefics
Brou fuacutengic millora la produccioacute de metagrave
Projecte de colmiddotlaboracioacute entre el Consorci per a la Gestioacute de Residus del Valles Oriental i el grup de recerca Biorem UAB (2014SGR476) dins del
marc del programa de Doctorats Industrials de la Generalitat de Catalunya
Bioremediacioacute ldquoin siturdquo drsquoaquumliacutefers contaminats per compostos
organoclorats
Projecte de colmiddotlaboracioacute entre Litoclean i el grup de recerca Biorem UAB (2014SGR476) dins del marc del programa de Doctorats
Industrials de la Generalitat de Catalunya
Decloracioacute drsquoorganoclorats mitjanccedilant bacteris dehalorespiradors
1 Tecnologia consolidada amb centenars de casos drsquoaplicacioacute amb egravexit 2 Transformacioacute de productes organoclorats togravexics a innocus 3 Compatible amb altres megravetodes de remediacioacute 4 Disminucioacute del temps de remediacioacute de lrsquoaquumliacutefer i costos associats 5 Tecnologia meacutes econogravemica que tractaments fisico-quiacutemics 6 Potencialment pot eliminar els cloroalcans a concentracions le 0005 mgL 7 Percepcioacute social
PRINCIPALS AVANTATGES BIOREMEDIACIOacute
o Marc del projecte
Aplicacioacute de metodologies de Bioremediacioacute per via anaerogravebia en tres
emplaccedilaments afectats per la presencia de compostos organoclorats Cada un drsquoaquests tres emplaccedilaments constaragrave de les seguumlents fases
bull Fase 1 anagravelisis al laboratori a) Caracteritzacioacute de lrsquoemplaccedilament b) Assaig de laboratori Microcosmos
bull Fase 2 assaig in-situ
o Fase drsquoimplantacioacute A partir dels resultats obtinguts aplicacioacute de metodologia a lrsquoemplaccedilament estudiat per part de Litoclean
PCE TCE cis DCE
Caracteriacutestiques de lrsquoemplaccedilament
bull Emplaccedilament contaminat per un abocament controlat i finit de Percloretilegrave (PCE) en una parcelmiddotla amb activitat industrial
bull Respiren compostos orgagravenics clorats i els transformen a molegravecules menys clorades
bull Anaerobis estrictes bull Es poden trobar als aquumliacutefers contaminats bull El grup Biorem UAB (2014SGR476) disposa de diferents liacutenies de cultius de
bacteris decloradors amb capacitat per detoxificar un ampli ventall drsquoorganoclorats
bull Trueba-Santiso et al 2017 Sci
Total Environ 581-582 pp 640-
648
bull Mortan et al 2017 J Hazard
Mat In press
Dhg Dehalogenimonas
Dhc Dehalococcoides
Dhb Dehalobacterium
Diclorometagrave Agravecid acegravetic Agravecid fogravermic
+ Dhb
C C
H
H
H
H
Etegrave
C C
Cl
H
Cl
H
C C
H
Cl
Cl
H
C C
H
H
H
Cl
cis- i trans- DCE VC
Dhc Dhc
Dhc
C C
Cl
Cl
Cl
H
TCE
C C
C lC l
C l C l
P C E
Dhc
PCE
C
Cl
Cl
C
Cl
Cl
H H C
Cl
Cl
C
Cl
H
H H
1122-TeCA 112-TCA
Dhg Dhg
Abiogravetic
CC
HCl
HCl
HH
12-DCA
Dhg
12-DCA
Bacteris dehalorespiradors
Les poblacions bacterianes
autogravectones poden transformar els
contaminants fins a compostos innocus
Les condicions drsquoaquests aquumliacutefers soacuten adequades per
eliminar els compostos
organoclorats amb bacteris
dehalorespiradors
1 Anagravelisi dels paragravemetres
de camp
Bioestimulacioacute
2 Deteccioacute de lrsquoactivitat
decloradora
Atenuacioacute natural
monitoritzada
Bioaugmentacioacute Fase
2
Pregunta 1a Pregunta 2a
La poblacioacute bacteriana a lrsquoaquumliacutefer
eacutes suficient per completar el proceacutes de descontaminacioacute de forma natural
Pregunta 3a
Fase 1
Cultius anaerobis i anagravelisi de metabogravelits
Mostreig drsquoaigua del pou amb
sediments fins
Preparacioacute dels cultius en cambra
anaerogravebia
Incubacioacute dels cultius en cambra
climatitzada
Anagravelisi de metabogravelits per
cromatografia de gasos Mostres de
laquumliacutefer +
Substrat orgagravenic (candidats per
bioestimulacioacute)
1 Nomeacutes mostra 2 + Metanol i etanol 3 + Producte comercial 4 + Lactat
Concentracioacute de cloroetens
2 Deteccioacute de lrsquoactivitat decloradora
Fase 1
La biodegradacioacute eacutes completa (etegrave)
La bioestimulacioacute eacutes efectiva
La decloracioacute meacutes ragravepida eacutes amb lactat
PCE
TCE
cis- DCE
CV Etegrave
trans- DCE
0
5
10
15
20
25
30
35
0 50 100 150 200
Co
nce
ntr
atio
n (
microM
)
Day
0
2
4
6
8
10
0 50 100 150 200
Day
Mostra aigua nomeacutes (control)
Mostra aigua + etanol metanol
Mostra aigua + producte comercial
Mostra aigua + lactat
Resultats per a un pou
Cultius anaerobis i anagravelisi de metabogravelits
Fase 1
0
5
10
15
20
25
30
35
0 50 100 150 200Day
+ TCE
0
10
20
30
40
50
60
70
0 50 100 150 200
Day
+ TCE
2 Deteccioacute de lrsquoactivitat decloradora
TCE
cis-DCE
trans-DCE
Cloruro de vinilo Etileno
CC
Cl
Cl Cl
Cl
PCE
CC
Cl
H H
Cl
CC
H
ClH
Cl
CC
Cl
H
H
H
CC
H
H H
H
CC
Cl
Cl H
Cl
Deteccioacute i identificacioacute dels bacteris i enzims responsables de la degradacioacute completa
Tegravecniques moleculars (PCR)
Fase 1
Dehalobacter Desulforomonas
Sulfurospirillum Geobacter Desulfitobacterium
Desulfitobacterium
Dehalococcoides
pceA
tceA tceA bvcA
vcrA
2 Deteccioacute de lrsquoactivitat decloradora
Clorur de
vinil
Etegrave
Ma
rca
do
r
C+
Dh
c
Pou
C-
Dh
c
Assaig in situ per BIOESTIMULACIOacute
Fase 2
Injeccioacute i monitoritzacioacute bull Injeccioacute drsquoestimulant segons
conclusions de lrsquoassaig de laboratori (Lactat comercial) en les concentracions de diseny
bull Injeccioacute de traccedilador (fluoresceiumlna)
PCE TCE
cis-DCE
trans-DCE
CV Ethene 0
5
10
15
20
25
30
-1 19 39 59 79
Co
nce
ntr
atio
n (
mg
L)
Day
Chlorinated ethenes Lactate and fermenting products
Well PZ-1
Lactate Pyruvate
Acetate Formate
Potencial Redox
0
1
2
3
4
5
-1 19 39 59 79
Co
nce
ntr
atio
n (
mg
L)
Day
0
500
1000
1500
2000
2500
-1 19 39 59 79Day
0
10000
20000
30000
40000
50000
60000
70000
-1 19 39 59 79Day
-100
0
100
200
300
400
500
-1 19 39 59 79
OR
P (
mV
)
Day
PZ2
82
Chlorinated ethenes Lactate and fermenting products
Well PZ-2
Direct injection of lactate (MW-PZ2) Monitoring Wells PZ2 PZ1 PZ3 MW6 PZ22 PZ6 and ProfA
Conclusions de la Fase 2 (assaig in situ)
Els resultats de la Fase 1 soacuten vagravelids per decidir quin tractament de bioremediacioacute seguir a la Fase 2
El lactat estimula la degradacioacute
bull Augmenta la velocitat de decloracioacute bull Proporciona acetat i hidrogen als bacteris bull Consumeix lrsquooxigen present bull Disminueix el potencial redox
Es confirma la presegravencia de bacteris dehalorespiradors autogravectons i actius
Es detecta degradacioacute de PCE i transformacioacute a compostos menys clorats
A partir dels resultats obtinguts durant les dues fases es dissenyaragrave i es proposaragrave lrsquoexecucioacute drsquoun proceacutes de bioremediacioacute anaerogravebia estimulada aplicant la metodologia establerta
84
Gragravecies
Grup de recerca BioremUAB (teresavicentuabcat)
5
Process for the decolorization of pulp mill bleach plant effluent Patent number 4420369 Filed February 25 1982 Issued December 13 1983 Assignee The United States of America as represented by the Secretary of Agriculture Inventors David C Eaton Thomas K Kirk Hou-min Chang
Process of degrading chloro-organics by white-rot fungi US 4554075 A
Nuacutemero de solmiddotlicitud US 06614980
Data de publicacioacute 19 Nov 1985
Data de presentacioacute 29 Maig 1984
Data de prioritat 29 Maig 1984
Estat de la taxa Pagades
Inventors Hou-Min Chang Thomas W Joyce Thomas K Kirk Van-Ba Huynh
Cessionari original North Carolina State University
Efluentes lejiacuteas negras de
papelera (en esteril)
decoloracioacuten
detoxificacioacuten
contenido en fenoles
Lejiacuteas negras Phanerochaete chrysosporium y Trametes
versicolor
Antecedentes Kirk trabajos publicados y patentes
Seguimiento enzimaacutetico
Efluentes liacutequidos lejiacuteas negras de papelera y alpechin
REACTORES
Tanque agitado micelio crecimiento disperso Problemas operacionales
Lecho fluidizado Pellets Todos los hongos forman pellets
Lecho fijo Hongo inmovilizado Problemas operacionales
Produccioacuten de biomasa fuacutengica morfologia en funcion de la aplicacioacuten-reactor
OBJETIVO
Cultiu en placa
Inoculacioacute dels Erlenmeyers
per a lrsquoobtencioacute de miceliObtencioacute del miceli
Homogeneiumltzacioacute amb NaCl 08 11 (vv)
Solucioacute stock de miceli
Inoculacioacute dels Erlenmeyers per lrsquoobtencioacute de pegravelmiddotletsObtencioacute de pegravelmiddotlets
Solucioacute stock de pegravelmiddotlets
7 dies6 dies
5 dies
inogravecul
Inoculacioacute del reactor
Cultiu en placa
Inoculacioacute dels Erlenmeyers
per a lrsquoobtencioacute de miceliObtencioacute del miceli
Homogeneiumltzacioacute amb NaCl 08 11 (vv)
Solucioacute stock de miceli
Inoculacioacute dels Erlenmeyers per lrsquoobtencioacute de pegravelmiddotletsObtencioacute de pegravelmiddotlets
Solucioacute stock de pegravelmiddotlets
7 dies6 dies
5 dies
inogravecul
Inoculacioacute del reactor
Medio agar (15gL)
Extracto de malta
(20 gL)
135 rpm durante
6 dias y a 25 ordmC
150 mL de extracto de
malta de 20 gL a pH
45
135 rpm
durante 5 dias
y a 25 ordmC
NaCl 08 11 (vv)
PRODUCCIOacuteN DE PELETS (escala Erlenmeier)
250 mL de
extracto
de malta
de 20 gL
a pH 45
1 mL
40 g pellets (peso
humedo)
Aprox
Peso humedopeso
seco = 26
40 g pellets (peso
humedo)L=15 g DCWL
75 mL de
solucion stock
de micelio
Separar el
micelio
A partir de los resultados anteriores seleccionamos
el hongo Trametes versicolor para el tratamiento de efluentes
por su facilidad en formar pellets
la agitacioacuten en cultivos sumergidos no afecta a la produccioacuten
enzimaacutetica
Morfologia-crecimiento mas adecuado
Productor de enzimas extracelulares MnP y Lacasa
Reactor con pellets de T versicolor fluidizados por pulsos de aire
Objetivo demostrar la relacioacuten entre tratamiento
(condiciones esteacuteriles) y produccioacuten enzimaacutetica
Eliminacioacuten de color (80) de lejias
negras de papelera
con Trametes versicolor
1 Efluente inicial 2 Efluente final 3 Efluente + Pellets final
1 2 3
Detoxificacioacuten de lejiacuteas negras por Phanerochaete
chrysosporium inmovilizado y pellets de Trametes
versicolor
Enzyme production (AUh)
0e+0 2e+4 4e+4 6e+4 8e+4 1e+5
Toxic
ity r
ed
uctio
n
0
1
2
3
4
5
6
Enzyme production (AUh)
0e+0 2e+4 4e+4 6e+4 8e+4 1e+5
Toxic
ity r
ed
uctio
n
0
1
2
3
4
5
6
Detoxification = AMnP 6E-05 + 08475
Detoxification = Alaccase 535E-5 + 00278
Aenzyme denotes the amount of enzyme produced (AUh) at the time
when detoxification was calculated
Correlacioacuten entre enzima extracelular y destoxificacioacuten
Ph crysosporium Relacioacuten CN para produccioacuten de MnP T versicolor Relacioacuten CN para produccioacuten de Lacasa
Pero NO correlacioacuten entre eliminacioacuten de color y produccioacuten enzimaacutetica
Enzimas extracelulares
bullEn que tipo de reacciones intervienen Oxidacioacuten hidroxilacioacuten etc bullComo atacan a las moleacuteculas Polimerizacioacuten despolimerizacioacuten rotura de enlaces rotura de anillos aromaacuteticos etchellip
Objetivo Estudio de la degradacioacuten de moleacuteculas y enzimas que intervienen
bullEstudios de degradacioacuten de colorantes textiles bullEstudios de degradacioacuten de disolventes clorados
bullEstudios de degradacioacuten de HAP
bullEstudios de degradacioacuten de contaminantes emergentes
Las aguas procedentes de la industria textil se caracterizan
Hoy en diacutea auacuten no se ha desarrollado un tratamiento bioloacutegico universal de depuracioacuten de aguas residuales textiles
Variedad de colorantes utilizados
Los colorantes son estructuras complejas poco biodegradables y muy estables
El estudio de nuevos tratamientos bioloacutegicos para estos efluentes es una opcioacuten interesante
En las EDAR los colorantes se adsorben sobre la biomasa causando problemas
LA INDUSTRIA TEXTIL y SU PROBLEMAacuteTICA AMBIENTAL
HONGOS
En los experimentos realizados se han conseguido rendimientos
de eliminacioacuten del color de hasta el 90
iquestCual es el mecanismo de eliminacioacuten del
colorante
bull bioadsorcioacuten
bull biotransformacioacuten
t inicial t final
Pelets de T versicolor + colorante Gris Lanaset G Tratamiento en discontinuo
Se ha determinado la capacidad del hongo ligninoliacutetico para degradar el colorante Gris Lanaset G (Mezcla de colorantes metaacutelicos de estructura y composicioacuten no disponible)
Biomass
Cr-dye +
Cr free
Cr-dye +
Cr free
Metal
desorption
FINAL
Cr-dye
Cr-dye +
Cr free
STEP2
Dye in biomass
Cr-dye
INITIAL
t= 0 h
Dye adsorbed
Cr-dye
Cr-dye
degradation
STEP 1
t= 1 ht= 45 d
S
O
L
I
D
P
H
A
S
E
L
I
Q
U
I
D
P
H
A
S
E
Dye
Dye
Dye
adsorption
Dye
Biomass
Cr-dye +
Cr free
Cr-dye +
Cr free
Metal
desorption
FINAL
Cr-dye
Cr-dye +
Cr free
STEP2
Dye in biomass
Cr-dye
INITIAL
t= 0 h
Dye adsorbed
Cr-dye
Cr-dye
degradation
STEP 1
t= 1 ht= 45 d
S
O
L
I
D
P
H
A
S
E
L
I
Q
U
I
D
P
H
A
S
E
Dye
Dye
Dye
adsorption
Dye
MECANISMO DE DEGRADACIOacuteN DEL COLOR
Mecanismo de degradacioacuten de colorantes por
los hongos ligninoliacuteticos
1ra etapa adsorcioacuten en la biomasa del hongo
2ordf etapa degradacioacuten intracelular
En este caso gracias al metal podemos demostrar que la
degradacioacuten tiene lugar en el interior del hongo o al menos parte
de ella
Cual es el papel del enzima extracelular
es la enzima extracelular que estamos midiendo (lacasa) la
responsable de la degradacioacuten
TRATAMIENTO COLORANTE GRIS LANASET G
DEGRADACIOacuteN DEL COLORANTE GRIS LANASET G CON TRAMETES VERSICOLOR
Medida de la enzima lacasa intracelular y extracelular
98 de eliminacioacuten de color a las 75 h
(57 debido a la adsorcioacuten Killed control)
Medio inicial (A) y final (B) del tratamiento
Peacutelets antes (B) y despueacutes del tratamiento (C) y peacutelets tentildeidos con colorante a t=1h (A)
Tiempo (h)
0 50 100 150 200 250 300
Lacasa e
xtr
acelu
lar
tota
l (U
A)
0
200
400
600
800
1000
1200
1400
1600
1800
2000
Lacasa intr
acelu
lar
tota
l (U
A)
0
40
80
120
160
200
240
280
Conc
colo
rante
(gl)
0
20
40
60
80
100
120
140
160
Conc
glu
cosa (
gl)
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
Activitat extracelular
Activitat intracelular
Colorante
Glucosa
Glu
cosa
(g
l)
Co
lora
nte
(m
gl)
DEGRADACIOacuteN DE COLORANTES TEXTILES
Antes de las 24h deteccioacuten de lacasa intracelular
Si la enzima lacasa es la responsable de la degradacion
Porque utilizar microorganismos y no enzimas
Es mas facil trabajar con enzimas que con
microorganismos
Se puede utilizar la dosis de enzima necesaria
Perohellip
Un unico enzima puede degradar todos los colorantes en un efluente
Los enzimas hasta donde llegan Degradantransformanmineralizan
Un unico enzima puede hacer lo mismo que un microorganismo que es
multienzimaacutetico
APLICACIOacuteN DEL PROCESO DE DECOLORACIOacuteN A DIFERENTES COLORANTES
RESULTADOS DE DEGRADACIOacuteN DE LOS COLORANTES AacuteCIDOS
Colorante Lanasyn Grey
(Azo complejo metaacutelico)
Alizarin Red S
(Antraquinoacutenico)
Acid Fuchsin
(Triarilmetano)
Decoloracioacuten 796 938 9998
Reduccioacuten Toxicidad 12 12 19
O
N
NH
C OEt
O
N
S
O
MeO
O
C
O
OEt
NH R
H+
Cr3+
N
N
R
OO
S O
O
Me
O
O
OH
SO3Na
NH2
SO3
C
H3C
H2N
NaO3S
NH2
SO3Na
DEGRADACIOacuteN DE COLORANTES TEXTILES
ESTUDI DEL PROCEacuteS DEGRADACIOacute DE COLORANTS TEgraveXTILS AMB EL FONG Trametes versicolor
COLORANT Trametes versicolor ENZIM 1210 UL
Nom comuacute Classificacioacute quiacutemica Decoloracioacute
24 i 100 h
Decoloracioacute
24h
Acid Fuchsin Trifenilmetagrave 98-99 28
Acid Green 16 Trifenilmetagrave 90-99 60 gt
24h
Alizarin Red S Antraquinogravenic 92-94 84
Amino Black 10 Diazo 96-99 93
Azocarmine B Quinoneimine 90-99 84
Basic Fuchsin Trifenilmetagrave 12-40 18
Brilliant Green 1 Trifenilmetagrave 55-93 90
Brilliant Green 20 Trifenilmetagrave 76-78 90
Burdeos Lanset B (mescla) 83-88 67
Gris Lanaset G (mescla) 92-98 35
Pardo Lanaset B (mescla) 64-81 60
Lanasyn Grey G Metagravelmiddotlic azoic 72-87 49
Methylene Blue Tiazina 14-28 37
Naphtol Yellow S Nitro 8-50-92 (240h) 0
Orange G Azo 97-99 87
Desactivacioacute enzimagravetica
DEGRADACIOacute DE COLORANTS comparacioacute fong vs enzim lacasa
Biodegradacioacute drsquoaltres famiacutelies de colorants
2D Graph 3
Tems (h)
0 20 40 60 80 100 120
Co
nc
en
tra
cioacute
co
lor
(mg
L)
0
20
40
60
80
100
120
140
160
Ac
tivit
at
(UL
)
0
20
40
60
80
100
120
140
Temps GLG (h) vs GLG (mgl)
Temps OG (h) vs OG (mgl)
Temps AF (h) vs AF (mgl)
Temps GLG-2 (h) vs GLG-2 (mgl)
Temps GLG (h) vs Activitat GLG (UA)
Temps OG (h) vs Activitat OG (UA)
Temps ARS (h) vs Activitat ARS (UA)
Temps GLG-2 (h) vs Activitat GLG-2 (UA) Temps ARS (h) vs ASR (mgl)
Temps AF (h) vs Activitat AF (UA)
DISCONTINUS REPETITS 24 hores
Gris Lanaset G co = 1556 mgL 946 decol
Orange G co = 1509 mgL 974 decol
Alizarin Red S co = 1425 mgL 874 decol
Acid Fuchsin co = 1370 mgL 982 decol
Gris Lanaset G co = 732 mgL 776 decol
Productes de degradacioacute del metabolisme del
fong per diferents famiacutelies de colorants
10 9 8 7 6 5 4 3 2 1 0 ppmLongitud dona (nm)
350 400 450 500 550 600 650
Absorb
agravencia
00
02
04
06
08
10
Temps 0 min
Temps 8 min
Temps 30 min
Temps 60 min
Temps 2h
Temps 4h
Temps 24h
0 min
4 h
24 h
60 min
2 h
30 min
8 min
N(CH2CH3)2
N(CH2CH3)2
BG1
CO2HCO2H
N(CH2CH3)2
CH3CHO
CH3CH(OH)2
CH3CO2H
NH(CH3CH2)2
+
SO4H-
Brilliant Green 1
N(CH2CH3)2
N(CH2CH3)2
BG1
CO2HCO2H
N(CH2CH3)2
CH3CHO
CH3CH(OH)2
CH3CO2H
NH(CH3CH2)2
+
SO4H-
N(CH2CH3)2
N(CH2CH3)2
BG1
CO2HCO2H
N(CH2CH3)2
CH3CHO
CH3CH(OH)2
CH3CO2H
NH(CH3CH2)2
+
SO4H-
NH(CH2CH3)2 + +
EL FONG EacuteS CAPACcedil DE DEGRADAR AgraveCID BENZOIC en 24 hores
H-RMN en liacutenea
Orange G
NH2CH2N
NH2
No subproductes
Acid Fuchsin
WRF
Citocromo P450
2 Lacasas
Lignina peroxidasa
Peroxidasa versaacutetil
MnP
1 Pero
xidasas
Enzimas modificadoras de lignina
Trametes versicolor
Enzimas extracelulares Enzimas intracelulares
Hidroxilacioacuten
Epoxidacioacuten
Reduccioacuten Desalquilacioacuten
Oxigenacioacuten
Ruptura C-C
Desmetilacioacuten
Hidroxilacioacuten Dipolimerizacioacuten fenoles
Oxidacioacuten alcoholes
El mecanismo de degradacioacuten de algunos contaminantes no esta ligado a la produccioacuten de los enzimas extracelulares sino al sistema intracelular Cytocromo P450 monooxigenasa
Identificacioacuten gen cyt P450 en P chrysosporium 1997 y en T versicolor 2002
Objetivo desarrollo de proceso
Reactor fludizado por pulsos de aire
Fong en forma de pegravelmiddotlets Biomassa fluiumlditzada per polsos drsquoaire Tordf ograveptima fong 25ordmC pH ograveptim fong 45 Nutrients (CN) y micronutrients Avaluacioacute activitat fuacutengica enzim lacasa Condicions esterils
Temps (d)
0 5 10 15 20
Glu
cosa
(gl)
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
Laca
sa (
UA
l)
0
250
500
750
1000
1250
1500
1750
2000
2250
Reducc
ioacute d
e c
olo
r (
)
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
Glucosa
Lacasa
Reduccioacute de color
TRH (h)
0 20 40 60 80 100 120
mg G
LG e
limin
ats
lmiddoth
0
5
10
15
20
25
30
Experimental
Normativa
Efecte del TRH
TRH 48 h
Temps (d)
0 5 10 15 20 25 30 35 40 45
Glu
cosa
(gl)
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
Laca
sa (
UA
l)
0
250
500
750
1000
1250
1500
1750
2000
2250
Reducc
ioacute d
e c
olo
r (
)
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
Glucosa
Lacasa
Reduccioacute de color
0
20
40
60
80
100
0 7 14 21 28 35 42 49 56 63P
erc
en
tatg
e d
e b
iom
as
sa
()
Temps (d)
gt42 dies
35 dies
28 dies
21 dies
14 dies
7 dies
0 dies
Estrategravegia purga i renovacioacute 13 de la
biomassa cada 7 dies
TRC 21 dies
decoloracions gt 90
distribucioacute drsquoedats constant
82 biomassa amb lt28 dies
Pegraverdua morfologiacutea dels pegravelmiddotlets lisis celmiddotlular
Tiempo (d)0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110
Glu
cosa
(gl)
0
1
2
3
4
5
6
7
8
Laca
sa (
UA
l)
0
500
1000
1500
2000
2500
3000
3500
4000
4500
5000
5500
Reducc
ioacuten d
e c
olo
r (
)
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
10068 525 59 72 4848
- Renovar la biomassa - Ni macro ni micronutrients - Glucosa qualitat industrial - Colorant no estegraveril
Formulacioacute del medi de cultiu
Seleccioacute del bioreactor
Escalat
Escalat de la produccioacute de biomassa
Produccioacute de pegravelmiddotlets clagravessica
Coll drsquoampolla
Cost medi (extracte de malta)
Limitacioacute en la produccioacute a escala Erlenmeyer
Objectius
Morfologia en forma de pelmiddotlets
Mida plusmn 3mm
Pasos experimentals
40 x
Biomassa gt 3 g DCWmiddotl-1
Morfologia adequada
280
598 0
50
100
150
200
250
300
Malt extract Defined medium
Co
st (
euromiddotK
g-1) Reduccioacute de cost 98
Escalat de la produccioacute de biomassa
La enzima lacasa es uno de los principales
catalizadores de la biodegradacioacuten pero no el uacutenico
responsable
El hongo degrada casi todos los colorantes
(algunos si estan en concentraciones subtoacutexicas)
La monitorizacioacuten de la produccioacuten enzimaacutetica y
consumo de glucosa son buenos indicadores de la
actividad metaboacutelica del hongo hay que
suministrar nutrientes para mantener la actividad
enzimaacutetica
El hongo puede degradar metabolitos resultantes
de la degradacioacuten que el enzima lacasa no puede
degradar
Algunas conclusiones
Porque utilizar microorganismos y no enzimas
si es mucho mas facil dosificar enzimas
los efluentes a tratar (liacutequidos o soacutelidos) contienen
una mezcla muy compleja de contaminantes no
podemos optimizar ni el enzima ni las condiciones
es difiacutecil que un enzima pueda degradar todos los
contaminantes presentes
en muchos casos los enzimas solo realizan un paso
de la transformacioacuten y se pueden formar TPs toacutexicos
o no biodegradables
el microorganismo es un sistema multienzimaacutetico
2010 20151985 1990 1995 2000 2005
Cronograma de los trabajos publicados en relacioacuten a biodegradacioacuten de contaminantes por hongos en medio liacutequido
Contaminantes emergentes
Pesticidas (DDT amp DDE)
PCBs HAPs Disolventes clorados
AR de produccioacuten Aceite de oliva
AR de la induacutestria del papel
Retardantes de llama (Bromados)
Faacutermacos
Filtros solares UV
Deteccioacuten faacutermacos en medio ambient
Colorantes sinteacuteticos Explosivos
TNT y nitroglicerina
AR de la industria textil
ASPECTOS GENERALES
A que se llama contaminantes emergentes
Productos considerados contaminantes actualmente pero no en el pasado presentes de forma constante en el medio ambiente a bajas concentraciones provocando problemas en el ecosistema y pendientes de ser regulados en un futuro proacuteximo
Entre ellos se incluyen los faacutermacos drogas de abuso productos asociados a la higiene y cuidado corporal retardantes de llama plaguicidashellip Caracteriacutesticas
alto consumo acumulacioacuten en el medio y organismos potencial disruptor endocrino toxicidadhellip
DEGRADACIOacuteN DE CONTAMINANTES EMERGENTES
EDAR
Mezcla de ldquocontaminantes emergentesrdquo
metabolitos
substancias conjugadas
EXCRECIOacuteNVERTIDO
Retenidos en los lodos
inalterados
transformados
Mineralizados
Transformados
Inalterados
Presencia en aguas subterraneas superficiales y
sedimentos
Presencia en suelos
efluente
influente
DEGRADACIOacuteN DE CONTAMINANTES EMERGENTES
bull 2005 la mayoriacutea de estudios realizados se centran en ndash Puesta a punto de meacutetodos analiacuteticos
ndash Deteccioacuten en aguas superficiales y subterraacuteneas
ndash Deteccioacuten en sistemas de tratamiento convencionales (EDARs)
ndash Deteccioacuten en efluentes de hospitales
bull Algunos estudios de degradacioacuten por bacterias en efluentes
bull Escasos (ninguno) estudios de degradacioacuten en lodos
DEGRADACIOacuteN DE CONTAMINANTES EMERGENTES
HONGOS
Cual es el principal problema que presenta estudiar su degradacioacuten
Las bajas concentraciones en que se encuentran y el
hecho de estar en matrices muy complejas dificulta
su deteccioacuten y cuantificacioacuten
Aplicacioacuten en matrices liquidas y soacutelidas
Matrices liacutequidas
Aguas residuales de hospital
Aguas residuales de la Vila Universitaria
Concentrado de un proceso de membranas
Aguas de un hospital veterinario
Matrices solidas
Lodos de depuradoras urbanas
Lodos de reactor MBR
37 Verlicchi et al J hydrology 2010 also WST 2010
erythromycin (antibiotic)
Iopromide (ICM)
ifosfamide (cytostatic)
Ibuprofen (analgesic)
Glucose
Therapeutic classes contrast media (ICM) heavy metals in a hospital effluentndash Comparison with an urban effluent
Hospital effluent Mean value
Urban effluent Mean value
Degradacioacuten de faacutermacos modelo e identificacioacuten de productos de transformacioacuten en condiciones esteacuteriles
Nos permite demostrar que el hongo es
el responsable de la degradacioacuten
Tratamiento de efluentes reales en condiciones no esteacuteriles Cuantificacioacuten de la eliminacioacuten de faacutermacos y ecotoxicidad
Tratamiento de efluentes por hongos Degradacioacuten de faacutermacos
38
EXPERIMENTOS IN VIVO PARA CUANTIFICAR DEGRADACIOacuteN
EXPERIMENTOS PARA DETERMINAR EL PAPEL DE LOS ENZIMAS
- In vitro Lacasa comercial
- In vivo Inhibidores del citocrom P450 (1-aminobenzotriazole)
ESTUDIO DE LA TOXICIDAD (Microtox regTest )
- Bacteria bioluminescente V ficheri
- EC50 a los 15 min Concentracioacuten que disminuye la luz emitida por la bacteria al 50
- Cuanto mas alta sea la EC50 menor es la toxicidad
ANAgraveLISIS DE FAgraveRMACOS EXTRACCIOacuteN EN FASE SOacuteLIDA i HPLC
IDENTIFICACIOacuteN DE SUBPRODUCTOS Servei RMN-UAB
(Medio + contaminante) (Medio + contaminante+ hongo inactivado)
Adsorcioacuten Degradacioacuten miacutenima
DEGRADACIOacuteN DE FAacuteRMACOS INDIVIDUALES
EC50
50
Cultiu en placa
Inoculacioacute dels Erlenmeyers
per a lrsquoobtencioacute de miceliObtencioacute del miceli
Homogeneiumltzacioacute amb NaCl 08 11 (vv)
Solucioacute stock de miceli
Inoculacioacute dels Erlenmeyers per lrsquoobtencioacute de pegravelmiddotletsObtencioacute de pegravelmiddotlets
Solucioacute stock de pegravelmiddotlets
7 dies6 dies
5 dies
inogravecul
Inoculacioacute del reactor
Cultiu en placa
Inoculacioacute dels Erlenmeyers
per a lrsquoobtencioacute de miceliObtencioacute del miceli
Homogeneiumltzacioacute amb NaCl 08 11 (vv)
Solucioacute stock de miceli
Inoculacioacute dels Erlenmeyers per lrsquoobtencioacute de pegravelmiddotletsObtencioacute de pegravelmiddotlets
Solucioacute stock de pegravelmiddotlets
7 dies6 dies
5 dies
inogravecul
Inoculacioacute del reactor
Cultiu en placa
Inoculacioacute dels Erlenmeyers
per a lrsquoobtencioacute de miceliObtencioacute del miceli
Homogeneiumltzacioacute amb NaCl 08 11 (vv)
Solucioacute stock de miceli
Inoculacioacute dels Erlenmeyers per lrsquoobtencioacute de pegravelmiddotletsObtencioacute de pegravelmiddotlets
Solucioacute stock de pegravelmiddotlets
7 dies6 dies
5 dies
inogravecul
Inoculacioacute del reactor
Cultiu en placa
Inoculacioacute dels Erlenmeyers
per a lrsquoobtencioacute de miceliObtencioacute del miceli
Homogeneiumltzacioacute amb NaCl 08 11 (vv)
Solucioacute stock de miceli
Inoculacioacute dels Erlenmeyers per lrsquoobtencioacute de pegravelmiddotletsObtencioacute de pegravelmiddotlets
Solucioacute stock de pegravelmiddotlets
7 dies6 dies
5 dies
inogravecul
Inoculacioacute del reactor
Cultiu en placa
Inoculacioacute dels Erlenmeyers
per a lrsquoobtencioacute de miceliObtencioacute del miceli
Homogeneiumltzacioacute amb NaCl 08 11 (vv)
Solucioacute stock de miceli
Inoculacioacute dels Erlenmeyers per lrsquoobtencioacute de pegravelmiddotletsObtencioacute de pegravelmiddotlets
Solucioacute stock de pegravelmiddotlets
7 dies6 dies
5 dies
inogravecul
Inoculacioacute del reactor
Cultiu en placa
Inoculacioacute dels Erlenmeyers
per a lrsquoobtencioacute de miceliObtencioacute del miceli
Homogeneiumltzacioacute amb NaCl 08 11 (vv)
Solucioacute stock de miceli
Inoculacioacute dels Erlenmeyers per lrsquoobtencioacute de pegravelmiddotletsObtencioacute de pegravelmiddotlets
Solucioacute stock de pegravelmiddotlets
7 dies6 dies
5 dies
inogravecul
Inoculacioacute del reactor
Control abioacutetico Control inactivado Experimental (Medio + contaminante+hongo activo)
Idaea-CSIC ICRA
Ketoprofeno
Eliminacioacute del 100
Metabolits hidroxilats
Perfil de concentracioacute de subproductes del ketoprofen
DEGRADACIOacuteN DE FAacuteRMACOS MODELO
IOPROMIDE degradation in Erlenmeyer flasks by
T versicolor pellets Time course degradation of Iopromide
added at approximately 12 mg L-1 Symbols non-inoculated controls ()
experimental cultures () heat-killed
controls () glucose () and laccase
activity (loz)
62 degradation is
observed after 7days of
exposure and remains
constant until the end of
the experiment
Toxicity by Microtox bioassay
Time EC50 ()
Non-biotic control 2
15min 2
8h 1
1d 43
4d 66
7d 87
12d 110
High toxicity at initial time
(EC50 2) Toxicity decreases
over time
Gros et al 2014 Water Research
Degradacioacuten de farmacos en aguas residuales
en bioreactor
CONDITIONS
Sterile effluent
No sterile
Batch
Continuous
Nutrients addition
Non-nutrients addition
Fluidized bed bioreactors 15
and 10 L
Air pulses
T versicolor in form of pellets
pH (45) and temperature (25ordmC)
control
MONITORING
Pharmaceuticals degradation
Acute toxicity (Microtox)
Laccase glucose etc
101
1-ep
oxyC
BZ
2-Hyd
roxy
CBZ
Cipro
floxa
cin
50
100
150
200
250
Inicial
15 min
6 h
1 d
2 d
5 d
8 d
Cef
alex
in
Ibup
rofe
n
Aceta
minop
hen
Azitro
micin
1
2
3
4
Ketop
rofe
n
Propr
anolol
Cita
lopr
am
Car
bamaz
epine
Acridon
e
Con
cen
tracioacute
(micro
g L
-1)
000
003
006
009
012
RESULTADOS AGUAS RESIDUALES URBANAS (Vila Universitaria de la UAB)
Tratamiento no esteril en batch
Eliminacioacuten completa del 70 de los faacutermacos detectados
Inicial
15 min
6 h
1 d
2 d
5 d
8 d
TRATAMIENTO DE EFLUENTES
Comparacioacuten de la eliminacioacuten de los faacutermacos por el
hongo versus lodos activados (bibliografia)
Grup Fagravermac Concentracioacute
(microg L-1)
Eliminacioacute estegraveril
()
Eliminacioacute no estegraveril
()
Eliminacioacute per llots activats
() Analgegravesics Acetaminofen 387 100 100 82-99
Ibuprofen 1261 100 100 82-99 Ketoprofen lt048 35 100 lt50 Codeina 002 100 - lt82 Antibiogravetics Azitromicin 431 - 100 lt40
Ciprofloxacin 8471 - 35 50-96 (adsorcioacute) Cefalexin 059 - -51 96 β-blockers Propanolol 006 - 100 59-70 Psiquiatrics Carbamazepina 07 -37 Augmenta lt20 Augmenta
1011- epoxy CBZ 755 100 79 - 2-Hydroxy CBZ 1638 46 100 -
Acridone 101 100 Augmenta - Citalopram 01 100 100 -
RESULTADOS AGUAS RESIDUALES URBANAS
TRATAMIENTO DE EFLUENTES
Porcentajes de eliminacioacuten superiores en el tratamiento por hongos
Problema cuantificacioacuten inicial de carbamazepina conjugacioacuten
Ace
tam
inop
hen
Ibup
rofen
Ket
opro
fen
Nap
roxe
n
Salicylic a
cid
Cod
eine
Phe
nazo
ne
Dex
amet
haso
ne
Diclofena
c
Piro
xica
m
Co
nce
ntr
atio
n (
microg
L-1
)
00
05
10
15
20
25
30
500
1000
1500
Initial
30 min
5 h
1 d
2 d
5 d
8 d
50
Tratamiento no esteacuteril Analgeacutesicos
RESULTADOS AGUAS RESIDUALES DE HOSPITAL
TRATAMIENTO DE EFLUENTES
46
Cipro
floxa
cin
Oflo
xacin
Clarit
hrom
ycin
Sulfam
etho
xazo
le
Azith
rom
ycin
Met
ronida
zole
Met
ronida
zole-O
H
Trim
etho
prim
Dim
etrid
azole
Ron
idaz
ole
Co
nce
ntr
atio
n (
microg
L-1
)
00
05
10
15
20
25
30
35
40
100
150
200
250
Initial
30 min
5 h
1 d
2 d
5 d
8 d
RESULTADOS AGUAS RESIDUALES DE HOSPITAL
Tratamiento no esteacuteril Antibioacuteticos
TRATAMIENTO DE EFLUENTES
101
1-ep
oxy
CBZ
2-Hyd
roxy
CBZ
Car
bam
azep
ine
Acr
idon
e
Lora
zepa
m
Cita
lopr
am
Ven
lafaxine
Pra
vast
atin
Olanz
apine
Ser
tralin
e
Fluox
etine
Par
oxet
ine
Co
nce
ntr
atio
n (
microg
L-1
)
000
025
050
075
100
400800
120016002000
Initial
30 min
5 h
1 d
2 d
5 d
8 d
RESULTADOS AGUAS RESIDUALES DE HOSPITAL
Tratamiento no esteacuteril Faacutermacos de uso psiquiaacutetrico
TRATAMIENTO DE EFLUENTES
Ben
zotri
azole
OP2E
O
Eth
ylpa
rabe
n
Pro
pylpar
aben
BPA
OP
Con
cen
tration
(micro
g L
-1)
0
2
4
6
8
10
20
30
40
50
60
RESULTADOS AGUAS RESIDUALES DE HOSPITAL
Tratamiento no esteacuteril Compuestos disruptores endocrinos
70 eliminacioacute
TRATAMIENTO DE EFLUENTES
Famiacutelia faacutermacos Tratamiento esteacuteril Tratamiento no esteacuteril
Carga inicial (microg)
Eliminacioacuten ()
Carga inicial (microg)
Eliminacioacute ()
Analgegravesics 1475 180 993 1511 179 988 Antibiogravetics 569 69 861 239 28 908 Cafeiumlna 757 92 79 1490 177 384 EDC 124 15 813 704 84 744 Iopromida 1046 128 755 4197 498 340 Altres fagravermacs 557 68 862 177 21 863 Psiquiagravetrics 3658 447 937 108 13 954 Cantidad total 8185 100 832 8427 100 533
Tratamiento adecuado para degradar faacutermacos en efluents de hospital
Siguiente objetivo Tratamiento en continuo de efluentes
RESULTADOS AGUAS RESIDUALES DE HOSPITAL
TRATAMIENTO DE EFLUENTES
Fungal inoculated (I)
34 Non-sterile continuous treatments of ROC and VHW
Non-inoculated (NI)
Non-sterile continuous
treatments of real effluents
VHW treatment
(
) Glucose concentration
(
) COD
(
) Laccase activity
(darr) Fungal biomass partial renovation
(mdash) Glucose addition rate
2 HRT studied
Decrease in laccase activity even with partial biomass renovation
Fungal inoculated (I)
Casas et al 2013 Env Technol 34 113
Glucose 026 g g DCW d
Ammonium 12 mg g DCW d
No glucose accumulation
Need for nutrients
Previous studies in synthetic
media and sterile conditions
CRT
Blaacutenquez et al 2006 Water Res 40 1650
CRT 21 days
13 biomass renovation every 7 days
CRT of 15 days
34 Non-sterile continuous treatments of ROC and VHW
Marina Badia Fabregat December 5th 2014 PhD Thesis
Que es lo que sucede
Se muere el hongo aunque estamos renovando la
biomasa no hay suficiente hongo
No hay degradacioacuten
52
Marina Badia Fabregat December 5th 2014 PhD Thesis
VHW treatment (2)
34 Non-sterile continuous treatments of ROC and VHW
NH4+ addition
PhACs removal
Fungal inoculated (I)
Non-inoculated (NI)
(
) Wastewater (Influent)
(
) Reactor effluent
The analyses have
been performed by
34 Non-sterile continuous treatments of ROC and VHW
Microbial community assessment (DGGE)
Marina Badia Fabregat December 5th 2014 PhD Thesis
Time
34 Non-sterile continuous treatments of ROC and VHW
Trametes versicolor
Candida spp
Fusarium solani
Unknown
T versicolor survived until the end of the treatment
laccase activity is not a good indicator
ESCENARIOS DE GESTIOacuteN DE EFLUENTES DE HOSPITAL
EDAR
No eliminacioacuten
de faacutermacos
Dilucioacuten en
el efluente
urbano
Aguas
urbanas
Fong
No eliminacioacuten
de DQO
Hongo Aguas
urbanas
EDAR
HOSPITAL
Srsquoha comprovat la capacitat de T versicolor per degradar fagravermacs
Badiacutea-Fabregat et al 2014 Rodriacuteguez-Rodriacuteguez et al 2014 Cruz-Moratoacute et al 2013
Tractament en continu drsquoHWW amb T versicolor en reactor
Inconvenients al tractament drsquo
aiguumles drsquohospitals reals
- Necessitat drsquoaddicionar nutrients - Competegravencia amb bacteris
Possibles solucions Estrategravegies
- Pretractament de lrsquoefluent - Altres configuracions de reactors - Canvi en la font de carboni
Posada a punt del sistema TRH Relacioacute QRQL
Tractament en continu drsquoHWW amb T versicolor en reactor
Alternativa filtre percolador amb T versicolor pre-crescut sobre fusta
1 2 3
4
5
6
7
1 Tanc drsquoalimentacioacute 2 Tanc de mescla 3 Tanc drsquoeluents de
sortida 4 Bomba de recirculacioacute 5 Bioreactor 6 Entrada drsquoaire 7 Controlador de pH
TRH 3d
QL
QR
QL
Tractament en continu drsquoHWW amb T versicolor en reactor
Alternativa filtre percolador amb T versicolor pre-crescut sobre fusta
Desenvolupament processos
Efluent hospital
real (HWW)
Aiguumles residuals urbanes
(UWW)
Trametes versicolor
T versicolor crescut sobre fusta
Filtre percolador amb T versicolor crescut sobre fusta
Microalgues Degradacioacute a
escala Erlenmeyer Fotobioreactor FBR
Degradacioacute drsquohormones i fagravermacs per microalgues
bull Degradacioacute drsquohormones del digestat drsquoun DA dopat amb E2 i EE2 amb les algues S capricornutum i C reinhardtii creixement i degradacioacute
No efecte togravexic de les hormones sobre les algues
Utilitzacioacute de digestat de llots per creixer
S capricornutum
S capricornutum
Selenastrum
capricornutum
Chlamydomonas
reinhardtii
E2 () EE2 () E2 () EE2 ()
24h 7d 24
h
7d 24h 7d 24
h
7d
B 47 88 30 60 89 100 26 100
C 2 46 0 41 27 86 6 71
G 91 100 27 95 98 100 28 76
Degradacioacute drsquohormones i fagravermacs per microalgues
bull Identificacioacute productes de degradacioacute drsquoE2 i EE2
bull Es detecten diferents productes de degradacioacute drsquoE2 i EE2 bull Majoritagraveriament productes de fotodegradacioacute bull Alguns directament relacionats amb la biodegradacioacute per part de les algues
E2 TP1 EE2 TP2
OH
HO
O
OH
HO
OH
Toilet sewage
1st settler (1m3)
2nd settler (1m3)
Wastewater pump
Wastewater PBR inlet
1
2
3
4
5
Algaebacteria consortia
Fotobioreactor de tractament
drsquo UrbanWW despres de
decantacioacute
Volum 1000L
Semiobert
Tubs plastic transparent
Tractament drsquoUrbanWW i eliminacioacute de PhACs en FBR
100L aigua del llac
Can Borrell Lake (StCugat)
900L U WW
Plagrave drsquooperacioacute del FBR
Tractament drsquoUWW i eliminacioacute de PhACs en FBR
Estat Estacionari - PhACs - Biodiversitat
303 mgL
265 mgL
155 mgL
Irradiacioacute solar darr Temperatura darr
TSSdarr Biomassa
pH augmenta amb lrsquoactivitat fotosintegravetica (consum CO2)
pH disminueix a la nit amb la respiracioacute
Tractament drsquoUWW i eliminacioacute de PhACs en FBR
pH
Entrada - COD=365 mgL - N-NH4
+=79 mgL - PT=17 mgL
COD N-NH4
+
PT
Paragravemetre Periacuteode I Periacuteode II Periacuteode III
DQO () 83 61 41
N-NH4+ () 86 99 80
PT () 54 89 75
Eliminacioacute de nutrients
Tractament drsquoUWW i eliminacioacute de PhACs en FBR
67
Napro
xen
Ibupro
fen
Aceta
min
ophen
Salic
ylic
acid
Keto
pro
fen
Azithro
myc
in
Cip
rofloxacin
Ofloxacin
Ery
thro
myc
in
Hyd
rochlo
roth
iazid
e
Furo
sem
ide
Codein
e
Lora
zepam
Ate
nolo
l
Dilt
iazem
Alp
razola
m
Paro
xetine
Co
nce
ntr
atio
n (
ngL
)
0
2000
4000
6000
8000
10000
12000
24000
30000
36000
42000
48000
54000
60000
Outlet
Inlet
Napro
xe
n
Ibupro
fen
Ace
tam
inophen
Salic
ylic
acid
Keto
pro
fen
Azithro
myc
in
Cip
rofloxa
cin
Ofloxa
cin
Ery
thro
myc
in
Hyd
roch
loro
thia
zid
e
Furo
se
mid
e
Codein
e
Lora
zepam
Ate
nolo
l
Dilt
iazem
Alp
razola
m
Paro
xe
tine
Concentr
ation (
ngL
)
0
2000
4000
6000
8000
10000
12000
24000
30000
36000
42000
48000
54000
60000
Outlet
Inlet
Antiinflamatoris Eliminacioacute gt85
Antibiogravetics Eliminacioacute gt 67
Antidepressius Eliminacioacute gt87
β-bloquejants Eliminacioacute gt86
Altres (ngL) Diuregravetics gt44 Bloquejants de canal lent gt72
Concentratioacute PhACs entrada
Concentratioacute PhACs sortida
TRH=8 d Estat estacionari
TRH=12 d Estat estacionari
48-54 μgL
24-54 μgL
4-10 μgL
2-4 μgL
4-6 μgL
ngL
ngL
8-10 μgL
4-10 μgL
ngL
ngL
PhACs
Tractament drsquoUWW i
eliminacioacute de PhACs en FBR
Valoritzacioacute de biomassa algal mitjanccedilant pretractament enzimagravetic i DA
Digestion time (days)
0 10 20 30 40 50
Meth
ane
yie
ld (
mL C
H4g
VS
)
0
50
100
150
200
250
Time (d) vs Microalgal control
Time (d) vs T control
Time (d) vs Cellulase
Time (d) vs Mix
Mix enzimagravetic Celmiddotlulasa
Biomassa microalgal + Control
Mix enzimagravetic 217 mL CH4g VS
Celmiddotlulasa 203 mL CH4g VS
Microalgues 188 mL CH4g VS
Mix enzimagravetic millora la produccioacute de metagrave
Brou fuacutengic + microalgues Control de brou fuacutengic
Lacasa + microalgues biomassa microalgal Control de lacasa
Brou fuacutengic 210 mL CH4
Lacasa 40 mL CH4
Produccioacute de biogas amb enzims no especiacutefics
Microalgues 38 mL CH4
Produccioacute de biogas amb enzims especiacutefics
Brou fuacutengic millora la produccioacute de metagrave
Projecte de colmiddotlaboracioacute entre el Consorci per a la Gestioacute de Residus del Valles Oriental i el grup de recerca Biorem UAB (2014SGR476) dins del
marc del programa de Doctorats Industrials de la Generalitat de Catalunya
Bioremediacioacute ldquoin siturdquo drsquoaquumliacutefers contaminats per compostos
organoclorats
Projecte de colmiddotlaboracioacute entre Litoclean i el grup de recerca Biorem UAB (2014SGR476) dins del marc del programa de Doctorats
Industrials de la Generalitat de Catalunya
Decloracioacute drsquoorganoclorats mitjanccedilant bacteris dehalorespiradors
1 Tecnologia consolidada amb centenars de casos drsquoaplicacioacute amb egravexit 2 Transformacioacute de productes organoclorats togravexics a innocus 3 Compatible amb altres megravetodes de remediacioacute 4 Disminucioacute del temps de remediacioacute de lrsquoaquumliacutefer i costos associats 5 Tecnologia meacutes econogravemica que tractaments fisico-quiacutemics 6 Potencialment pot eliminar els cloroalcans a concentracions le 0005 mgL 7 Percepcioacute social
PRINCIPALS AVANTATGES BIOREMEDIACIOacute
o Marc del projecte
Aplicacioacute de metodologies de Bioremediacioacute per via anaerogravebia en tres
emplaccedilaments afectats per la presencia de compostos organoclorats Cada un drsquoaquests tres emplaccedilaments constaragrave de les seguumlents fases
bull Fase 1 anagravelisis al laboratori a) Caracteritzacioacute de lrsquoemplaccedilament b) Assaig de laboratori Microcosmos
bull Fase 2 assaig in-situ
o Fase drsquoimplantacioacute A partir dels resultats obtinguts aplicacioacute de metodologia a lrsquoemplaccedilament estudiat per part de Litoclean
PCE TCE cis DCE
Caracteriacutestiques de lrsquoemplaccedilament
bull Emplaccedilament contaminat per un abocament controlat i finit de Percloretilegrave (PCE) en una parcelmiddotla amb activitat industrial
bull Respiren compostos orgagravenics clorats i els transformen a molegravecules menys clorades
bull Anaerobis estrictes bull Es poden trobar als aquumliacutefers contaminats bull El grup Biorem UAB (2014SGR476) disposa de diferents liacutenies de cultius de
bacteris decloradors amb capacitat per detoxificar un ampli ventall drsquoorganoclorats
bull Trueba-Santiso et al 2017 Sci
Total Environ 581-582 pp 640-
648
bull Mortan et al 2017 J Hazard
Mat In press
Dhg Dehalogenimonas
Dhc Dehalococcoides
Dhb Dehalobacterium
Diclorometagrave Agravecid acegravetic Agravecid fogravermic
+ Dhb
C C
H
H
H
H
Etegrave
C C
Cl
H
Cl
H
C C
H
Cl
Cl
H
C C
H
H
H
Cl
cis- i trans- DCE VC
Dhc Dhc
Dhc
C C
Cl
Cl
Cl
H
TCE
C C
C lC l
C l C l
P C E
Dhc
PCE
C
Cl
Cl
C
Cl
Cl
H H C
Cl
Cl
C
Cl
H
H H
1122-TeCA 112-TCA
Dhg Dhg
Abiogravetic
CC
HCl
HCl
HH
12-DCA
Dhg
12-DCA
Bacteris dehalorespiradors
Les poblacions bacterianes
autogravectones poden transformar els
contaminants fins a compostos innocus
Les condicions drsquoaquests aquumliacutefers soacuten adequades per
eliminar els compostos
organoclorats amb bacteris
dehalorespiradors
1 Anagravelisi dels paragravemetres
de camp
Bioestimulacioacute
2 Deteccioacute de lrsquoactivitat
decloradora
Atenuacioacute natural
monitoritzada
Bioaugmentacioacute Fase
2
Pregunta 1a Pregunta 2a
La poblacioacute bacteriana a lrsquoaquumliacutefer
eacutes suficient per completar el proceacutes de descontaminacioacute de forma natural
Pregunta 3a
Fase 1
Cultius anaerobis i anagravelisi de metabogravelits
Mostreig drsquoaigua del pou amb
sediments fins
Preparacioacute dels cultius en cambra
anaerogravebia
Incubacioacute dels cultius en cambra
climatitzada
Anagravelisi de metabogravelits per
cromatografia de gasos Mostres de
laquumliacutefer +
Substrat orgagravenic (candidats per
bioestimulacioacute)
1 Nomeacutes mostra 2 + Metanol i etanol 3 + Producte comercial 4 + Lactat
Concentracioacute de cloroetens
2 Deteccioacute de lrsquoactivitat decloradora
Fase 1
La biodegradacioacute eacutes completa (etegrave)
La bioestimulacioacute eacutes efectiva
La decloracioacute meacutes ragravepida eacutes amb lactat
PCE
TCE
cis- DCE
CV Etegrave
trans- DCE
0
5
10
15
20
25
30
35
0 50 100 150 200
Co
nce
ntr
atio
n (
microM
)
Day
0
2
4
6
8
10
0 50 100 150 200
Day
Mostra aigua nomeacutes (control)
Mostra aigua + etanol metanol
Mostra aigua + producte comercial
Mostra aigua + lactat
Resultats per a un pou
Cultius anaerobis i anagravelisi de metabogravelits
Fase 1
0
5
10
15
20
25
30
35
0 50 100 150 200Day
+ TCE
0
10
20
30
40
50
60
70
0 50 100 150 200
Day
+ TCE
2 Deteccioacute de lrsquoactivitat decloradora
TCE
cis-DCE
trans-DCE
Cloruro de vinilo Etileno
CC
Cl
Cl Cl
Cl
PCE
CC
Cl
H H
Cl
CC
H
ClH
Cl
CC
Cl
H
H
H
CC
H
H H
H
CC
Cl
Cl H
Cl
Deteccioacute i identificacioacute dels bacteris i enzims responsables de la degradacioacute completa
Tegravecniques moleculars (PCR)
Fase 1
Dehalobacter Desulforomonas
Sulfurospirillum Geobacter Desulfitobacterium
Desulfitobacterium
Dehalococcoides
pceA
tceA tceA bvcA
vcrA
2 Deteccioacute de lrsquoactivitat decloradora
Clorur de
vinil
Etegrave
Ma
rca
do
r
C+
Dh
c
Pou
C-
Dh
c
Assaig in situ per BIOESTIMULACIOacute
Fase 2
Injeccioacute i monitoritzacioacute bull Injeccioacute drsquoestimulant segons
conclusions de lrsquoassaig de laboratori (Lactat comercial) en les concentracions de diseny
bull Injeccioacute de traccedilador (fluoresceiumlna)
PCE TCE
cis-DCE
trans-DCE
CV Ethene 0
5
10
15
20
25
30
-1 19 39 59 79
Co
nce
ntr
atio
n (
mg
L)
Day
Chlorinated ethenes Lactate and fermenting products
Well PZ-1
Lactate Pyruvate
Acetate Formate
Potencial Redox
0
1
2
3
4
5
-1 19 39 59 79
Co
nce
ntr
atio
n (
mg
L)
Day
0
500
1000
1500
2000
2500
-1 19 39 59 79Day
0
10000
20000
30000
40000
50000
60000
70000
-1 19 39 59 79Day
-100
0
100
200
300
400
500
-1 19 39 59 79
OR
P (
mV
)
Day
PZ2
82
Chlorinated ethenes Lactate and fermenting products
Well PZ-2
Direct injection of lactate (MW-PZ2) Monitoring Wells PZ2 PZ1 PZ3 MW6 PZ22 PZ6 and ProfA
Conclusions de la Fase 2 (assaig in situ)
Els resultats de la Fase 1 soacuten vagravelids per decidir quin tractament de bioremediacioacute seguir a la Fase 2
El lactat estimula la degradacioacute
bull Augmenta la velocitat de decloracioacute bull Proporciona acetat i hidrogen als bacteris bull Consumeix lrsquooxigen present bull Disminueix el potencial redox
Es confirma la presegravencia de bacteris dehalorespiradors autogravectons i actius
Es detecta degradacioacute de PCE i transformacioacute a compostos menys clorats
A partir dels resultats obtinguts durant les dues fases es dissenyaragrave i es proposaragrave lrsquoexecucioacute drsquoun proceacutes de bioremediacioacute anaerogravebia estimulada aplicant la metodologia establerta
84
Gragravecies
Grup de recerca BioremUAB (teresavicentuabcat)
Efluentes lejiacuteas negras de
papelera (en esteril)
decoloracioacuten
detoxificacioacuten
contenido en fenoles
Lejiacuteas negras Phanerochaete chrysosporium y Trametes
versicolor
Antecedentes Kirk trabajos publicados y patentes
Seguimiento enzimaacutetico
Efluentes liacutequidos lejiacuteas negras de papelera y alpechin
REACTORES
Tanque agitado micelio crecimiento disperso Problemas operacionales
Lecho fluidizado Pellets Todos los hongos forman pellets
Lecho fijo Hongo inmovilizado Problemas operacionales
Produccioacuten de biomasa fuacutengica morfologia en funcion de la aplicacioacuten-reactor
OBJETIVO
Cultiu en placa
Inoculacioacute dels Erlenmeyers
per a lrsquoobtencioacute de miceliObtencioacute del miceli
Homogeneiumltzacioacute amb NaCl 08 11 (vv)
Solucioacute stock de miceli
Inoculacioacute dels Erlenmeyers per lrsquoobtencioacute de pegravelmiddotletsObtencioacute de pegravelmiddotlets
Solucioacute stock de pegravelmiddotlets
7 dies6 dies
5 dies
inogravecul
Inoculacioacute del reactor
Cultiu en placa
Inoculacioacute dels Erlenmeyers
per a lrsquoobtencioacute de miceliObtencioacute del miceli
Homogeneiumltzacioacute amb NaCl 08 11 (vv)
Solucioacute stock de miceli
Inoculacioacute dels Erlenmeyers per lrsquoobtencioacute de pegravelmiddotletsObtencioacute de pegravelmiddotlets
Solucioacute stock de pegravelmiddotlets
7 dies6 dies
5 dies
inogravecul
Inoculacioacute del reactor
Medio agar (15gL)
Extracto de malta
(20 gL)
135 rpm durante
6 dias y a 25 ordmC
150 mL de extracto de
malta de 20 gL a pH
45
135 rpm
durante 5 dias
y a 25 ordmC
NaCl 08 11 (vv)
PRODUCCIOacuteN DE PELETS (escala Erlenmeier)
250 mL de
extracto
de malta
de 20 gL
a pH 45
1 mL
40 g pellets (peso
humedo)
Aprox
Peso humedopeso
seco = 26
40 g pellets (peso
humedo)L=15 g DCWL
75 mL de
solucion stock
de micelio
Separar el
micelio
A partir de los resultados anteriores seleccionamos
el hongo Trametes versicolor para el tratamiento de efluentes
por su facilidad en formar pellets
la agitacioacuten en cultivos sumergidos no afecta a la produccioacuten
enzimaacutetica
Morfologia-crecimiento mas adecuado
Productor de enzimas extracelulares MnP y Lacasa
Reactor con pellets de T versicolor fluidizados por pulsos de aire
Objetivo demostrar la relacioacuten entre tratamiento
(condiciones esteacuteriles) y produccioacuten enzimaacutetica
Eliminacioacuten de color (80) de lejias
negras de papelera
con Trametes versicolor
1 Efluente inicial 2 Efluente final 3 Efluente + Pellets final
1 2 3
Detoxificacioacuten de lejiacuteas negras por Phanerochaete
chrysosporium inmovilizado y pellets de Trametes
versicolor
Enzyme production (AUh)
0e+0 2e+4 4e+4 6e+4 8e+4 1e+5
Toxic
ity r
ed
uctio
n
0
1
2
3
4
5
6
Enzyme production (AUh)
0e+0 2e+4 4e+4 6e+4 8e+4 1e+5
Toxic
ity r
ed
uctio
n
0
1
2
3
4
5
6
Detoxification = AMnP 6E-05 + 08475
Detoxification = Alaccase 535E-5 + 00278
Aenzyme denotes the amount of enzyme produced (AUh) at the time
when detoxification was calculated
Correlacioacuten entre enzima extracelular y destoxificacioacuten
Ph crysosporium Relacioacuten CN para produccioacuten de MnP T versicolor Relacioacuten CN para produccioacuten de Lacasa
Pero NO correlacioacuten entre eliminacioacuten de color y produccioacuten enzimaacutetica
Enzimas extracelulares
bullEn que tipo de reacciones intervienen Oxidacioacuten hidroxilacioacuten etc bullComo atacan a las moleacuteculas Polimerizacioacuten despolimerizacioacuten rotura de enlaces rotura de anillos aromaacuteticos etchellip
Objetivo Estudio de la degradacioacuten de moleacuteculas y enzimas que intervienen
bullEstudios de degradacioacuten de colorantes textiles bullEstudios de degradacioacuten de disolventes clorados
bullEstudios de degradacioacuten de HAP
bullEstudios de degradacioacuten de contaminantes emergentes
Las aguas procedentes de la industria textil se caracterizan
Hoy en diacutea auacuten no se ha desarrollado un tratamiento bioloacutegico universal de depuracioacuten de aguas residuales textiles
Variedad de colorantes utilizados
Los colorantes son estructuras complejas poco biodegradables y muy estables
El estudio de nuevos tratamientos bioloacutegicos para estos efluentes es una opcioacuten interesante
En las EDAR los colorantes se adsorben sobre la biomasa causando problemas
LA INDUSTRIA TEXTIL y SU PROBLEMAacuteTICA AMBIENTAL
HONGOS
En los experimentos realizados se han conseguido rendimientos
de eliminacioacuten del color de hasta el 90
iquestCual es el mecanismo de eliminacioacuten del
colorante
bull bioadsorcioacuten
bull biotransformacioacuten
t inicial t final
Pelets de T versicolor + colorante Gris Lanaset G Tratamiento en discontinuo
Se ha determinado la capacidad del hongo ligninoliacutetico para degradar el colorante Gris Lanaset G (Mezcla de colorantes metaacutelicos de estructura y composicioacuten no disponible)
Biomass
Cr-dye +
Cr free
Cr-dye +
Cr free
Metal
desorption
FINAL
Cr-dye
Cr-dye +
Cr free
STEP2
Dye in biomass
Cr-dye
INITIAL
t= 0 h
Dye adsorbed
Cr-dye
Cr-dye
degradation
STEP 1
t= 1 ht= 45 d
S
O
L
I
D
P
H
A
S
E
L
I
Q
U
I
D
P
H
A
S
E
Dye
Dye
Dye
adsorption
Dye
Biomass
Cr-dye +
Cr free
Cr-dye +
Cr free
Metal
desorption
FINAL
Cr-dye
Cr-dye +
Cr free
STEP2
Dye in biomass
Cr-dye
INITIAL
t= 0 h
Dye adsorbed
Cr-dye
Cr-dye
degradation
STEP 1
t= 1 ht= 45 d
S
O
L
I
D
P
H
A
S
E
L
I
Q
U
I
D
P
H
A
S
E
Dye
Dye
Dye
adsorption
Dye
MECANISMO DE DEGRADACIOacuteN DEL COLOR
Mecanismo de degradacioacuten de colorantes por
los hongos ligninoliacuteticos
1ra etapa adsorcioacuten en la biomasa del hongo
2ordf etapa degradacioacuten intracelular
En este caso gracias al metal podemos demostrar que la
degradacioacuten tiene lugar en el interior del hongo o al menos parte
de ella
Cual es el papel del enzima extracelular
es la enzima extracelular que estamos midiendo (lacasa) la
responsable de la degradacioacuten
TRATAMIENTO COLORANTE GRIS LANASET G
DEGRADACIOacuteN DEL COLORANTE GRIS LANASET G CON TRAMETES VERSICOLOR
Medida de la enzima lacasa intracelular y extracelular
98 de eliminacioacuten de color a las 75 h
(57 debido a la adsorcioacuten Killed control)
Medio inicial (A) y final (B) del tratamiento
Peacutelets antes (B) y despueacutes del tratamiento (C) y peacutelets tentildeidos con colorante a t=1h (A)
Tiempo (h)
0 50 100 150 200 250 300
Lacasa e
xtr
acelu
lar
tota
l (U
A)
0
200
400
600
800
1000
1200
1400
1600
1800
2000
Lacasa intr
acelu
lar
tota
l (U
A)
0
40
80
120
160
200
240
280
Conc
colo
rante
(gl)
0
20
40
60
80
100
120
140
160
Conc
glu
cosa (
gl)
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
Activitat extracelular
Activitat intracelular
Colorante
Glucosa
Glu
cosa
(g
l)
Co
lora
nte
(m
gl)
DEGRADACIOacuteN DE COLORANTES TEXTILES
Antes de las 24h deteccioacuten de lacasa intracelular
Si la enzima lacasa es la responsable de la degradacion
Porque utilizar microorganismos y no enzimas
Es mas facil trabajar con enzimas que con
microorganismos
Se puede utilizar la dosis de enzima necesaria
Perohellip
Un unico enzima puede degradar todos los colorantes en un efluente
Los enzimas hasta donde llegan Degradantransformanmineralizan
Un unico enzima puede hacer lo mismo que un microorganismo que es
multienzimaacutetico
APLICACIOacuteN DEL PROCESO DE DECOLORACIOacuteN A DIFERENTES COLORANTES
RESULTADOS DE DEGRADACIOacuteN DE LOS COLORANTES AacuteCIDOS
Colorante Lanasyn Grey
(Azo complejo metaacutelico)
Alizarin Red S
(Antraquinoacutenico)
Acid Fuchsin
(Triarilmetano)
Decoloracioacuten 796 938 9998
Reduccioacuten Toxicidad 12 12 19
O
N
NH
C OEt
O
N
S
O
MeO
O
C
O
OEt
NH R
H+
Cr3+
N
N
R
OO
S O
O
Me
O
O
OH
SO3Na
NH2
SO3
C
H3C
H2N
NaO3S
NH2
SO3Na
DEGRADACIOacuteN DE COLORANTES TEXTILES
ESTUDI DEL PROCEacuteS DEGRADACIOacute DE COLORANTS TEgraveXTILS AMB EL FONG Trametes versicolor
COLORANT Trametes versicolor ENZIM 1210 UL
Nom comuacute Classificacioacute quiacutemica Decoloracioacute
24 i 100 h
Decoloracioacute
24h
Acid Fuchsin Trifenilmetagrave 98-99 28
Acid Green 16 Trifenilmetagrave 90-99 60 gt
24h
Alizarin Red S Antraquinogravenic 92-94 84
Amino Black 10 Diazo 96-99 93
Azocarmine B Quinoneimine 90-99 84
Basic Fuchsin Trifenilmetagrave 12-40 18
Brilliant Green 1 Trifenilmetagrave 55-93 90
Brilliant Green 20 Trifenilmetagrave 76-78 90
Burdeos Lanset B (mescla) 83-88 67
Gris Lanaset G (mescla) 92-98 35
Pardo Lanaset B (mescla) 64-81 60
Lanasyn Grey G Metagravelmiddotlic azoic 72-87 49
Methylene Blue Tiazina 14-28 37
Naphtol Yellow S Nitro 8-50-92 (240h) 0
Orange G Azo 97-99 87
Desactivacioacute enzimagravetica
DEGRADACIOacute DE COLORANTS comparacioacute fong vs enzim lacasa
Biodegradacioacute drsquoaltres famiacutelies de colorants
2D Graph 3
Tems (h)
0 20 40 60 80 100 120
Co
nc
en
tra
cioacute
co
lor
(mg
L)
0
20
40
60
80
100
120
140
160
Ac
tivit
at
(UL
)
0
20
40
60
80
100
120
140
Temps GLG (h) vs GLG (mgl)
Temps OG (h) vs OG (mgl)
Temps AF (h) vs AF (mgl)
Temps GLG-2 (h) vs GLG-2 (mgl)
Temps GLG (h) vs Activitat GLG (UA)
Temps OG (h) vs Activitat OG (UA)
Temps ARS (h) vs Activitat ARS (UA)
Temps GLG-2 (h) vs Activitat GLG-2 (UA) Temps ARS (h) vs ASR (mgl)
Temps AF (h) vs Activitat AF (UA)
DISCONTINUS REPETITS 24 hores
Gris Lanaset G co = 1556 mgL 946 decol
Orange G co = 1509 mgL 974 decol
Alizarin Red S co = 1425 mgL 874 decol
Acid Fuchsin co = 1370 mgL 982 decol
Gris Lanaset G co = 732 mgL 776 decol
Productes de degradacioacute del metabolisme del
fong per diferents famiacutelies de colorants
10 9 8 7 6 5 4 3 2 1 0 ppmLongitud dona (nm)
350 400 450 500 550 600 650
Absorb
agravencia
00
02
04
06
08
10
Temps 0 min
Temps 8 min
Temps 30 min
Temps 60 min
Temps 2h
Temps 4h
Temps 24h
0 min
4 h
24 h
60 min
2 h
30 min
8 min
N(CH2CH3)2
N(CH2CH3)2
BG1
CO2HCO2H
N(CH2CH3)2
CH3CHO
CH3CH(OH)2
CH3CO2H
NH(CH3CH2)2
+
SO4H-
Brilliant Green 1
N(CH2CH3)2
N(CH2CH3)2
BG1
CO2HCO2H
N(CH2CH3)2
CH3CHO
CH3CH(OH)2
CH3CO2H
NH(CH3CH2)2
+
SO4H-
N(CH2CH3)2
N(CH2CH3)2
BG1
CO2HCO2H
N(CH2CH3)2
CH3CHO
CH3CH(OH)2
CH3CO2H
NH(CH3CH2)2
+
SO4H-
NH(CH2CH3)2 + +
EL FONG EacuteS CAPACcedil DE DEGRADAR AgraveCID BENZOIC en 24 hores
H-RMN en liacutenea
Orange G
NH2CH2N
NH2
No subproductes
Acid Fuchsin
WRF
Citocromo P450
2 Lacasas
Lignina peroxidasa
Peroxidasa versaacutetil
MnP
1 Pero
xidasas
Enzimas modificadoras de lignina
Trametes versicolor
Enzimas extracelulares Enzimas intracelulares
Hidroxilacioacuten
Epoxidacioacuten
Reduccioacuten Desalquilacioacuten
Oxigenacioacuten
Ruptura C-C
Desmetilacioacuten
Hidroxilacioacuten Dipolimerizacioacuten fenoles
Oxidacioacuten alcoholes
El mecanismo de degradacioacuten de algunos contaminantes no esta ligado a la produccioacuten de los enzimas extracelulares sino al sistema intracelular Cytocromo P450 monooxigenasa
Identificacioacuten gen cyt P450 en P chrysosporium 1997 y en T versicolor 2002
Objetivo desarrollo de proceso
Reactor fludizado por pulsos de aire
Fong en forma de pegravelmiddotlets Biomassa fluiumlditzada per polsos drsquoaire Tordf ograveptima fong 25ordmC pH ograveptim fong 45 Nutrients (CN) y micronutrients Avaluacioacute activitat fuacutengica enzim lacasa Condicions esterils
Temps (d)
0 5 10 15 20
Glu
cosa
(gl)
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
Laca
sa (
UA
l)
0
250
500
750
1000
1250
1500
1750
2000
2250
Reducc
ioacute d
e c
olo
r (
)
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
Glucosa
Lacasa
Reduccioacute de color
TRH (h)
0 20 40 60 80 100 120
mg G
LG e
limin
ats
lmiddoth
0
5
10
15
20
25
30
Experimental
Normativa
Efecte del TRH
TRH 48 h
Temps (d)
0 5 10 15 20 25 30 35 40 45
Glu
cosa
(gl)
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
Laca
sa (
UA
l)
0
250
500
750
1000
1250
1500
1750
2000
2250
Reducc
ioacute d
e c
olo
r (
)
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
Glucosa
Lacasa
Reduccioacute de color
0
20
40
60
80
100
0 7 14 21 28 35 42 49 56 63P
erc
en
tatg
e d
e b
iom
as
sa
()
Temps (d)
gt42 dies
35 dies
28 dies
21 dies
14 dies
7 dies
0 dies
Estrategravegia purga i renovacioacute 13 de la
biomassa cada 7 dies
TRC 21 dies
decoloracions gt 90
distribucioacute drsquoedats constant
82 biomassa amb lt28 dies
Pegraverdua morfologiacutea dels pegravelmiddotlets lisis celmiddotlular
Tiempo (d)0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110
Glu
cosa
(gl)
0
1
2
3
4
5
6
7
8
Laca
sa (
UA
l)
0
500
1000
1500
2000
2500
3000
3500
4000
4500
5000
5500
Reducc
ioacuten d
e c
olo
r (
)
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
10068 525 59 72 4848
- Renovar la biomassa - Ni macro ni micronutrients - Glucosa qualitat industrial - Colorant no estegraveril
Formulacioacute del medi de cultiu
Seleccioacute del bioreactor
Escalat
Escalat de la produccioacute de biomassa
Produccioacute de pegravelmiddotlets clagravessica
Coll drsquoampolla
Cost medi (extracte de malta)
Limitacioacute en la produccioacute a escala Erlenmeyer
Objectius
Morfologia en forma de pelmiddotlets
Mida plusmn 3mm
Pasos experimentals
40 x
Biomassa gt 3 g DCWmiddotl-1
Morfologia adequada
280
598 0
50
100
150
200
250
300
Malt extract Defined medium
Co
st (
euromiddotK
g-1) Reduccioacute de cost 98
Escalat de la produccioacute de biomassa
La enzima lacasa es uno de los principales
catalizadores de la biodegradacioacuten pero no el uacutenico
responsable
El hongo degrada casi todos los colorantes
(algunos si estan en concentraciones subtoacutexicas)
La monitorizacioacuten de la produccioacuten enzimaacutetica y
consumo de glucosa son buenos indicadores de la
actividad metaboacutelica del hongo hay que
suministrar nutrientes para mantener la actividad
enzimaacutetica
El hongo puede degradar metabolitos resultantes
de la degradacioacuten que el enzima lacasa no puede
degradar
Algunas conclusiones
Porque utilizar microorganismos y no enzimas
si es mucho mas facil dosificar enzimas
los efluentes a tratar (liacutequidos o soacutelidos) contienen
una mezcla muy compleja de contaminantes no
podemos optimizar ni el enzima ni las condiciones
es difiacutecil que un enzima pueda degradar todos los
contaminantes presentes
en muchos casos los enzimas solo realizan un paso
de la transformacioacuten y se pueden formar TPs toacutexicos
o no biodegradables
el microorganismo es un sistema multienzimaacutetico
2010 20151985 1990 1995 2000 2005
Cronograma de los trabajos publicados en relacioacuten a biodegradacioacuten de contaminantes por hongos en medio liacutequido
Contaminantes emergentes
Pesticidas (DDT amp DDE)
PCBs HAPs Disolventes clorados
AR de produccioacuten Aceite de oliva
AR de la induacutestria del papel
Retardantes de llama (Bromados)
Faacutermacos
Filtros solares UV
Deteccioacuten faacutermacos en medio ambient
Colorantes sinteacuteticos Explosivos
TNT y nitroglicerina
AR de la industria textil
ASPECTOS GENERALES
A que se llama contaminantes emergentes
Productos considerados contaminantes actualmente pero no en el pasado presentes de forma constante en el medio ambiente a bajas concentraciones provocando problemas en el ecosistema y pendientes de ser regulados en un futuro proacuteximo
Entre ellos se incluyen los faacutermacos drogas de abuso productos asociados a la higiene y cuidado corporal retardantes de llama plaguicidashellip Caracteriacutesticas
alto consumo acumulacioacuten en el medio y organismos potencial disruptor endocrino toxicidadhellip
DEGRADACIOacuteN DE CONTAMINANTES EMERGENTES
EDAR
Mezcla de ldquocontaminantes emergentesrdquo
metabolitos
substancias conjugadas
EXCRECIOacuteNVERTIDO
Retenidos en los lodos
inalterados
transformados
Mineralizados
Transformados
Inalterados
Presencia en aguas subterraneas superficiales y
sedimentos
Presencia en suelos
efluente
influente
DEGRADACIOacuteN DE CONTAMINANTES EMERGENTES
bull 2005 la mayoriacutea de estudios realizados se centran en ndash Puesta a punto de meacutetodos analiacuteticos
ndash Deteccioacuten en aguas superficiales y subterraacuteneas
ndash Deteccioacuten en sistemas de tratamiento convencionales (EDARs)
ndash Deteccioacuten en efluentes de hospitales
bull Algunos estudios de degradacioacuten por bacterias en efluentes
bull Escasos (ninguno) estudios de degradacioacuten en lodos
DEGRADACIOacuteN DE CONTAMINANTES EMERGENTES
HONGOS
Cual es el principal problema que presenta estudiar su degradacioacuten
Las bajas concentraciones en que se encuentran y el
hecho de estar en matrices muy complejas dificulta
su deteccioacuten y cuantificacioacuten
Aplicacioacuten en matrices liquidas y soacutelidas
Matrices liacutequidas
Aguas residuales de hospital
Aguas residuales de la Vila Universitaria
Concentrado de un proceso de membranas
Aguas de un hospital veterinario
Matrices solidas
Lodos de depuradoras urbanas
Lodos de reactor MBR
37 Verlicchi et al J hydrology 2010 also WST 2010
erythromycin (antibiotic)
Iopromide (ICM)
ifosfamide (cytostatic)
Ibuprofen (analgesic)
Glucose
Therapeutic classes contrast media (ICM) heavy metals in a hospital effluentndash Comparison with an urban effluent
Hospital effluent Mean value
Urban effluent Mean value
Degradacioacuten de faacutermacos modelo e identificacioacuten de productos de transformacioacuten en condiciones esteacuteriles
Nos permite demostrar que el hongo es
el responsable de la degradacioacuten
Tratamiento de efluentes reales en condiciones no esteacuteriles Cuantificacioacuten de la eliminacioacuten de faacutermacos y ecotoxicidad
Tratamiento de efluentes por hongos Degradacioacuten de faacutermacos
38
EXPERIMENTOS IN VIVO PARA CUANTIFICAR DEGRADACIOacuteN
EXPERIMENTOS PARA DETERMINAR EL PAPEL DE LOS ENZIMAS
- In vitro Lacasa comercial
- In vivo Inhibidores del citocrom P450 (1-aminobenzotriazole)
ESTUDIO DE LA TOXICIDAD (Microtox regTest )
- Bacteria bioluminescente V ficheri
- EC50 a los 15 min Concentracioacuten que disminuye la luz emitida por la bacteria al 50
- Cuanto mas alta sea la EC50 menor es la toxicidad
ANAgraveLISIS DE FAgraveRMACOS EXTRACCIOacuteN EN FASE SOacuteLIDA i HPLC
IDENTIFICACIOacuteN DE SUBPRODUCTOS Servei RMN-UAB
(Medio + contaminante) (Medio + contaminante+ hongo inactivado)
Adsorcioacuten Degradacioacuten miacutenima
DEGRADACIOacuteN DE FAacuteRMACOS INDIVIDUALES
EC50
50
Cultiu en placa
Inoculacioacute dels Erlenmeyers
per a lrsquoobtencioacute de miceliObtencioacute del miceli
Homogeneiumltzacioacute amb NaCl 08 11 (vv)
Solucioacute stock de miceli
Inoculacioacute dels Erlenmeyers per lrsquoobtencioacute de pegravelmiddotletsObtencioacute de pegravelmiddotlets
Solucioacute stock de pegravelmiddotlets
7 dies6 dies
5 dies
inogravecul
Inoculacioacute del reactor
Cultiu en placa
Inoculacioacute dels Erlenmeyers
per a lrsquoobtencioacute de miceliObtencioacute del miceli
Homogeneiumltzacioacute amb NaCl 08 11 (vv)
Solucioacute stock de miceli
Inoculacioacute dels Erlenmeyers per lrsquoobtencioacute de pegravelmiddotletsObtencioacute de pegravelmiddotlets
Solucioacute stock de pegravelmiddotlets
7 dies6 dies
5 dies
inogravecul
Inoculacioacute del reactor
Cultiu en placa
Inoculacioacute dels Erlenmeyers
per a lrsquoobtencioacute de miceliObtencioacute del miceli
Homogeneiumltzacioacute amb NaCl 08 11 (vv)
Solucioacute stock de miceli
Inoculacioacute dels Erlenmeyers per lrsquoobtencioacute de pegravelmiddotletsObtencioacute de pegravelmiddotlets
Solucioacute stock de pegravelmiddotlets
7 dies6 dies
5 dies
inogravecul
Inoculacioacute del reactor
Cultiu en placa
Inoculacioacute dels Erlenmeyers
per a lrsquoobtencioacute de miceliObtencioacute del miceli
Homogeneiumltzacioacute amb NaCl 08 11 (vv)
Solucioacute stock de miceli
Inoculacioacute dels Erlenmeyers per lrsquoobtencioacute de pegravelmiddotletsObtencioacute de pegravelmiddotlets
Solucioacute stock de pegravelmiddotlets
7 dies6 dies
5 dies
inogravecul
Inoculacioacute del reactor
Cultiu en placa
Inoculacioacute dels Erlenmeyers
per a lrsquoobtencioacute de miceliObtencioacute del miceli
Homogeneiumltzacioacute amb NaCl 08 11 (vv)
Solucioacute stock de miceli
Inoculacioacute dels Erlenmeyers per lrsquoobtencioacute de pegravelmiddotletsObtencioacute de pegravelmiddotlets
Solucioacute stock de pegravelmiddotlets
7 dies6 dies
5 dies
inogravecul
Inoculacioacute del reactor
Cultiu en placa
Inoculacioacute dels Erlenmeyers
per a lrsquoobtencioacute de miceliObtencioacute del miceli
Homogeneiumltzacioacute amb NaCl 08 11 (vv)
Solucioacute stock de miceli
Inoculacioacute dels Erlenmeyers per lrsquoobtencioacute de pegravelmiddotletsObtencioacute de pegravelmiddotlets
Solucioacute stock de pegravelmiddotlets
7 dies6 dies
5 dies
inogravecul
Inoculacioacute del reactor
Control abioacutetico Control inactivado Experimental (Medio + contaminante+hongo activo)
Idaea-CSIC ICRA
Ketoprofeno
Eliminacioacute del 100
Metabolits hidroxilats
Perfil de concentracioacute de subproductes del ketoprofen
DEGRADACIOacuteN DE FAacuteRMACOS MODELO
IOPROMIDE degradation in Erlenmeyer flasks by
T versicolor pellets Time course degradation of Iopromide
added at approximately 12 mg L-1 Symbols non-inoculated controls ()
experimental cultures () heat-killed
controls () glucose () and laccase
activity (loz)
62 degradation is
observed after 7days of
exposure and remains
constant until the end of
the experiment
Toxicity by Microtox bioassay
Time EC50 ()
Non-biotic control 2
15min 2
8h 1
1d 43
4d 66
7d 87
12d 110
High toxicity at initial time
(EC50 2) Toxicity decreases
over time
Gros et al 2014 Water Research
Degradacioacuten de farmacos en aguas residuales
en bioreactor
CONDITIONS
Sterile effluent
No sterile
Batch
Continuous
Nutrients addition
Non-nutrients addition
Fluidized bed bioreactors 15
and 10 L
Air pulses
T versicolor in form of pellets
pH (45) and temperature (25ordmC)
control
MONITORING
Pharmaceuticals degradation
Acute toxicity (Microtox)
Laccase glucose etc
101
1-ep
oxyC
BZ
2-Hyd
roxy
CBZ
Cipro
floxa
cin
50
100
150
200
250
Inicial
15 min
6 h
1 d
2 d
5 d
8 d
Cef
alex
in
Ibup
rofe
n
Aceta
minop
hen
Azitro
micin
1
2
3
4
Ketop
rofe
n
Propr
anolol
Cita
lopr
am
Car
bamaz
epine
Acridon
e
Con
cen
tracioacute
(micro
g L
-1)
000
003
006
009
012
RESULTADOS AGUAS RESIDUALES URBANAS (Vila Universitaria de la UAB)
Tratamiento no esteril en batch
Eliminacioacuten completa del 70 de los faacutermacos detectados
Inicial
15 min
6 h
1 d
2 d
5 d
8 d
TRATAMIENTO DE EFLUENTES
Comparacioacuten de la eliminacioacuten de los faacutermacos por el
hongo versus lodos activados (bibliografia)
Grup Fagravermac Concentracioacute
(microg L-1)
Eliminacioacute estegraveril
()
Eliminacioacute no estegraveril
()
Eliminacioacute per llots activats
() Analgegravesics Acetaminofen 387 100 100 82-99
Ibuprofen 1261 100 100 82-99 Ketoprofen lt048 35 100 lt50 Codeina 002 100 - lt82 Antibiogravetics Azitromicin 431 - 100 lt40
Ciprofloxacin 8471 - 35 50-96 (adsorcioacute) Cefalexin 059 - -51 96 β-blockers Propanolol 006 - 100 59-70 Psiquiatrics Carbamazepina 07 -37 Augmenta lt20 Augmenta
1011- epoxy CBZ 755 100 79 - 2-Hydroxy CBZ 1638 46 100 -
Acridone 101 100 Augmenta - Citalopram 01 100 100 -
RESULTADOS AGUAS RESIDUALES URBANAS
TRATAMIENTO DE EFLUENTES
Porcentajes de eliminacioacuten superiores en el tratamiento por hongos
Problema cuantificacioacuten inicial de carbamazepina conjugacioacuten
Ace
tam
inop
hen
Ibup
rofen
Ket
opro
fen
Nap
roxe
n
Salicylic a
cid
Cod
eine
Phe
nazo
ne
Dex
amet
haso
ne
Diclofena
c
Piro
xica
m
Co
nce
ntr
atio
n (
microg
L-1
)
00
05
10
15
20
25
30
500
1000
1500
Initial
30 min
5 h
1 d
2 d
5 d
8 d
50
Tratamiento no esteacuteril Analgeacutesicos
RESULTADOS AGUAS RESIDUALES DE HOSPITAL
TRATAMIENTO DE EFLUENTES
46
Cipro
floxa
cin
Oflo
xacin
Clarit
hrom
ycin
Sulfam
etho
xazo
le
Azith
rom
ycin
Met
ronida
zole
Met
ronida
zole-O
H
Trim
etho
prim
Dim
etrid
azole
Ron
idaz
ole
Co
nce
ntr
atio
n (
microg
L-1
)
00
05
10
15
20
25
30
35
40
100
150
200
250
Initial
30 min
5 h
1 d
2 d
5 d
8 d
RESULTADOS AGUAS RESIDUALES DE HOSPITAL
Tratamiento no esteacuteril Antibioacuteticos
TRATAMIENTO DE EFLUENTES
101
1-ep
oxy
CBZ
2-Hyd
roxy
CBZ
Car
bam
azep
ine
Acr
idon
e
Lora
zepa
m
Cita
lopr
am
Ven
lafaxine
Pra
vast
atin
Olanz
apine
Ser
tralin
e
Fluox
etine
Par
oxet
ine
Co
nce
ntr
atio
n (
microg
L-1
)
000
025
050
075
100
400800
120016002000
Initial
30 min
5 h
1 d
2 d
5 d
8 d
RESULTADOS AGUAS RESIDUALES DE HOSPITAL
Tratamiento no esteacuteril Faacutermacos de uso psiquiaacutetrico
TRATAMIENTO DE EFLUENTES
Ben
zotri
azole
OP2E
O
Eth
ylpa
rabe
n
Pro
pylpar
aben
BPA
OP
Con
cen
tration
(micro
g L
-1)
0
2
4
6
8
10
20
30
40
50
60
RESULTADOS AGUAS RESIDUALES DE HOSPITAL
Tratamiento no esteacuteril Compuestos disruptores endocrinos
70 eliminacioacute
TRATAMIENTO DE EFLUENTES
Famiacutelia faacutermacos Tratamiento esteacuteril Tratamiento no esteacuteril
Carga inicial (microg)
Eliminacioacuten ()
Carga inicial (microg)
Eliminacioacute ()
Analgegravesics 1475 180 993 1511 179 988 Antibiogravetics 569 69 861 239 28 908 Cafeiumlna 757 92 79 1490 177 384 EDC 124 15 813 704 84 744 Iopromida 1046 128 755 4197 498 340 Altres fagravermacs 557 68 862 177 21 863 Psiquiagravetrics 3658 447 937 108 13 954 Cantidad total 8185 100 832 8427 100 533
Tratamiento adecuado para degradar faacutermacos en efluents de hospital
Siguiente objetivo Tratamiento en continuo de efluentes
RESULTADOS AGUAS RESIDUALES DE HOSPITAL
TRATAMIENTO DE EFLUENTES
Fungal inoculated (I)
34 Non-sterile continuous treatments of ROC and VHW
Non-inoculated (NI)
Non-sterile continuous
treatments of real effluents
VHW treatment
(
) Glucose concentration
(
) COD
(
) Laccase activity
(darr) Fungal biomass partial renovation
(mdash) Glucose addition rate
2 HRT studied
Decrease in laccase activity even with partial biomass renovation
Fungal inoculated (I)
Casas et al 2013 Env Technol 34 113
Glucose 026 g g DCW d
Ammonium 12 mg g DCW d
No glucose accumulation
Need for nutrients
Previous studies in synthetic
media and sterile conditions
CRT
Blaacutenquez et al 2006 Water Res 40 1650
CRT 21 days
13 biomass renovation every 7 days
CRT of 15 days
34 Non-sterile continuous treatments of ROC and VHW
Marina Badia Fabregat December 5th 2014 PhD Thesis
Que es lo que sucede
Se muere el hongo aunque estamos renovando la
biomasa no hay suficiente hongo
No hay degradacioacuten
52
Marina Badia Fabregat December 5th 2014 PhD Thesis
VHW treatment (2)
34 Non-sterile continuous treatments of ROC and VHW
NH4+ addition
PhACs removal
Fungal inoculated (I)
Non-inoculated (NI)
(
) Wastewater (Influent)
(
) Reactor effluent
The analyses have
been performed by
34 Non-sterile continuous treatments of ROC and VHW
Microbial community assessment (DGGE)
Marina Badia Fabregat December 5th 2014 PhD Thesis
Time
34 Non-sterile continuous treatments of ROC and VHW
Trametes versicolor
Candida spp
Fusarium solani
Unknown
T versicolor survived until the end of the treatment
laccase activity is not a good indicator
ESCENARIOS DE GESTIOacuteN DE EFLUENTES DE HOSPITAL
EDAR
No eliminacioacuten
de faacutermacos
Dilucioacuten en
el efluente
urbano
Aguas
urbanas
Fong
No eliminacioacuten
de DQO
Hongo Aguas
urbanas
EDAR
HOSPITAL
Srsquoha comprovat la capacitat de T versicolor per degradar fagravermacs
Badiacutea-Fabregat et al 2014 Rodriacuteguez-Rodriacuteguez et al 2014 Cruz-Moratoacute et al 2013
Tractament en continu drsquoHWW amb T versicolor en reactor
Inconvenients al tractament drsquo
aiguumles drsquohospitals reals
- Necessitat drsquoaddicionar nutrients - Competegravencia amb bacteris
Possibles solucions Estrategravegies
- Pretractament de lrsquoefluent - Altres configuracions de reactors - Canvi en la font de carboni
Posada a punt del sistema TRH Relacioacute QRQL
Tractament en continu drsquoHWW amb T versicolor en reactor
Alternativa filtre percolador amb T versicolor pre-crescut sobre fusta
1 2 3
4
5
6
7
1 Tanc drsquoalimentacioacute 2 Tanc de mescla 3 Tanc drsquoeluents de
sortida 4 Bomba de recirculacioacute 5 Bioreactor 6 Entrada drsquoaire 7 Controlador de pH
TRH 3d
QL
QR
QL
Tractament en continu drsquoHWW amb T versicolor en reactor
Alternativa filtre percolador amb T versicolor pre-crescut sobre fusta
Desenvolupament processos
Efluent hospital
real (HWW)
Aiguumles residuals urbanes
(UWW)
Trametes versicolor
T versicolor crescut sobre fusta
Filtre percolador amb T versicolor crescut sobre fusta
Microalgues Degradacioacute a
escala Erlenmeyer Fotobioreactor FBR
Degradacioacute drsquohormones i fagravermacs per microalgues
bull Degradacioacute drsquohormones del digestat drsquoun DA dopat amb E2 i EE2 amb les algues S capricornutum i C reinhardtii creixement i degradacioacute
No efecte togravexic de les hormones sobre les algues
Utilitzacioacute de digestat de llots per creixer
S capricornutum
S capricornutum
Selenastrum
capricornutum
Chlamydomonas
reinhardtii
E2 () EE2 () E2 () EE2 ()
24h 7d 24
h
7d 24h 7d 24
h
7d
B 47 88 30 60 89 100 26 100
C 2 46 0 41 27 86 6 71
G 91 100 27 95 98 100 28 76
Degradacioacute drsquohormones i fagravermacs per microalgues
bull Identificacioacute productes de degradacioacute drsquoE2 i EE2
bull Es detecten diferents productes de degradacioacute drsquoE2 i EE2 bull Majoritagraveriament productes de fotodegradacioacute bull Alguns directament relacionats amb la biodegradacioacute per part de les algues
E2 TP1 EE2 TP2
OH
HO
O
OH
HO
OH
Toilet sewage
1st settler (1m3)
2nd settler (1m3)
Wastewater pump
Wastewater PBR inlet
1
2
3
4
5
Algaebacteria consortia
Fotobioreactor de tractament
drsquo UrbanWW despres de
decantacioacute
Volum 1000L
Semiobert
Tubs plastic transparent
Tractament drsquoUrbanWW i eliminacioacute de PhACs en FBR
100L aigua del llac
Can Borrell Lake (StCugat)
900L U WW
Plagrave drsquooperacioacute del FBR
Tractament drsquoUWW i eliminacioacute de PhACs en FBR
Estat Estacionari - PhACs - Biodiversitat
303 mgL
265 mgL
155 mgL
Irradiacioacute solar darr Temperatura darr
TSSdarr Biomassa
pH augmenta amb lrsquoactivitat fotosintegravetica (consum CO2)
pH disminueix a la nit amb la respiracioacute
Tractament drsquoUWW i eliminacioacute de PhACs en FBR
pH
Entrada - COD=365 mgL - N-NH4
+=79 mgL - PT=17 mgL
COD N-NH4
+
PT
Paragravemetre Periacuteode I Periacuteode II Periacuteode III
DQO () 83 61 41
N-NH4+ () 86 99 80
PT () 54 89 75
Eliminacioacute de nutrients
Tractament drsquoUWW i eliminacioacute de PhACs en FBR
67
Napro
xen
Ibupro
fen
Aceta
min
ophen
Salic
ylic
acid
Keto
pro
fen
Azithro
myc
in
Cip
rofloxacin
Ofloxacin
Ery
thro
myc
in
Hyd
rochlo
roth
iazid
e
Furo
sem
ide
Codein
e
Lora
zepam
Ate
nolo
l
Dilt
iazem
Alp
razola
m
Paro
xetine
Co
nce
ntr
atio
n (
ngL
)
0
2000
4000
6000
8000
10000
12000
24000
30000
36000
42000
48000
54000
60000
Outlet
Inlet
Napro
xe
n
Ibupro
fen
Ace
tam
inophen
Salic
ylic
acid
Keto
pro
fen
Azithro
myc
in
Cip
rofloxa
cin
Ofloxa
cin
Ery
thro
myc
in
Hyd
roch
loro
thia
zid
e
Furo
se
mid
e
Codein
e
Lora
zepam
Ate
nolo
l
Dilt
iazem
Alp
razola
m
Paro
xe
tine
Concentr
ation (
ngL
)
0
2000
4000
6000
8000
10000
12000
24000
30000
36000
42000
48000
54000
60000
Outlet
Inlet
Antiinflamatoris Eliminacioacute gt85
Antibiogravetics Eliminacioacute gt 67
Antidepressius Eliminacioacute gt87
β-bloquejants Eliminacioacute gt86
Altres (ngL) Diuregravetics gt44 Bloquejants de canal lent gt72
Concentratioacute PhACs entrada
Concentratioacute PhACs sortida
TRH=8 d Estat estacionari
TRH=12 d Estat estacionari
48-54 μgL
24-54 μgL
4-10 μgL
2-4 μgL
4-6 μgL
ngL
ngL
8-10 μgL
4-10 μgL
ngL
ngL
PhACs
Tractament drsquoUWW i
eliminacioacute de PhACs en FBR
Valoritzacioacute de biomassa algal mitjanccedilant pretractament enzimagravetic i DA
Digestion time (days)
0 10 20 30 40 50
Meth
ane
yie
ld (
mL C
H4g
VS
)
0
50
100
150
200
250
Time (d) vs Microalgal control
Time (d) vs T control
Time (d) vs Cellulase
Time (d) vs Mix
Mix enzimagravetic Celmiddotlulasa
Biomassa microalgal + Control
Mix enzimagravetic 217 mL CH4g VS
Celmiddotlulasa 203 mL CH4g VS
Microalgues 188 mL CH4g VS
Mix enzimagravetic millora la produccioacute de metagrave
Brou fuacutengic + microalgues Control de brou fuacutengic
Lacasa + microalgues biomassa microalgal Control de lacasa
Brou fuacutengic 210 mL CH4
Lacasa 40 mL CH4
Produccioacute de biogas amb enzims no especiacutefics
Microalgues 38 mL CH4
Produccioacute de biogas amb enzims especiacutefics
Brou fuacutengic millora la produccioacute de metagrave
Projecte de colmiddotlaboracioacute entre el Consorci per a la Gestioacute de Residus del Valles Oriental i el grup de recerca Biorem UAB (2014SGR476) dins del
marc del programa de Doctorats Industrials de la Generalitat de Catalunya
Bioremediacioacute ldquoin siturdquo drsquoaquumliacutefers contaminats per compostos
organoclorats
Projecte de colmiddotlaboracioacute entre Litoclean i el grup de recerca Biorem UAB (2014SGR476) dins del marc del programa de Doctorats
Industrials de la Generalitat de Catalunya
Decloracioacute drsquoorganoclorats mitjanccedilant bacteris dehalorespiradors
1 Tecnologia consolidada amb centenars de casos drsquoaplicacioacute amb egravexit 2 Transformacioacute de productes organoclorats togravexics a innocus 3 Compatible amb altres megravetodes de remediacioacute 4 Disminucioacute del temps de remediacioacute de lrsquoaquumliacutefer i costos associats 5 Tecnologia meacutes econogravemica que tractaments fisico-quiacutemics 6 Potencialment pot eliminar els cloroalcans a concentracions le 0005 mgL 7 Percepcioacute social
PRINCIPALS AVANTATGES BIOREMEDIACIOacute
o Marc del projecte
Aplicacioacute de metodologies de Bioremediacioacute per via anaerogravebia en tres
emplaccedilaments afectats per la presencia de compostos organoclorats Cada un drsquoaquests tres emplaccedilaments constaragrave de les seguumlents fases
bull Fase 1 anagravelisis al laboratori a) Caracteritzacioacute de lrsquoemplaccedilament b) Assaig de laboratori Microcosmos
bull Fase 2 assaig in-situ
o Fase drsquoimplantacioacute A partir dels resultats obtinguts aplicacioacute de metodologia a lrsquoemplaccedilament estudiat per part de Litoclean
PCE TCE cis DCE
Caracteriacutestiques de lrsquoemplaccedilament
bull Emplaccedilament contaminat per un abocament controlat i finit de Percloretilegrave (PCE) en una parcelmiddotla amb activitat industrial
bull Respiren compostos orgagravenics clorats i els transformen a molegravecules menys clorades
bull Anaerobis estrictes bull Es poden trobar als aquumliacutefers contaminats bull El grup Biorem UAB (2014SGR476) disposa de diferents liacutenies de cultius de
bacteris decloradors amb capacitat per detoxificar un ampli ventall drsquoorganoclorats
bull Trueba-Santiso et al 2017 Sci
Total Environ 581-582 pp 640-
648
bull Mortan et al 2017 J Hazard
Mat In press
Dhg Dehalogenimonas
Dhc Dehalococcoides
Dhb Dehalobacterium
Diclorometagrave Agravecid acegravetic Agravecid fogravermic
+ Dhb
C C
H
H
H
H
Etegrave
C C
Cl
H
Cl
H
C C
H
Cl
Cl
H
C C
H
H
H
Cl
cis- i trans- DCE VC
Dhc Dhc
Dhc
C C
Cl
Cl
Cl
H
TCE
C C
C lC l
C l C l
P C E
Dhc
PCE
C
Cl
Cl
C
Cl
Cl
H H C
Cl
Cl
C
Cl
H
H H
1122-TeCA 112-TCA
Dhg Dhg
Abiogravetic
CC
HCl
HCl
HH
12-DCA
Dhg
12-DCA
Bacteris dehalorespiradors
Les poblacions bacterianes
autogravectones poden transformar els
contaminants fins a compostos innocus
Les condicions drsquoaquests aquumliacutefers soacuten adequades per
eliminar els compostos
organoclorats amb bacteris
dehalorespiradors
1 Anagravelisi dels paragravemetres
de camp
Bioestimulacioacute
2 Deteccioacute de lrsquoactivitat
decloradora
Atenuacioacute natural
monitoritzada
Bioaugmentacioacute Fase
2
Pregunta 1a Pregunta 2a
La poblacioacute bacteriana a lrsquoaquumliacutefer
eacutes suficient per completar el proceacutes de descontaminacioacute de forma natural
Pregunta 3a
Fase 1
Cultius anaerobis i anagravelisi de metabogravelits
Mostreig drsquoaigua del pou amb
sediments fins
Preparacioacute dels cultius en cambra
anaerogravebia
Incubacioacute dels cultius en cambra
climatitzada
Anagravelisi de metabogravelits per
cromatografia de gasos Mostres de
laquumliacutefer +
Substrat orgagravenic (candidats per
bioestimulacioacute)
1 Nomeacutes mostra 2 + Metanol i etanol 3 + Producte comercial 4 + Lactat
Concentracioacute de cloroetens
2 Deteccioacute de lrsquoactivitat decloradora
Fase 1
La biodegradacioacute eacutes completa (etegrave)
La bioestimulacioacute eacutes efectiva
La decloracioacute meacutes ragravepida eacutes amb lactat
PCE
TCE
cis- DCE
CV Etegrave
trans- DCE
0
5
10
15
20
25
30
35
0 50 100 150 200
Co
nce
ntr
atio
n (
microM
)
Day
0
2
4
6
8
10
0 50 100 150 200
Day
Mostra aigua nomeacutes (control)
Mostra aigua + etanol metanol
Mostra aigua + producte comercial
Mostra aigua + lactat
Resultats per a un pou
Cultius anaerobis i anagravelisi de metabogravelits
Fase 1
0
5
10
15
20
25
30
35
0 50 100 150 200Day
+ TCE
0
10
20
30
40
50
60
70
0 50 100 150 200
Day
+ TCE
2 Deteccioacute de lrsquoactivitat decloradora
TCE
cis-DCE
trans-DCE
Cloruro de vinilo Etileno
CC
Cl
Cl Cl
Cl
PCE
CC
Cl
H H
Cl
CC
H
ClH
Cl
CC
Cl
H
H
H
CC
H
H H
H
CC
Cl
Cl H
Cl
Deteccioacute i identificacioacute dels bacteris i enzims responsables de la degradacioacute completa
Tegravecniques moleculars (PCR)
Fase 1
Dehalobacter Desulforomonas
Sulfurospirillum Geobacter Desulfitobacterium
Desulfitobacterium
Dehalococcoides
pceA
tceA tceA bvcA
vcrA
2 Deteccioacute de lrsquoactivitat decloradora
Clorur de
vinil
Etegrave
Ma
rca
do
r
C+
Dh
c
Pou
C-
Dh
c
Assaig in situ per BIOESTIMULACIOacute
Fase 2
Injeccioacute i monitoritzacioacute bull Injeccioacute drsquoestimulant segons
conclusions de lrsquoassaig de laboratori (Lactat comercial) en les concentracions de diseny
bull Injeccioacute de traccedilador (fluoresceiumlna)
PCE TCE
cis-DCE
trans-DCE
CV Ethene 0
5
10
15
20
25
30
-1 19 39 59 79
Co
nce
ntr
atio
n (
mg
L)
Day
Chlorinated ethenes Lactate and fermenting products
Well PZ-1
Lactate Pyruvate
Acetate Formate
Potencial Redox
0
1
2
3
4
5
-1 19 39 59 79
Co
nce
ntr
atio
n (
mg
L)
Day
0
500
1000
1500
2000
2500
-1 19 39 59 79Day
0
10000
20000
30000
40000
50000
60000
70000
-1 19 39 59 79Day
-100
0
100
200
300
400
500
-1 19 39 59 79
OR
P (
mV
)
Day
PZ2
82
Chlorinated ethenes Lactate and fermenting products
Well PZ-2
Direct injection of lactate (MW-PZ2) Monitoring Wells PZ2 PZ1 PZ3 MW6 PZ22 PZ6 and ProfA
Conclusions de la Fase 2 (assaig in situ)
Els resultats de la Fase 1 soacuten vagravelids per decidir quin tractament de bioremediacioacute seguir a la Fase 2
El lactat estimula la degradacioacute
bull Augmenta la velocitat de decloracioacute bull Proporciona acetat i hidrogen als bacteris bull Consumeix lrsquooxigen present bull Disminueix el potencial redox
Es confirma la presegravencia de bacteris dehalorespiradors autogravectons i actius
Es detecta degradacioacute de PCE i transformacioacute a compostos menys clorats
A partir dels resultats obtinguts durant les dues fases es dissenyaragrave i es proposaragrave lrsquoexecucioacute drsquoun proceacutes de bioremediacioacute anaerogravebia estimulada aplicant la metodologia establerta
84
Gragravecies
Grup de recerca BioremUAB (teresavicentuabcat)
REACTORES
Tanque agitado micelio crecimiento disperso Problemas operacionales
Lecho fluidizado Pellets Todos los hongos forman pellets
Lecho fijo Hongo inmovilizado Problemas operacionales
Produccioacuten de biomasa fuacutengica morfologia en funcion de la aplicacioacuten-reactor
OBJETIVO
Cultiu en placa
Inoculacioacute dels Erlenmeyers
per a lrsquoobtencioacute de miceliObtencioacute del miceli
Homogeneiumltzacioacute amb NaCl 08 11 (vv)
Solucioacute stock de miceli
Inoculacioacute dels Erlenmeyers per lrsquoobtencioacute de pegravelmiddotletsObtencioacute de pegravelmiddotlets
Solucioacute stock de pegravelmiddotlets
7 dies6 dies
5 dies
inogravecul
Inoculacioacute del reactor
Cultiu en placa
Inoculacioacute dels Erlenmeyers
per a lrsquoobtencioacute de miceliObtencioacute del miceli
Homogeneiumltzacioacute amb NaCl 08 11 (vv)
Solucioacute stock de miceli
Inoculacioacute dels Erlenmeyers per lrsquoobtencioacute de pegravelmiddotletsObtencioacute de pegravelmiddotlets
Solucioacute stock de pegravelmiddotlets
7 dies6 dies
5 dies
inogravecul
Inoculacioacute del reactor
Medio agar (15gL)
Extracto de malta
(20 gL)
135 rpm durante
6 dias y a 25 ordmC
150 mL de extracto de
malta de 20 gL a pH
45
135 rpm
durante 5 dias
y a 25 ordmC
NaCl 08 11 (vv)
PRODUCCIOacuteN DE PELETS (escala Erlenmeier)
250 mL de
extracto
de malta
de 20 gL
a pH 45
1 mL
40 g pellets (peso
humedo)
Aprox
Peso humedopeso
seco = 26
40 g pellets (peso
humedo)L=15 g DCWL
75 mL de
solucion stock
de micelio
Separar el
micelio
A partir de los resultados anteriores seleccionamos
el hongo Trametes versicolor para el tratamiento de efluentes
por su facilidad en formar pellets
la agitacioacuten en cultivos sumergidos no afecta a la produccioacuten
enzimaacutetica
Morfologia-crecimiento mas adecuado
Productor de enzimas extracelulares MnP y Lacasa
Reactor con pellets de T versicolor fluidizados por pulsos de aire
Objetivo demostrar la relacioacuten entre tratamiento
(condiciones esteacuteriles) y produccioacuten enzimaacutetica
Eliminacioacuten de color (80) de lejias
negras de papelera
con Trametes versicolor
1 Efluente inicial 2 Efluente final 3 Efluente + Pellets final
1 2 3
Detoxificacioacuten de lejiacuteas negras por Phanerochaete
chrysosporium inmovilizado y pellets de Trametes
versicolor
Enzyme production (AUh)
0e+0 2e+4 4e+4 6e+4 8e+4 1e+5
Toxic
ity r
ed
uctio
n
0
1
2
3
4
5
6
Enzyme production (AUh)
0e+0 2e+4 4e+4 6e+4 8e+4 1e+5
Toxic
ity r
ed
uctio
n
0
1
2
3
4
5
6
Detoxification = AMnP 6E-05 + 08475
Detoxification = Alaccase 535E-5 + 00278
Aenzyme denotes the amount of enzyme produced (AUh) at the time
when detoxification was calculated
Correlacioacuten entre enzima extracelular y destoxificacioacuten
Ph crysosporium Relacioacuten CN para produccioacuten de MnP T versicolor Relacioacuten CN para produccioacuten de Lacasa
Pero NO correlacioacuten entre eliminacioacuten de color y produccioacuten enzimaacutetica
Enzimas extracelulares
bullEn que tipo de reacciones intervienen Oxidacioacuten hidroxilacioacuten etc bullComo atacan a las moleacuteculas Polimerizacioacuten despolimerizacioacuten rotura de enlaces rotura de anillos aromaacuteticos etchellip
Objetivo Estudio de la degradacioacuten de moleacuteculas y enzimas que intervienen
bullEstudios de degradacioacuten de colorantes textiles bullEstudios de degradacioacuten de disolventes clorados
bullEstudios de degradacioacuten de HAP
bullEstudios de degradacioacuten de contaminantes emergentes
Las aguas procedentes de la industria textil se caracterizan
Hoy en diacutea auacuten no se ha desarrollado un tratamiento bioloacutegico universal de depuracioacuten de aguas residuales textiles
Variedad de colorantes utilizados
Los colorantes son estructuras complejas poco biodegradables y muy estables
El estudio de nuevos tratamientos bioloacutegicos para estos efluentes es una opcioacuten interesante
En las EDAR los colorantes se adsorben sobre la biomasa causando problemas
LA INDUSTRIA TEXTIL y SU PROBLEMAacuteTICA AMBIENTAL
HONGOS
En los experimentos realizados se han conseguido rendimientos
de eliminacioacuten del color de hasta el 90
iquestCual es el mecanismo de eliminacioacuten del
colorante
bull bioadsorcioacuten
bull biotransformacioacuten
t inicial t final
Pelets de T versicolor + colorante Gris Lanaset G Tratamiento en discontinuo
Se ha determinado la capacidad del hongo ligninoliacutetico para degradar el colorante Gris Lanaset G (Mezcla de colorantes metaacutelicos de estructura y composicioacuten no disponible)
Biomass
Cr-dye +
Cr free
Cr-dye +
Cr free
Metal
desorption
FINAL
Cr-dye
Cr-dye +
Cr free
STEP2
Dye in biomass
Cr-dye
INITIAL
t= 0 h
Dye adsorbed
Cr-dye
Cr-dye
degradation
STEP 1
t= 1 ht= 45 d
S
O
L
I
D
P
H
A
S
E
L
I
Q
U
I
D
P
H
A
S
E
Dye
Dye
Dye
adsorption
Dye
Biomass
Cr-dye +
Cr free
Cr-dye +
Cr free
Metal
desorption
FINAL
Cr-dye
Cr-dye +
Cr free
STEP2
Dye in biomass
Cr-dye
INITIAL
t= 0 h
Dye adsorbed
Cr-dye
Cr-dye
degradation
STEP 1
t= 1 ht= 45 d
S
O
L
I
D
P
H
A
S
E
L
I
Q
U
I
D
P
H
A
S
E
Dye
Dye
Dye
adsorption
Dye
MECANISMO DE DEGRADACIOacuteN DEL COLOR
Mecanismo de degradacioacuten de colorantes por
los hongos ligninoliacuteticos
1ra etapa adsorcioacuten en la biomasa del hongo
2ordf etapa degradacioacuten intracelular
En este caso gracias al metal podemos demostrar que la
degradacioacuten tiene lugar en el interior del hongo o al menos parte
de ella
Cual es el papel del enzima extracelular
es la enzima extracelular que estamos midiendo (lacasa) la
responsable de la degradacioacuten
TRATAMIENTO COLORANTE GRIS LANASET G
DEGRADACIOacuteN DEL COLORANTE GRIS LANASET G CON TRAMETES VERSICOLOR
Medida de la enzima lacasa intracelular y extracelular
98 de eliminacioacuten de color a las 75 h
(57 debido a la adsorcioacuten Killed control)
Medio inicial (A) y final (B) del tratamiento
Peacutelets antes (B) y despueacutes del tratamiento (C) y peacutelets tentildeidos con colorante a t=1h (A)
Tiempo (h)
0 50 100 150 200 250 300
Lacasa e
xtr
acelu
lar
tota
l (U
A)
0
200
400
600
800
1000
1200
1400
1600
1800
2000
Lacasa intr
acelu
lar
tota
l (U
A)
0
40
80
120
160
200
240
280
Conc
colo
rante
(gl)
0
20
40
60
80
100
120
140
160
Conc
glu
cosa (
gl)
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
Activitat extracelular
Activitat intracelular
Colorante
Glucosa
Glu
cosa
(g
l)
Co
lora
nte
(m
gl)
DEGRADACIOacuteN DE COLORANTES TEXTILES
Antes de las 24h deteccioacuten de lacasa intracelular
Si la enzima lacasa es la responsable de la degradacion
Porque utilizar microorganismos y no enzimas
Es mas facil trabajar con enzimas que con
microorganismos
Se puede utilizar la dosis de enzima necesaria
Perohellip
Un unico enzima puede degradar todos los colorantes en un efluente
Los enzimas hasta donde llegan Degradantransformanmineralizan
Un unico enzima puede hacer lo mismo que un microorganismo que es
multienzimaacutetico
APLICACIOacuteN DEL PROCESO DE DECOLORACIOacuteN A DIFERENTES COLORANTES
RESULTADOS DE DEGRADACIOacuteN DE LOS COLORANTES AacuteCIDOS
Colorante Lanasyn Grey
(Azo complejo metaacutelico)
Alizarin Red S
(Antraquinoacutenico)
Acid Fuchsin
(Triarilmetano)
Decoloracioacuten 796 938 9998
Reduccioacuten Toxicidad 12 12 19
O
N
NH
C OEt
O
N
S
O
MeO
O
C
O
OEt
NH R
H+
Cr3+
N
N
R
OO
S O
O
Me
O
O
OH
SO3Na
NH2
SO3
C
H3C
H2N
NaO3S
NH2
SO3Na
DEGRADACIOacuteN DE COLORANTES TEXTILES
ESTUDI DEL PROCEacuteS DEGRADACIOacute DE COLORANTS TEgraveXTILS AMB EL FONG Trametes versicolor
COLORANT Trametes versicolor ENZIM 1210 UL
Nom comuacute Classificacioacute quiacutemica Decoloracioacute
24 i 100 h
Decoloracioacute
24h
Acid Fuchsin Trifenilmetagrave 98-99 28
Acid Green 16 Trifenilmetagrave 90-99 60 gt
24h
Alizarin Red S Antraquinogravenic 92-94 84
Amino Black 10 Diazo 96-99 93
Azocarmine B Quinoneimine 90-99 84
Basic Fuchsin Trifenilmetagrave 12-40 18
Brilliant Green 1 Trifenilmetagrave 55-93 90
Brilliant Green 20 Trifenilmetagrave 76-78 90
Burdeos Lanset B (mescla) 83-88 67
Gris Lanaset G (mescla) 92-98 35
Pardo Lanaset B (mescla) 64-81 60
Lanasyn Grey G Metagravelmiddotlic azoic 72-87 49
Methylene Blue Tiazina 14-28 37
Naphtol Yellow S Nitro 8-50-92 (240h) 0
Orange G Azo 97-99 87
Desactivacioacute enzimagravetica
DEGRADACIOacute DE COLORANTS comparacioacute fong vs enzim lacasa
Biodegradacioacute drsquoaltres famiacutelies de colorants
2D Graph 3
Tems (h)
0 20 40 60 80 100 120
Co
nc
en
tra
cioacute
co
lor
(mg
L)
0
20
40
60
80
100
120
140
160
Ac
tivit
at
(UL
)
0
20
40
60
80
100
120
140
Temps GLG (h) vs GLG (mgl)
Temps OG (h) vs OG (mgl)
Temps AF (h) vs AF (mgl)
Temps GLG-2 (h) vs GLG-2 (mgl)
Temps GLG (h) vs Activitat GLG (UA)
Temps OG (h) vs Activitat OG (UA)
Temps ARS (h) vs Activitat ARS (UA)
Temps GLG-2 (h) vs Activitat GLG-2 (UA) Temps ARS (h) vs ASR (mgl)
Temps AF (h) vs Activitat AF (UA)
DISCONTINUS REPETITS 24 hores
Gris Lanaset G co = 1556 mgL 946 decol
Orange G co = 1509 mgL 974 decol
Alizarin Red S co = 1425 mgL 874 decol
Acid Fuchsin co = 1370 mgL 982 decol
Gris Lanaset G co = 732 mgL 776 decol
Productes de degradacioacute del metabolisme del
fong per diferents famiacutelies de colorants
10 9 8 7 6 5 4 3 2 1 0 ppmLongitud dona (nm)
350 400 450 500 550 600 650
Absorb
agravencia
00
02
04
06
08
10
Temps 0 min
Temps 8 min
Temps 30 min
Temps 60 min
Temps 2h
Temps 4h
Temps 24h
0 min
4 h
24 h
60 min
2 h
30 min
8 min
N(CH2CH3)2
N(CH2CH3)2
BG1
CO2HCO2H
N(CH2CH3)2
CH3CHO
CH3CH(OH)2
CH3CO2H
NH(CH3CH2)2
+
SO4H-
Brilliant Green 1
N(CH2CH3)2
N(CH2CH3)2
BG1
CO2HCO2H
N(CH2CH3)2
CH3CHO
CH3CH(OH)2
CH3CO2H
NH(CH3CH2)2
+
SO4H-
N(CH2CH3)2
N(CH2CH3)2
BG1
CO2HCO2H
N(CH2CH3)2
CH3CHO
CH3CH(OH)2
CH3CO2H
NH(CH3CH2)2
+
SO4H-
NH(CH2CH3)2 + +
EL FONG EacuteS CAPACcedil DE DEGRADAR AgraveCID BENZOIC en 24 hores
H-RMN en liacutenea
Orange G
NH2CH2N
NH2
No subproductes
Acid Fuchsin
WRF
Citocromo P450
2 Lacasas
Lignina peroxidasa
Peroxidasa versaacutetil
MnP
1 Pero
xidasas
Enzimas modificadoras de lignina
Trametes versicolor
Enzimas extracelulares Enzimas intracelulares
Hidroxilacioacuten
Epoxidacioacuten
Reduccioacuten Desalquilacioacuten
Oxigenacioacuten
Ruptura C-C
Desmetilacioacuten
Hidroxilacioacuten Dipolimerizacioacuten fenoles
Oxidacioacuten alcoholes
El mecanismo de degradacioacuten de algunos contaminantes no esta ligado a la produccioacuten de los enzimas extracelulares sino al sistema intracelular Cytocromo P450 monooxigenasa
Identificacioacuten gen cyt P450 en P chrysosporium 1997 y en T versicolor 2002
Objetivo desarrollo de proceso
Reactor fludizado por pulsos de aire
Fong en forma de pegravelmiddotlets Biomassa fluiumlditzada per polsos drsquoaire Tordf ograveptima fong 25ordmC pH ograveptim fong 45 Nutrients (CN) y micronutrients Avaluacioacute activitat fuacutengica enzim lacasa Condicions esterils
Temps (d)
0 5 10 15 20
Glu
cosa
(gl)
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
Laca
sa (
UA
l)
0
250
500
750
1000
1250
1500
1750
2000
2250
Reducc
ioacute d
e c
olo
r (
)
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
Glucosa
Lacasa
Reduccioacute de color
TRH (h)
0 20 40 60 80 100 120
mg G
LG e
limin
ats
lmiddoth
0
5
10
15
20
25
30
Experimental
Normativa
Efecte del TRH
TRH 48 h
Temps (d)
0 5 10 15 20 25 30 35 40 45
Glu
cosa
(gl)
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
Laca
sa (
UA
l)
0
250
500
750
1000
1250
1500
1750
2000
2250
Reducc
ioacute d
e c
olo
r (
)
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
Glucosa
Lacasa
Reduccioacute de color
0
20
40
60
80
100
0 7 14 21 28 35 42 49 56 63P
erc
en
tatg
e d
e b
iom
as
sa
()
Temps (d)
gt42 dies
35 dies
28 dies
21 dies
14 dies
7 dies
0 dies
Estrategravegia purga i renovacioacute 13 de la
biomassa cada 7 dies
TRC 21 dies
decoloracions gt 90
distribucioacute drsquoedats constant
82 biomassa amb lt28 dies
Pegraverdua morfologiacutea dels pegravelmiddotlets lisis celmiddotlular
Tiempo (d)0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110
Glu
cosa
(gl)
0
1
2
3
4
5
6
7
8
Laca
sa (
UA
l)
0
500
1000
1500
2000
2500
3000
3500
4000
4500
5000
5500
Reducc
ioacuten d
e c
olo
r (
)
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
10068 525 59 72 4848
- Renovar la biomassa - Ni macro ni micronutrients - Glucosa qualitat industrial - Colorant no estegraveril
Formulacioacute del medi de cultiu
Seleccioacute del bioreactor
Escalat
Escalat de la produccioacute de biomassa
Produccioacute de pegravelmiddotlets clagravessica
Coll drsquoampolla
Cost medi (extracte de malta)
Limitacioacute en la produccioacute a escala Erlenmeyer
Objectius
Morfologia en forma de pelmiddotlets
Mida plusmn 3mm
Pasos experimentals
40 x
Biomassa gt 3 g DCWmiddotl-1
Morfologia adequada
280
598 0
50
100
150
200
250
300
Malt extract Defined medium
Co
st (
euromiddotK
g-1) Reduccioacute de cost 98
Escalat de la produccioacute de biomassa
La enzima lacasa es uno de los principales
catalizadores de la biodegradacioacuten pero no el uacutenico
responsable
El hongo degrada casi todos los colorantes
(algunos si estan en concentraciones subtoacutexicas)
La monitorizacioacuten de la produccioacuten enzimaacutetica y
consumo de glucosa son buenos indicadores de la
actividad metaboacutelica del hongo hay que
suministrar nutrientes para mantener la actividad
enzimaacutetica
El hongo puede degradar metabolitos resultantes
de la degradacioacuten que el enzima lacasa no puede
degradar
Algunas conclusiones
Porque utilizar microorganismos y no enzimas
si es mucho mas facil dosificar enzimas
los efluentes a tratar (liacutequidos o soacutelidos) contienen
una mezcla muy compleja de contaminantes no
podemos optimizar ni el enzima ni las condiciones
es difiacutecil que un enzima pueda degradar todos los
contaminantes presentes
en muchos casos los enzimas solo realizan un paso
de la transformacioacuten y se pueden formar TPs toacutexicos
o no biodegradables
el microorganismo es un sistema multienzimaacutetico
2010 20151985 1990 1995 2000 2005
Cronograma de los trabajos publicados en relacioacuten a biodegradacioacuten de contaminantes por hongos en medio liacutequido
Contaminantes emergentes
Pesticidas (DDT amp DDE)
PCBs HAPs Disolventes clorados
AR de produccioacuten Aceite de oliva
AR de la induacutestria del papel
Retardantes de llama (Bromados)
Faacutermacos
Filtros solares UV
Deteccioacuten faacutermacos en medio ambient
Colorantes sinteacuteticos Explosivos
TNT y nitroglicerina
AR de la industria textil
ASPECTOS GENERALES
A que se llama contaminantes emergentes
Productos considerados contaminantes actualmente pero no en el pasado presentes de forma constante en el medio ambiente a bajas concentraciones provocando problemas en el ecosistema y pendientes de ser regulados en un futuro proacuteximo
Entre ellos se incluyen los faacutermacos drogas de abuso productos asociados a la higiene y cuidado corporal retardantes de llama plaguicidashellip Caracteriacutesticas
alto consumo acumulacioacuten en el medio y organismos potencial disruptor endocrino toxicidadhellip
DEGRADACIOacuteN DE CONTAMINANTES EMERGENTES
EDAR
Mezcla de ldquocontaminantes emergentesrdquo
metabolitos
substancias conjugadas
EXCRECIOacuteNVERTIDO
Retenidos en los lodos
inalterados
transformados
Mineralizados
Transformados
Inalterados
Presencia en aguas subterraneas superficiales y
sedimentos
Presencia en suelos
efluente
influente
DEGRADACIOacuteN DE CONTAMINANTES EMERGENTES
bull 2005 la mayoriacutea de estudios realizados se centran en ndash Puesta a punto de meacutetodos analiacuteticos
ndash Deteccioacuten en aguas superficiales y subterraacuteneas
ndash Deteccioacuten en sistemas de tratamiento convencionales (EDARs)
ndash Deteccioacuten en efluentes de hospitales
bull Algunos estudios de degradacioacuten por bacterias en efluentes
bull Escasos (ninguno) estudios de degradacioacuten en lodos
DEGRADACIOacuteN DE CONTAMINANTES EMERGENTES
HONGOS
Cual es el principal problema que presenta estudiar su degradacioacuten
Las bajas concentraciones en que se encuentran y el
hecho de estar en matrices muy complejas dificulta
su deteccioacuten y cuantificacioacuten
Aplicacioacuten en matrices liquidas y soacutelidas
Matrices liacutequidas
Aguas residuales de hospital
Aguas residuales de la Vila Universitaria
Concentrado de un proceso de membranas
Aguas de un hospital veterinario
Matrices solidas
Lodos de depuradoras urbanas
Lodos de reactor MBR
37 Verlicchi et al J hydrology 2010 also WST 2010
erythromycin (antibiotic)
Iopromide (ICM)
ifosfamide (cytostatic)
Ibuprofen (analgesic)
Glucose
Therapeutic classes contrast media (ICM) heavy metals in a hospital effluentndash Comparison with an urban effluent
Hospital effluent Mean value
Urban effluent Mean value
Degradacioacuten de faacutermacos modelo e identificacioacuten de productos de transformacioacuten en condiciones esteacuteriles
Nos permite demostrar que el hongo es
el responsable de la degradacioacuten
Tratamiento de efluentes reales en condiciones no esteacuteriles Cuantificacioacuten de la eliminacioacuten de faacutermacos y ecotoxicidad
Tratamiento de efluentes por hongos Degradacioacuten de faacutermacos
38
EXPERIMENTOS IN VIVO PARA CUANTIFICAR DEGRADACIOacuteN
EXPERIMENTOS PARA DETERMINAR EL PAPEL DE LOS ENZIMAS
- In vitro Lacasa comercial
- In vivo Inhibidores del citocrom P450 (1-aminobenzotriazole)
ESTUDIO DE LA TOXICIDAD (Microtox regTest )
- Bacteria bioluminescente V ficheri
- EC50 a los 15 min Concentracioacuten que disminuye la luz emitida por la bacteria al 50
- Cuanto mas alta sea la EC50 menor es la toxicidad
ANAgraveLISIS DE FAgraveRMACOS EXTRACCIOacuteN EN FASE SOacuteLIDA i HPLC
IDENTIFICACIOacuteN DE SUBPRODUCTOS Servei RMN-UAB
(Medio + contaminante) (Medio + contaminante+ hongo inactivado)
Adsorcioacuten Degradacioacuten miacutenima
DEGRADACIOacuteN DE FAacuteRMACOS INDIVIDUALES
EC50
50
Cultiu en placa
Inoculacioacute dels Erlenmeyers
per a lrsquoobtencioacute de miceliObtencioacute del miceli
Homogeneiumltzacioacute amb NaCl 08 11 (vv)
Solucioacute stock de miceli
Inoculacioacute dels Erlenmeyers per lrsquoobtencioacute de pegravelmiddotletsObtencioacute de pegravelmiddotlets
Solucioacute stock de pegravelmiddotlets
7 dies6 dies
5 dies
inogravecul
Inoculacioacute del reactor
Cultiu en placa
Inoculacioacute dels Erlenmeyers
per a lrsquoobtencioacute de miceliObtencioacute del miceli
Homogeneiumltzacioacute amb NaCl 08 11 (vv)
Solucioacute stock de miceli
Inoculacioacute dels Erlenmeyers per lrsquoobtencioacute de pegravelmiddotletsObtencioacute de pegravelmiddotlets
Solucioacute stock de pegravelmiddotlets
7 dies6 dies
5 dies
inogravecul
Inoculacioacute del reactor
Cultiu en placa
Inoculacioacute dels Erlenmeyers
per a lrsquoobtencioacute de miceliObtencioacute del miceli
Homogeneiumltzacioacute amb NaCl 08 11 (vv)
Solucioacute stock de miceli
Inoculacioacute dels Erlenmeyers per lrsquoobtencioacute de pegravelmiddotletsObtencioacute de pegravelmiddotlets
Solucioacute stock de pegravelmiddotlets
7 dies6 dies
5 dies
inogravecul
Inoculacioacute del reactor
Cultiu en placa
Inoculacioacute dels Erlenmeyers
per a lrsquoobtencioacute de miceliObtencioacute del miceli
Homogeneiumltzacioacute amb NaCl 08 11 (vv)
Solucioacute stock de miceli
Inoculacioacute dels Erlenmeyers per lrsquoobtencioacute de pegravelmiddotletsObtencioacute de pegravelmiddotlets
Solucioacute stock de pegravelmiddotlets
7 dies6 dies
5 dies
inogravecul
Inoculacioacute del reactor
Cultiu en placa
Inoculacioacute dels Erlenmeyers
per a lrsquoobtencioacute de miceliObtencioacute del miceli
Homogeneiumltzacioacute amb NaCl 08 11 (vv)
Solucioacute stock de miceli
Inoculacioacute dels Erlenmeyers per lrsquoobtencioacute de pegravelmiddotletsObtencioacute de pegravelmiddotlets
Solucioacute stock de pegravelmiddotlets
7 dies6 dies
5 dies
inogravecul
Inoculacioacute del reactor
Cultiu en placa
Inoculacioacute dels Erlenmeyers
per a lrsquoobtencioacute de miceliObtencioacute del miceli
Homogeneiumltzacioacute amb NaCl 08 11 (vv)
Solucioacute stock de miceli
Inoculacioacute dels Erlenmeyers per lrsquoobtencioacute de pegravelmiddotletsObtencioacute de pegravelmiddotlets
Solucioacute stock de pegravelmiddotlets
7 dies6 dies
5 dies
inogravecul
Inoculacioacute del reactor
Control abioacutetico Control inactivado Experimental (Medio + contaminante+hongo activo)
Idaea-CSIC ICRA
Ketoprofeno
Eliminacioacute del 100
Metabolits hidroxilats
Perfil de concentracioacute de subproductes del ketoprofen
DEGRADACIOacuteN DE FAacuteRMACOS MODELO
IOPROMIDE degradation in Erlenmeyer flasks by
T versicolor pellets Time course degradation of Iopromide
added at approximately 12 mg L-1 Symbols non-inoculated controls ()
experimental cultures () heat-killed
controls () glucose () and laccase
activity (loz)
62 degradation is
observed after 7days of
exposure and remains
constant until the end of
the experiment
Toxicity by Microtox bioassay
Time EC50 ()
Non-biotic control 2
15min 2
8h 1
1d 43
4d 66
7d 87
12d 110
High toxicity at initial time
(EC50 2) Toxicity decreases
over time
Gros et al 2014 Water Research
Degradacioacuten de farmacos en aguas residuales
en bioreactor
CONDITIONS
Sterile effluent
No sterile
Batch
Continuous
Nutrients addition
Non-nutrients addition
Fluidized bed bioreactors 15
and 10 L
Air pulses
T versicolor in form of pellets
pH (45) and temperature (25ordmC)
control
MONITORING
Pharmaceuticals degradation
Acute toxicity (Microtox)
Laccase glucose etc
101
1-ep
oxyC
BZ
2-Hyd
roxy
CBZ
Cipro
floxa
cin
50
100
150
200
250
Inicial
15 min
6 h
1 d
2 d
5 d
8 d
Cef
alex
in
Ibup
rofe
n
Aceta
minop
hen
Azitro
micin
1
2
3
4
Ketop
rofe
n
Propr
anolol
Cita
lopr
am
Car
bamaz
epine
Acridon
e
Con
cen
tracioacute
(micro
g L
-1)
000
003
006
009
012
RESULTADOS AGUAS RESIDUALES URBANAS (Vila Universitaria de la UAB)
Tratamiento no esteril en batch
Eliminacioacuten completa del 70 de los faacutermacos detectados
Inicial
15 min
6 h
1 d
2 d
5 d
8 d
TRATAMIENTO DE EFLUENTES
Comparacioacuten de la eliminacioacuten de los faacutermacos por el
hongo versus lodos activados (bibliografia)
Grup Fagravermac Concentracioacute
(microg L-1)
Eliminacioacute estegraveril
()
Eliminacioacute no estegraveril
()
Eliminacioacute per llots activats
() Analgegravesics Acetaminofen 387 100 100 82-99
Ibuprofen 1261 100 100 82-99 Ketoprofen lt048 35 100 lt50 Codeina 002 100 - lt82 Antibiogravetics Azitromicin 431 - 100 lt40
Ciprofloxacin 8471 - 35 50-96 (adsorcioacute) Cefalexin 059 - -51 96 β-blockers Propanolol 006 - 100 59-70 Psiquiatrics Carbamazepina 07 -37 Augmenta lt20 Augmenta
1011- epoxy CBZ 755 100 79 - 2-Hydroxy CBZ 1638 46 100 -
Acridone 101 100 Augmenta - Citalopram 01 100 100 -
RESULTADOS AGUAS RESIDUALES URBANAS
TRATAMIENTO DE EFLUENTES
Porcentajes de eliminacioacuten superiores en el tratamiento por hongos
Problema cuantificacioacuten inicial de carbamazepina conjugacioacuten
Ace
tam
inop
hen
Ibup
rofen
Ket
opro
fen
Nap
roxe
n
Salicylic a
cid
Cod
eine
Phe
nazo
ne
Dex
amet
haso
ne
Diclofena
c
Piro
xica
m
Co
nce
ntr
atio
n (
microg
L-1
)
00
05
10
15
20
25
30
500
1000
1500
Initial
30 min
5 h
1 d
2 d
5 d
8 d
50
Tratamiento no esteacuteril Analgeacutesicos
RESULTADOS AGUAS RESIDUALES DE HOSPITAL
TRATAMIENTO DE EFLUENTES
46
Cipro
floxa
cin
Oflo
xacin
Clarit
hrom
ycin
Sulfam
etho
xazo
le
Azith
rom
ycin
Met
ronida
zole
Met
ronida
zole-O
H
Trim
etho
prim
Dim
etrid
azole
Ron
idaz
ole
Co
nce
ntr
atio
n (
microg
L-1
)
00
05
10
15
20
25
30
35
40
100
150
200
250
Initial
30 min
5 h
1 d
2 d
5 d
8 d
RESULTADOS AGUAS RESIDUALES DE HOSPITAL
Tratamiento no esteacuteril Antibioacuteticos
TRATAMIENTO DE EFLUENTES
101
1-ep
oxy
CBZ
2-Hyd
roxy
CBZ
Car
bam
azep
ine
Acr
idon
e
Lora
zepa
m
Cita
lopr
am
Ven
lafaxine
Pra
vast
atin
Olanz
apine
Ser
tralin
e
Fluox
etine
Par
oxet
ine
Co
nce
ntr
atio
n (
microg
L-1
)
000
025
050
075
100
400800
120016002000
Initial
30 min
5 h
1 d
2 d
5 d
8 d
RESULTADOS AGUAS RESIDUALES DE HOSPITAL
Tratamiento no esteacuteril Faacutermacos de uso psiquiaacutetrico
TRATAMIENTO DE EFLUENTES
Ben
zotri
azole
OP2E
O
Eth
ylpa
rabe
n
Pro
pylpar
aben
BPA
OP
Con
cen
tration
(micro
g L
-1)
0
2
4
6
8
10
20
30
40
50
60
RESULTADOS AGUAS RESIDUALES DE HOSPITAL
Tratamiento no esteacuteril Compuestos disruptores endocrinos
70 eliminacioacute
TRATAMIENTO DE EFLUENTES
Famiacutelia faacutermacos Tratamiento esteacuteril Tratamiento no esteacuteril
Carga inicial (microg)
Eliminacioacuten ()
Carga inicial (microg)
Eliminacioacute ()
Analgegravesics 1475 180 993 1511 179 988 Antibiogravetics 569 69 861 239 28 908 Cafeiumlna 757 92 79 1490 177 384 EDC 124 15 813 704 84 744 Iopromida 1046 128 755 4197 498 340 Altres fagravermacs 557 68 862 177 21 863 Psiquiagravetrics 3658 447 937 108 13 954 Cantidad total 8185 100 832 8427 100 533
Tratamiento adecuado para degradar faacutermacos en efluents de hospital
Siguiente objetivo Tratamiento en continuo de efluentes
RESULTADOS AGUAS RESIDUALES DE HOSPITAL
TRATAMIENTO DE EFLUENTES
Fungal inoculated (I)
34 Non-sterile continuous treatments of ROC and VHW
Non-inoculated (NI)
Non-sterile continuous
treatments of real effluents
VHW treatment
(
) Glucose concentration
(
) COD
(
) Laccase activity
(darr) Fungal biomass partial renovation
(mdash) Glucose addition rate
2 HRT studied
Decrease in laccase activity even with partial biomass renovation
Fungal inoculated (I)
Casas et al 2013 Env Technol 34 113
Glucose 026 g g DCW d
Ammonium 12 mg g DCW d
No glucose accumulation
Need for nutrients
Previous studies in synthetic
media and sterile conditions
CRT
Blaacutenquez et al 2006 Water Res 40 1650
CRT 21 days
13 biomass renovation every 7 days
CRT of 15 days
34 Non-sterile continuous treatments of ROC and VHW
Marina Badia Fabregat December 5th 2014 PhD Thesis
Que es lo que sucede
Se muere el hongo aunque estamos renovando la
biomasa no hay suficiente hongo
No hay degradacioacuten
52
Marina Badia Fabregat December 5th 2014 PhD Thesis
VHW treatment (2)
34 Non-sterile continuous treatments of ROC and VHW
NH4+ addition
PhACs removal
Fungal inoculated (I)
Non-inoculated (NI)
(
) Wastewater (Influent)
(
) Reactor effluent
The analyses have
been performed by
34 Non-sterile continuous treatments of ROC and VHW
Microbial community assessment (DGGE)
Marina Badia Fabregat December 5th 2014 PhD Thesis
Time
34 Non-sterile continuous treatments of ROC and VHW
Trametes versicolor
Candida spp
Fusarium solani
Unknown
T versicolor survived until the end of the treatment
laccase activity is not a good indicator
ESCENARIOS DE GESTIOacuteN DE EFLUENTES DE HOSPITAL
EDAR
No eliminacioacuten
de faacutermacos
Dilucioacuten en
el efluente
urbano
Aguas
urbanas
Fong
No eliminacioacuten
de DQO
Hongo Aguas
urbanas
EDAR
HOSPITAL
Srsquoha comprovat la capacitat de T versicolor per degradar fagravermacs
Badiacutea-Fabregat et al 2014 Rodriacuteguez-Rodriacuteguez et al 2014 Cruz-Moratoacute et al 2013
Tractament en continu drsquoHWW amb T versicolor en reactor
Inconvenients al tractament drsquo
aiguumles drsquohospitals reals
- Necessitat drsquoaddicionar nutrients - Competegravencia amb bacteris
Possibles solucions Estrategravegies
- Pretractament de lrsquoefluent - Altres configuracions de reactors - Canvi en la font de carboni
Posada a punt del sistema TRH Relacioacute QRQL
Tractament en continu drsquoHWW amb T versicolor en reactor
Alternativa filtre percolador amb T versicolor pre-crescut sobre fusta
1 2 3
4
5
6
7
1 Tanc drsquoalimentacioacute 2 Tanc de mescla 3 Tanc drsquoeluents de
sortida 4 Bomba de recirculacioacute 5 Bioreactor 6 Entrada drsquoaire 7 Controlador de pH
TRH 3d
QL
QR
QL
Tractament en continu drsquoHWW amb T versicolor en reactor
Alternativa filtre percolador amb T versicolor pre-crescut sobre fusta
Desenvolupament processos
Efluent hospital
real (HWW)
Aiguumles residuals urbanes
(UWW)
Trametes versicolor
T versicolor crescut sobre fusta
Filtre percolador amb T versicolor crescut sobre fusta
Microalgues Degradacioacute a
escala Erlenmeyer Fotobioreactor FBR
Degradacioacute drsquohormones i fagravermacs per microalgues
bull Degradacioacute drsquohormones del digestat drsquoun DA dopat amb E2 i EE2 amb les algues S capricornutum i C reinhardtii creixement i degradacioacute
No efecte togravexic de les hormones sobre les algues
Utilitzacioacute de digestat de llots per creixer
S capricornutum
S capricornutum
Selenastrum
capricornutum
Chlamydomonas
reinhardtii
E2 () EE2 () E2 () EE2 ()
24h 7d 24
h
7d 24h 7d 24
h
7d
B 47 88 30 60 89 100 26 100
C 2 46 0 41 27 86 6 71
G 91 100 27 95 98 100 28 76
Degradacioacute drsquohormones i fagravermacs per microalgues
bull Identificacioacute productes de degradacioacute drsquoE2 i EE2
bull Es detecten diferents productes de degradacioacute drsquoE2 i EE2 bull Majoritagraveriament productes de fotodegradacioacute bull Alguns directament relacionats amb la biodegradacioacute per part de les algues
E2 TP1 EE2 TP2
OH
HO
O
OH
HO
OH
Toilet sewage
1st settler (1m3)
2nd settler (1m3)
Wastewater pump
Wastewater PBR inlet
1
2
3
4
5
Algaebacteria consortia
Fotobioreactor de tractament
drsquo UrbanWW despres de
decantacioacute
Volum 1000L
Semiobert
Tubs plastic transparent
Tractament drsquoUrbanWW i eliminacioacute de PhACs en FBR
100L aigua del llac
Can Borrell Lake (StCugat)
900L U WW
Plagrave drsquooperacioacute del FBR
Tractament drsquoUWW i eliminacioacute de PhACs en FBR
Estat Estacionari - PhACs - Biodiversitat
303 mgL
265 mgL
155 mgL
Irradiacioacute solar darr Temperatura darr
TSSdarr Biomassa
pH augmenta amb lrsquoactivitat fotosintegravetica (consum CO2)
pH disminueix a la nit amb la respiracioacute
Tractament drsquoUWW i eliminacioacute de PhACs en FBR
pH
Entrada - COD=365 mgL - N-NH4
+=79 mgL - PT=17 mgL
COD N-NH4
+
PT
Paragravemetre Periacuteode I Periacuteode II Periacuteode III
DQO () 83 61 41
N-NH4+ () 86 99 80
PT () 54 89 75
Eliminacioacute de nutrients
Tractament drsquoUWW i eliminacioacute de PhACs en FBR
67
Napro
xen
Ibupro
fen
Aceta
min
ophen
Salic
ylic
acid
Keto
pro
fen
Azithro
myc
in
Cip
rofloxacin
Ofloxacin
Ery
thro
myc
in
Hyd
rochlo
roth
iazid
e
Furo
sem
ide
Codein
e
Lora
zepam
Ate
nolo
l
Dilt
iazem
Alp
razola
m
Paro
xetine
Co
nce
ntr
atio
n (
ngL
)
0
2000
4000
6000
8000
10000
12000
24000
30000
36000
42000
48000
54000
60000
Outlet
Inlet
Napro
xe
n
Ibupro
fen
Ace
tam
inophen
Salic
ylic
acid
Keto
pro
fen
Azithro
myc
in
Cip
rofloxa
cin
Ofloxa
cin
Ery
thro
myc
in
Hyd
roch
loro
thia
zid
e
Furo
se
mid
e
Codein
e
Lora
zepam
Ate
nolo
l
Dilt
iazem
Alp
razola
m
Paro
xe
tine
Concentr
ation (
ngL
)
0
2000
4000
6000
8000
10000
12000
24000
30000
36000
42000
48000
54000
60000
Outlet
Inlet
Antiinflamatoris Eliminacioacute gt85
Antibiogravetics Eliminacioacute gt 67
Antidepressius Eliminacioacute gt87
β-bloquejants Eliminacioacute gt86
Altres (ngL) Diuregravetics gt44 Bloquejants de canal lent gt72
Concentratioacute PhACs entrada
Concentratioacute PhACs sortida
TRH=8 d Estat estacionari
TRH=12 d Estat estacionari
48-54 μgL
24-54 μgL
4-10 μgL
2-4 μgL
4-6 μgL
ngL
ngL
8-10 μgL
4-10 μgL
ngL
ngL
PhACs
Tractament drsquoUWW i
eliminacioacute de PhACs en FBR
Valoritzacioacute de biomassa algal mitjanccedilant pretractament enzimagravetic i DA
Digestion time (days)
0 10 20 30 40 50
Meth
ane
yie
ld (
mL C
H4g
VS
)
0
50
100
150
200
250
Time (d) vs Microalgal control
Time (d) vs T control
Time (d) vs Cellulase
Time (d) vs Mix
Mix enzimagravetic Celmiddotlulasa
Biomassa microalgal + Control
Mix enzimagravetic 217 mL CH4g VS
Celmiddotlulasa 203 mL CH4g VS
Microalgues 188 mL CH4g VS
Mix enzimagravetic millora la produccioacute de metagrave
Brou fuacutengic + microalgues Control de brou fuacutengic
Lacasa + microalgues biomassa microalgal Control de lacasa
Brou fuacutengic 210 mL CH4
Lacasa 40 mL CH4
Produccioacute de biogas amb enzims no especiacutefics
Microalgues 38 mL CH4
Produccioacute de biogas amb enzims especiacutefics
Brou fuacutengic millora la produccioacute de metagrave
Projecte de colmiddotlaboracioacute entre el Consorci per a la Gestioacute de Residus del Valles Oriental i el grup de recerca Biorem UAB (2014SGR476) dins del
marc del programa de Doctorats Industrials de la Generalitat de Catalunya
Bioremediacioacute ldquoin siturdquo drsquoaquumliacutefers contaminats per compostos
organoclorats
Projecte de colmiddotlaboracioacute entre Litoclean i el grup de recerca Biorem UAB (2014SGR476) dins del marc del programa de Doctorats
Industrials de la Generalitat de Catalunya
Decloracioacute drsquoorganoclorats mitjanccedilant bacteris dehalorespiradors
1 Tecnologia consolidada amb centenars de casos drsquoaplicacioacute amb egravexit 2 Transformacioacute de productes organoclorats togravexics a innocus 3 Compatible amb altres megravetodes de remediacioacute 4 Disminucioacute del temps de remediacioacute de lrsquoaquumliacutefer i costos associats 5 Tecnologia meacutes econogravemica que tractaments fisico-quiacutemics 6 Potencialment pot eliminar els cloroalcans a concentracions le 0005 mgL 7 Percepcioacute social
PRINCIPALS AVANTATGES BIOREMEDIACIOacute
o Marc del projecte
Aplicacioacute de metodologies de Bioremediacioacute per via anaerogravebia en tres
emplaccedilaments afectats per la presencia de compostos organoclorats Cada un drsquoaquests tres emplaccedilaments constaragrave de les seguumlents fases
bull Fase 1 anagravelisis al laboratori a) Caracteritzacioacute de lrsquoemplaccedilament b) Assaig de laboratori Microcosmos
bull Fase 2 assaig in-situ
o Fase drsquoimplantacioacute A partir dels resultats obtinguts aplicacioacute de metodologia a lrsquoemplaccedilament estudiat per part de Litoclean
PCE TCE cis DCE
Caracteriacutestiques de lrsquoemplaccedilament
bull Emplaccedilament contaminat per un abocament controlat i finit de Percloretilegrave (PCE) en una parcelmiddotla amb activitat industrial
bull Respiren compostos orgagravenics clorats i els transformen a molegravecules menys clorades
bull Anaerobis estrictes bull Es poden trobar als aquumliacutefers contaminats bull El grup Biorem UAB (2014SGR476) disposa de diferents liacutenies de cultius de
bacteris decloradors amb capacitat per detoxificar un ampli ventall drsquoorganoclorats
bull Trueba-Santiso et al 2017 Sci
Total Environ 581-582 pp 640-
648
bull Mortan et al 2017 J Hazard
Mat In press
Dhg Dehalogenimonas
Dhc Dehalococcoides
Dhb Dehalobacterium
Diclorometagrave Agravecid acegravetic Agravecid fogravermic
+ Dhb
C C
H
H
H
H
Etegrave
C C
Cl
H
Cl
H
C C
H
Cl
Cl
H
C C
H
H
H
Cl
cis- i trans- DCE VC
Dhc Dhc
Dhc
C C
Cl
Cl
Cl
H
TCE
C C
C lC l
C l C l
P C E
Dhc
PCE
C
Cl
Cl
C
Cl
Cl
H H C
Cl
Cl
C
Cl
H
H H
1122-TeCA 112-TCA
Dhg Dhg
Abiogravetic
CC
HCl
HCl
HH
12-DCA
Dhg
12-DCA
Bacteris dehalorespiradors
Les poblacions bacterianes
autogravectones poden transformar els
contaminants fins a compostos innocus
Les condicions drsquoaquests aquumliacutefers soacuten adequades per
eliminar els compostos
organoclorats amb bacteris
dehalorespiradors
1 Anagravelisi dels paragravemetres
de camp
Bioestimulacioacute
2 Deteccioacute de lrsquoactivitat
decloradora
Atenuacioacute natural
monitoritzada
Bioaugmentacioacute Fase
2
Pregunta 1a Pregunta 2a
La poblacioacute bacteriana a lrsquoaquumliacutefer
eacutes suficient per completar el proceacutes de descontaminacioacute de forma natural
Pregunta 3a
Fase 1
Cultius anaerobis i anagravelisi de metabogravelits
Mostreig drsquoaigua del pou amb
sediments fins
Preparacioacute dels cultius en cambra
anaerogravebia
Incubacioacute dels cultius en cambra
climatitzada
Anagravelisi de metabogravelits per
cromatografia de gasos Mostres de
laquumliacutefer +
Substrat orgagravenic (candidats per
bioestimulacioacute)
1 Nomeacutes mostra 2 + Metanol i etanol 3 + Producte comercial 4 + Lactat
Concentracioacute de cloroetens
2 Deteccioacute de lrsquoactivitat decloradora
Fase 1
La biodegradacioacute eacutes completa (etegrave)
La bioestimulacioacute eacutes efectiva
La decloracioacute meacutes ragravepida eacutes amb lactat
PCE
TCE
cis- DCE
CV Etegrave
trans- DCE
0
5
10
15
20
25
30
35
0 50 100 150 200
Co
nce
ntr
atio
n (
microM
)
Day
0
2
4
6
8
10
0 50 100 150 200
Day
Mostra aigua nomeacutes (control)
Mostra aigua + etanol metanol
Mostra aigua + producte comercial
Mostra aigua + lactat
Resultats per a un pou
Cultius anaerobis i anagravelisi de metabogravelits
Fase 1
0
5
10
15
20
25
30
35
0 50 100 150 200Day
+ TCE
0
10
20
30
40
50
60
70
0 50 100 150 200
Day
+ TCE
2 Deteccioacute de lrsquoactivitat decloradora
TCE
cis-DCE
trans-DCE
Cloruro de vinilo Etileno
CC
Cl
Cl Cl
Cl
PCE
CC
Cl
H H
Cl
CC
H
ClH
Cl
CC
Cl
H
H
H
CC
H
H H
H
CC
Cl
Cl H
Cl
Deteccioacute i identificacioacute dels bacteris i enzims responsables de la degradacioacute completa
Tegravecniques moleculars (PCR)
Fase 1
Dehalobacter Desulforomonas
Sulfurospirillum Geobacter Desulfitobacterium
Desulfitobacterium
Dehalococcoides
pceA
tceA tceA bvcA
vcrA
2 Deteccioacute de lrsquoactivitat decloradora
Clorur de
vinil
Etegrave
Ma
rca
do
r
C+
Dh
c
Pou
C-
Dh
c
Assaig in situ per BIOESTIMULACIOacute
Fase 2
Injeccioacute i monitoritzacioacute bull Injeccioacute drsquoestimulant segons
conclusions de lrsquoassaig de laboratori (Lactat comercial) en les concentracions de diseny
bull Injeccioacute de traccedilador (fluoresceiumlna)
PCE TCE
cis-DCE
trans-DCE
CV Ethene 0
5
10
15
20
25
30
-1 19 39 59 79
Co
nce
ntr
atio
n (
mg
L)
Day
Chlorinated ethenes Lactate and fermenting products
Well PZ-1
Lactate Pyruvate
Acetate Formate
Potencial Redox
0
1
2
3
4
5
-1 19 39 59 79
Co
nce
ntr
atio
n (
mg
L)
Day
0
500
1000
1500
2000
2500
-1 19 39 59 79Day
0
10000
20000
30000
40000
50000
60000
70000
-1 19 39 59 79Day
-100
0
100
200
300
400
500
-1 19 39 59 79
OR
P (
mV
)
Day
PZ2
82
Chlorinated ethenes Lactate and fermenting products
Well PZ-2
Direct injection of lactate (MW-PZ2) Monitoring Wells PZ2 PZ1 PZ3 MW6 PZ22 PZ6 and ProfA
Conclusions de la Fase 2 (assaig in situ)
Els resultats de la Fase 1 soacuten vagravelids per decidir quin tractament de bioremediacioacute seguir a la Fase 2
El lactat estimula la degradacioacute
bull Augmenta la velocitat de decloracioacute bull Proporciona acetat i hidrogen als bacteris bull Consumeix lrsquooxigen present bull Disminueix el potencial redox
Es confirma la presegravencia de bacteris dehalorespiradors autogravectons i actius
Es detecta degradacioacute de PCE i transformacioacute a compostos menys clorats
A partir dels resultats obtinguts durant les dues fases es dissenyaragrave i es proposaragrave lrsquoexecucioacute drsquoun proceacutes de bioremediacioacute anaerogravebia estimulada aplicant la metodologia establerta
84
Gragravecies
Grup de recerca BioremUAB (teresavicentuabcat)
Cultiu en placa
Inoculacioacute dels Erlenmeyers
per a lrsquoobtencioacute de miceliObtencioacute del miceli
Homogeneiumltzacioacute amb NaCl 08 11 (vv)
Solucioacute stock de miceli
Inoculacioacute dels Erlenmeyers per lrsquoobtencioacute de pegravelmiddotletsObtencioacute de pegravelmiddotlets
Solucioacute stock de pegravelmiddotlets
7 dies6 dies
5 dies
inogravecul
Inoculacioacute del reactor
Cultiu en placa
Inoculacioacute dels Erlenmeyers
per a lrsquoobtencioacute de miceliObtencioacute del miceli
Homogeneiumltzacioacute amb NaCl 08 11 (vv)
Solucioacute stock de miceli
Inoculacioacute dels Erlenmeyers per lrsquoobtencioacute de pegravelmiddotletsObtencioacute de pegravelmiddotlets
Solucioacute stock de pegravelmiddotlets
7 dies6 dies
5 dies
inogravecul
Inoculacioacute del reactor
Medio agar (15gL)
Extracto de malta
(20 gL)
135 rpm durante
6 dias y a 25 ordmC
150 mL de extracto de
malta de 20 gL a pH
45
135 rpm
durante 5 dias
y a 25 ordmC
NaCl 08 11 (vv)
PRODUCCIOacuteN DE PELETS (escala Erlenmeier)
250 mL de
extracto
de malta
de 20 gL
a pH 45
1 mL
40 g pellets (peso
humedo)
Aprox
Peso humedopeso
seco = 26
40 g pellets (peso
humedo)L=15 g DCWL
75 mL de
solucion stock
de micelio
Separar el
micelio
A partir de los resultados anteriores seleccionamos
el hongo Trametes versicolor para el tratamiento de efluentes
por su facilidad en formar pellets
la agitacioacuten en cultivos sumergidos no afecta a la produccioacuten
enzimaacutetica
Morfologia-crecimiento mas adecuado
Productor de enzimas extracelulares MnP y Lacasa
Reactor con pellets de T versicolor fluidizados por pulsos de aire
Objetivo demostrar la relacioacuten entre tratamiento
(condiciones esteacuteriles) y produccioacuten enzimaacutetica
Eliminacioacuten de color (80) de lejias
negras de papelera
con Trametes versicolor
1 Efluente inicial 2 Efluente final 3 Efluente + Pellets final
1 2 3
Detoxificacioacuten de lejiacuteas negras por Phanerochaete
chrysosporium inmovilizado y pellets de Trametes
versicolor
Enzyme production (AUh)
0e+0 2e+4 4e+4 6e+4 8e+4 1e+5
Toxic
ity r
ed
uctio
n
0
1
2
3
4
5
6
Enzyme production (AUh)
0e+0 2e+4 4e+4 6e+4 8e+4 1e+5
Toxic
ity r
ed
uctio
n
0
1
2
3
4
5
6
Detoxification = AMnP 6E-05 + 08475
Detoxification = Alaccase 535E-5 + 00278
Aenzyme denotes the amount of enzyme produced (AUh) at the time
when detoxification was calculated
Correlacioacuten entre enzima extracelular y destoxificacioacuten
Ph crysosporium Relacioacuten CN para produccioacuten de MnP T versicolor Relacioacuten CN para produccioacuten de Lacasa
Pero NO correlacioacuten entre eliminacioacuten de color y produccioacuten enzimaacutetica
Enzimas extracelulares
bullEn que tipo de reacciones intervienen Oxidacioacuten hidroxilacioacuten etc bullComo atacan a las moleacuteculas Polimerizacioacuten despolimerizacioacuten rotura de enlaces rotura de anillos aromaacuteticos etchellip
Objetivo Estudio de la degradacioacuten de moleacuteculas y enzimas que intervienen
bullEstudios de degradacioacuten de colorantes textiles bullEstudios de degradacioacuten de disolventes clorados
bullEstudios de degradacioacuten de HAP
bullEstudios de degradacioacuten de contaminantes emergentes
Las aguas procedentes de la industria textil se caracterizan
Hoy en diacutea auacuten no se ha desarrollado un tratamiento bioloacutegico universal de depuracioacuten de aguas residuales textiles
Variedad de colorantes utilizados
Los colorantes son estructuras complejas poco biodegradables y muy estables
El estudio de nuevos tratamientos bioloacutegicos para estos efluentes es una opcioacuten interesante
En las EDAR los colorantes se adsorben sobre la biomasa causando problemas
LA INDUSTRIA TEXTIL y SU PROBLEMAacuteTICA AMBIENTAL
HONGOS
En los experimentos realizados se han conseguido rendimientos
de eliminacioacuten del color de hasta el 90
iquestCual es el mecanismo de eliminacioacuten del
colorante
bull bioadsorcioacuten
bull biotransformacioacuten
t inicial t final
Pelets de T versicolor + colorante Gris Lanaset G Tratamiento en discontinuo
Se ha determinado la capacidad del hongo ligninoliacutetico para degradar el colorante Gris Lanaset G (Mezcla de colorantes metaacutelicos de estructura y composicioacuten no disponible)
Biomass
Cr-dye +
Cr free
Cr-dye +
Cr free
Metal
desorption
FINAL
Cr-dye
Cr-dye +
Cr free
STEP2
Dye in biomass
Cr-dye
INITIAL
t= 0 h
Dye adsorbed
Cr-dye
Cr-dye
degradation
STEP 1
t= 1 ht= 45 d
S
O
L
I
D
P
H
A
S
E
L
I
Q
U
I
D
P
H
A
S
E
Dye
Dye
Dye
adsorption
Dye
Biomass
Cr-dye +
Cr free
Cr-dye +
Cr free
Metal
desorption
FINAL
Cr-dye
Cr-dye +
Cr free
STEP2
Dye in biomass
Cr-dye
INITIAL
t= 0 h
Dye adsorbed
Cr-dye
Cr-dye
degradation
STEP 1
t= 1 ht= 45 d
S
O
L
I
D
P
H
A
S
E
L
I
Q
U
I
D
P
H
A
S
E
Dye
Dye
Dye
adsorption
Dye
MECANISMO DE DEGRADACIOacuteN DEL COLOR
Mecanismo de degradacioacuten de colorantes por
los hongos ligninoliacuteticos
1ra etapa adsorcioacuten en la biomasa del hongo
2ordf etapa degradacioacuten intracelular
En este caso gracias al metal podemos demostrar que la
degradacioacuten tiene lugar en el interior del hongo o al menos parte
de ella
Cual es el papel del enzima extracelular
es la enzima extracelular que estamos midiendo (lacasa) la
responsable de la degradacioacuten
TRATAMIENTO COLORANTE GRIS LANASET G
DEGRADACIOacuteN DEL COLORANTE GRIS LANASET G CON TRAMETES VERSICOLOR
Medida de la enzima lacasa intracelular y extracelular
98 de eliminacioacuten de color a las 75 h
(57 debido a la adsorcioacuten Killed control)
Medio inicial (A) y final (B) del tratamiento
Peacutelets antes (B) y despueacutes del tratamiento (C) y peacutelets tentildeidos con colorante a t=1h (A)
Tiempo (h)
0 50 100 150 200 250 300
Lacasa e
xtr
acelu
lar
tota
l (U
A)
0
200
400
600
800
1000
1200
1400
1600
1800
2000
Lacasa intr
acelu
lar
tota
l (U
A)
0
40
80
120
160
200
240
280
Conc
colo
rante
(gl)
0
20
40
60
80
100
120
140
160
Conc
glu
cosa (
gl)
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
Activitat extracelular
Activitat intracelular
Colorante
Glucosa
Glu
cosa
(g
l)
Co
lora
nte
(m
gl)
DEGRADACIOacuteN DE COLORANTES TEXTILES
Antes de las 24h deteccioacuten de lacasa intracelular
Si la enzima lacasa es la responsable de la degradacion
Porque utilizar microorganismos y no enzimas
Es mas facil trabajar con enzimas que con
microorganismos
Se puede utilizar la dosis de enzima necesaria
Perohellip
Un unico enzima puede degradar todos los colorantes en un efluente
Los enzimas hasta donde llegan Degradantransformanmineralizan
Un unico enzima puede hacer lo mismo que un microorganismo que es
multienzimaacutetico
APLICACIOacuteN DEL PROCESO DE DECOLORACIOacuteN A DIFERENTES COLORANTES
RESULTADOS DE DEGRADACIOacuteN DE LOS COLORANTES AacuteCIDOS
Colorante Lanasyn Grey
(Azo complejo metaacutelico)
Alizarin Red S
(Antraquinoacutenico)
Acid Fuchsin
(Triarilmetano)
Decoloracioacuten 796 938 9998
Reduccioacuten Toxicidad 12 12 19
O
N
NH
C OEt
O
N
S
O
MeO
O
C
O
OEt
NH R
H+
Cr3+
N
N
R
OO
S O
O
Me
O
O
OH
SO3Na
NH2
SO3
C
H3C
H2N
NaO3S
NH2
SO3Na
DEGRADACIOacuteN DE COLORANTES TEXTILES
ESTUDI DEL PROCEacuteS DEGRADACIOacute DE COLORANTS TEgraveXTILS AMB EL FONG Trametes versicolor
COLORANT Trametes versicolor ENZIM 1210 UL
Nom comuacute Classificacioacute quiacutemica Decoloracioacute
24 i 100 h
Decoloracioacute
24h
Acid Fuchsin Trifenilmetagrave 98-99 28
Acid Green 16 Trifenilmetagrave 90-99 60 gt
24h
Alizarin Red S Antraquinogravenic 92-94 84
Amino Black 10 Diazo 96-99 93
Azocarmine B Quinoneimine 90-99 84
Basic Fuchsin Trifenilmetagrave 12-40 18
Brilliant Green 1 Trifenilmetagrave 55-93 90
Brilliant Green 20 Trifenilmetagrave 76-78 90
Burdeos Lanset B (mescla) 83-88 67
Gris Lanaset G (mescla) 92-98 35
Pardo Lanaset B (mescla) 64-81 60
Lanasyn Grey G Metagravelmiddotlic azoic 72-87 49
Methylene Blue Tiazina 14-28 37
Naphtol Yellow S Nitro 8-50-92 (240h) 0
Orange G Azo 97-99 87
Desactivacioacute enzimagravetica
DEGRADACIOacute DE COLORANTS comparacioacute fong vs enzim lacasa
Biodegradacioacute drsquoaltres famiacutelies de colorants
2D Graph 3
Tems (h)
0 20 40 60 80 100 120
Co
nc
en
tra
cioacute
co
lor
(mg
L)
0
20
40
60
80
100
120
140
160
Ac
tivit
at
(UL
)
0
20
40
60
80
100
120
140
Temps GLG (h) vs GLG (mgl)
Temps OG (h) vs OG (mgl)
Temps AF (h) vs AF (mgl)
Temps GLG-2 (h) vs GLG-2 (mgl)
Temps GLG (h) vs Activitat GLG (UA)
Temps OG (h) vs Activitat OG (UA)
Temps ARS (h) vs Activitat ARS (UA)
Temps GLG-2 (h) vs Activitat GLG-2 (UA) Temps ARS (h) vs ASR (mgl)
Temps AF (h) vs Activitat AF (UA)
DISCONTINUS REPETITS 24 hores
Gris Lanaset G co = 1556 mgL 946 decol
Orange G co = 1509 mgL 974 decol
Alizarin Red S co = 1425 mgL 874 decol
Acid Fuchsin co = 1370 mgL 982 decol
Gris Lanaset G co = 732 mgL 776 decol
Productes de degradacioacute del metabolisme del
fong per diferents famiacutelies de colorants
10 9 8 7 6 5 4 3 2 1 0 ppmLongitud dona (nm)
350 400 450 500 550 600 650
Absorb
agravencia
00
02
04
06
08
10
Temps 0 min
Temps 8 min
Temps 30 min
Temps 60 min
Temps 2h
Temps 4h
Temps 24h
0 min
4 h
24 h
60 min
2 h
30 min
8 min
N(CH2CH3)2
N(CH2CH3)2
BG1
CO2HCO2H
N(CH2CH3)2
CH3CHO
CH3CH(OH)2
CH3CO2H
NH(CH3CH2)2
+
SO4H-
Brilliant Green 1
N(CH2CH3)2
N(CH2CH3)2
BG1
CO2HCO2H
N(CH2CH3)2
CH3CHO
CH3CH(OH)2
CH3CO2H
NH(CH3CH2)2
+
SO4H-
N(CH2CH3)2
N(CH2CH3)2
BG1
CO2HCO2H
N(CH2CH3)2
CH3CHO
CH3CH(OH)2
CH3CO2H
NH(CH3CH2)2
+
SO4H-
NH(CH2CH3)2 + +
EL FONG EacuteS CAPACcedil DE DEGRADAR AgraveCID BENZOIC en 24 hores
H-RMN en liacutenea
Orange G
NH2CH2N
NH2
No subproductes
Acid Fuchsin
WRF
Citocromo P450
2 Lacasas
Lignina peroxidasa
Peroxidasa versaacutetil
MnP
1 Pero
xidasas
Enzimas modificadoras de lignina
Trametes versicolor
Enzimas extracelulares Enzimas intracelulares
Hidroxilacioacuten
Epoxidacioacuten
Reduccioacuten Desalquilacioacuten
Oxigenacioacuten
Ruptura C-C
Desmetilacioacuten
Hidroxilacioacuten Dipolimerizacioacuten fenoles
Oxidacioacuten alcoholes
El mecanismo de degradacioacuten de algunos contaminantes no esta ligado a la produccioacuten de los enzimas extracelulares sino al sistema intracelular Cytocromo P450 monooxigenasa
Identificacioacuten gen cyt P450 en P chrysosporium 1997 y en T versicolor 2002
Objetivo desarrollo de proceso
Reactor fludizado por pulsos de aire
Fong en forma de pegravelmiddotlets Biomassa fluiumlditzada per polsos drsquoaire Tordf ograveptima fong 25ordmC pH ograveptim fong 45 Nutrients (CN) y micronutrients Avaluacioacute activitat fuacutengica enzim lacasa Condicions esterils
Temps (d)
0 5 10 15 20
Glu
cosa
(gl)
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
Laca
sa (
UA
l)
0
250
500
750
1000
1250
1500
1750
2000
2250
Reducc
ioacute d
e c
olo
r (
)
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
Glucosa
Lacasa
Reduccioacute de color
TRH (h)
0 20 40 60 80 100 120
mg G
LG e
limin
ats
lmiddoth
0
5
10
15
20
25
30
Experimental
Normativa
Efecte del TRH
TRH 48 h
Temps (d)
0 5 10 15 20 25 30 35 40 45
Glu
cosa
(gl)
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
Laca
sa (
UA
l)
0
250
500
750
1000
1250
1500
1750
2000
2250
Reducc
ioacute d
e c
olo
r (
)
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
Glucosa
Lacasa
Reduccioacute de color
0
20
40
60
80
100
0 7 14 21 28 35 42 49 56 63P
erc
en
tatg
e d
e b
iom
as
sa
()
Temps (d)
gt42 dies
35 dies
28 dies
21 dies
14 dies
7 dies
0 dies
Estrategravegia purga i renovacioacute 13 de la
biomassa cada 7 dies
TRC 21 dies
decoloracions gt 90
distribucioacute drsquoedats constant
82 biomassa amb lt28 dies
Pegraverdua morfologiacutea dels pegravelmiddotlets lisis celmiddotlular
Tiempo (d)0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110
Glu
cosa
(gl)
0
1
2
3
4
5
6
7
8
Laca
sa (
UA
l)
0
500
1000
1500
2000
2500
3000
3500
4000
4500
5000
5500
Reducc
ioacuten d
e c
olo
r (
)
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
10068 525 59 72 4848
- Renovar la biomassa - Ni macro ni micronutrients - Glucosa qualitat industrial - Colorant no estegraveril
Formulacioacute del medi de cultiu
Seleccioacute del bioreactor
Escalat
Escalat de la produccioacute de biomassa
Produccioacute de pegravelmiddotlets clagravessica
Coll drsquoampolla
Cost medi (extracte de malta)
Limitacioacute en la produccioacute a escala Erlenmeyer
Objectius
Morfologia en forma de pelmiddotlets
Mida plusmn 3mm
Pasos experimentals
40 x
Biomassa gt 3 g DCWmiddotl-1
Morfologia adequada
280
598 0
50
100
150
200
250
300
Malt extract Defined medium
Co
st (
euromiddotK
g-1) Reduccioacute de cost 98
Escalat de la produccioacute de biomassa
La enzima lacasa es uno de los principales
catalizadores de la biodegradacioacuten pero no el uacutenico
responsable
El hongo degrada casi todos los colorantes
(algunos si estan en concentraciones subtoacutexicas)
La monitorizacioacuten de la produccioacuten enzimaacutetica y
consumo de glucosa son buenos indicadores de la
actividad metaboacutelica del hongo hay que
suministrar nutrientes para mantener la actividad
enzimaacutetica
El hongo puede degradar metabolitos resultantes
de la degradacioacuten que el enzima lacasa no puede
degradar
Algunas conclusiones
Porque utilizar microorganismos y no enzimas
si es mucho mas facil dosificar enzimas
los efluentes a tratar (liacutequidos o soacutelidos) contienen
una mezcla muy compleja de contaminantes no
podemos optimizar ni el enzima ni las condiciones
es difiacutecil que un enzima pueda degradar todos los
contaminantes presentes
en muchos casos los enzimas solo realizan un paso
de la transformacioacuten y se pueden formar TPs toacutexicos
o no biodegradables
el microorganismo es un sistema multienzimaacutetico
2010 20151985 1990 1995 2000 2005
Cronograma de los trabajos publicados en relacioacuten a biodegradacioacuten de contaminantes por hongos en medio liacutequido
Contaminantes emergentes
Pesticidas (DDT amp DDE)
PCBs HAPs Disolventes clorados
AR de produccioacuten Aceite de oliva
AR de la induacutestria del papel
Retardantes de llama (Bromados)
Faacutermacos
Filtros solares UV
Deteccioacuten faacutermacos en medio ambient
Colorantes sinteacuteticos Explosivos
TNT y nitroglicerina
AR de la industria textil
ASPECTOS GENERALES
A que se llama contaminantes emergentes
Productos considerados contaminantes actualmente pero no en el pasado presentes de forma constante en el medio ambiente a bajas concentraciones provocando problemas en el ecosistema y pendientes de ser regulados en un futuro proacuteximo
Entre ellos se incluyen los faacutermacos drogas de abuso productos asociados a la higiene y cuidado corporal retardantes de llama plaguicidashellip Caracteriacutesticas
alto consumo acumulacioacuten en el medio y organismos potencial disruptor endocrino toxicidadhellip
DEGRADACIOacuteN DE CONTAMINANTES EMERGENTES
EDAR
Mezcla de ldquocontaminantes emergentesrdquo
metabolitos
substancias conjugadas
EXCRECIOacuteNVERTIDO
Retenidos en los lodos
inalterados
transformados
Mineralizados
Transformados
Inalterados
Presencia en aguas subterraneas superficiales y
sedimentos
Presencia en suelos
efluente
influente
DEGRADACIOacuteN DE CONTAMINANTES EMERGENTES
bull 2005 la mayoriacutea de estudios realizados se centran en ndash Puesta a punto de meacutetodos analiacuteticos
ndash Deteccioacuten en aguas superficiales y subterraacuteneas
ndash Deteccioacuten en sistemas de tratamiento convencionales (EDARs)
ndash Deteccioacuten en efluentes de hospitales
bull Algunos estudios de degradacioacuten por bacterias en efluentes
bull Escasos (ninguno) estudios de degradacioacuten en lodos
DEGRADACIOacuteN DE CONTAMINANTES EMERGENTES
HONGOS
Cual es el principal problema que presenta estudiar su degradacioacuten
Las bajas concentraciones en que se encuentran y el
hecho de estar en matrices muy complejas dificulta
su deteccioacuten y cuantificacioacuten
Aplicacioacuten en matrices liquidas y soacutelidas
Matrices liacutequidas
Aguas residuales de hospital
Aguas residuales de la Vila Universitaria
Concentrado de un proceso de membranas
Aguas de un hospital veterinario
Matrices solidas
Lodos de depuradoras urbanas
Lodos de reactor MBR
37 Verlicchi et al J hydrology 2010 also WST 2010
erythromycin (antibiotic)
Iopromide (ICM)
ifosfamide (cytostatic)
Ibuprofen (analgesic)
Glucose
Therapeutic classes contrast media (ICM) heavy metals in a hospital effluentndash Comparison with an urban effluent
Hospital effluent Mean value
Urban effluent Mean value
Degradacioacuten de faacutermacos modelo e identificacioacuten de productos de transformacioacuten en condiciones esteacuteriles
Nos permite demostrar que el hongo es
el responsable de la degradacioacuten
Tratamiento de efluentes reales en condiciones no esteacuteriles Cuantificacioacuten de la eliminacioacuten de faacutermacos y ecotoxicidad
Tratamiento de efluentes por hongos Degradacioacuten de faacutermacos
38
EXPERIMENTOS IN VIVO PARA CUANTIFICAR DEGRADACIOacuteN
EXPERIMENTOS PARA DETERMINAR EL PAPEL DE LOS ENZIMAS
- In vitro Lacasa comercial
- In vivo Inhibidores del citocrom P450 (1-aminobenzotriazole)
ESTUDIO DE LA TOXICIDAD (Microtox regTest )
- Bacteria bioluminescente V ficheri
- EC50 a los 15 min Concentracioacuten que disminuye la luz emitida por la bacteria al 50
- Cuanto mas alta sea la EC50 menor es la toxicidad
ANAgraveLISIS DE FAgraveRMACOS EXTRACCIOacuteN EN FASE SOacuteLIDA i HPLC
IDENTIFICACIOacuteN DE SUBPRODUCTOS Servei RMN-UAB
(Medio + contaminante) (Medio + contaminante+ hongo inactivado)
Adsorcioacuten Degradacioacuten miacutenima
DEGRADACIOacuteN DE FAacuteRMACOS INDIVIDUALES
EC50
50
Cultiu en placa
Inoculacioacute dels Erlenmeyers
per a lrsquoobtencioacute de miceliObtencioacute del miceli
Homogeneiumltzacioacute amb NaCl 08 11 (vv)
Solucioacute stock de miceli
Inoculacioacute dels Erlenmeyers per lrsquoobtencioacute de pegravelmiddotletsObtencioacute de pegravelmiddotlets
Solucioacute stock de pegravelmiddotlets
7 dies6 dies
5 dies
inogravecul
Inoculacioacute del reactor
Cultiu en placa
Inoculacioacute dels Erlenmeyers
per a lrsquoobtencioacute de miceliObtencioacute del miceli
Homogeneiumltzacioacute amb NaCl 08 11 (vv)
Solucioacute stock de miceli
Inoculacioacute dels Erlenmeyers per lrsquoobtencioacute de pegravelmiddotletsObtencioacute de pegravelmiddotlets
Solucioacute stock de pegravelmiddotlets
7 dies6 dies
5 dies
inogravecul
Inoculacioacute del reactor
Cultiu en placa
Inoculacioacute dels Erlenmeyers
per a lrsquoobtencioacute de miceliObtencioacute del miceli
Homogeneiumltzacioacute amb NaCl 08 11 (vv)
Solucioacute stock de miceli
Inoculacioacute dels Erlenmeyers per lrsquoobtencioacute de pegravelmiddotletsObtencioacute de pegravelmiddotlets
Solucioacute stock de pegravelmiddotlets
7 dies6 dies
5 dies
inogravecul
Inoculacioacute del reactor
Cultiu en placa
Inoculacioacute dels Erlenmeyers
per a lrsquoobtencioacute de miceliObtencioacute del miceli
Homogeneiumltzacioacute amb NaCl 08 11 (vv)
Solucioacute stock de miceli
Inoculacioacute dels Erlenmeyers per lrsquoobtencioacute de pegravelmiddotletsObtencioacute de pegravelmiddotlets
Solucioacute stock de pegravelmiddotlets
7 dies6 dies
5 dies
inogravecul
Inoculacioacute del reactor
Cultiu en placa
Inoculacioacute dels Erlenmeyers
per a lrsquoobtencioacute de miceliObtencioacute del miceli
Homogeneiumltzacioacute amb NaCl 08 11 (vv)
Solucioacute stock de miceli
Inoculacioacute dels Erlenmeyers per lrsquoobtencioacute de pegravelmiddotletsObtencioacute de pegravelmiddotlets
Solucioacute stock de pegravelmiddotlets
7 dies6 dies
5 dies
inogravecul
Inoculacioacute del reactor
Cultiu en placa
Inoculacioacute dels Erlenmeyers
per a lrsquoobtencioacute de miceliObtencioacute del miceli
Homogeneiumltzacioacute amb NaCl 08 11 (vv)
Solucioacute stock de miceli
Inoculacioacute dels Erlenmeyers per lrsquoobtencioacute de pegravelmiddotletsObtencioacute de pegravelmiddotlets
Solucioacute stock de pegravelmiddotlets
7 dies6 dies
5 dies
inogravecul
Inoculacioacute del reactor
Control abioacutetico Control inactivado Experimental (Medio + contaminante+hongo activo)
Idaea-CSIC ICRA
Ketoprofeno
Eliminacioacute del 100
Metabolits hidroxilats
Perfil de concentracioacute de subproductes del ketoprofen
DEGRADACIOacuteN DE FAacuteRMACOS MODELO
IOPROMIDE degradation in Erlenmeyer flasks by
T versicolor pellets Time course degradation of Iopromide
added at approximately 12 mg L-1 Symbols non-inoculated controls ()
experimental cultures () heat-killed
controls () glucose () and laccase
activity (loz)
62 degradation is
observed after 7days of
exposure and remains
constant until the end of
the experiment
Toxicity by Microtox bioassay
Time EC50 ()
Non-biotic control 2
15min 2
8h 1
1d 43
4d 66
7d 87
12d 110
High toxicity at initial time
(EC50 2) Toxicity decreases
over time
Gros et al 2014 Water Research
Degradacioacuten de farmacos en aguas residuales
en bioreactor
CONDITIONS
Sterile effluent
No sterile
Batch
Continuous
Nutrients addition
Non-nutrients addition
Fluidized bed bioreactors 15
and 10 L
Air pulses
T versicolor in form of pellets
pH (45) and temperature (25ordmC)
control
MONITORING
Pharmaceuticals degradation
Acute toxicity (Microtox)
Laccase glucose etc
101
1-ep
oxyC
BZ
2-Hyd
roxy
CBZ
Cipro
floxa
cin
50
100
150
200
250
Inicial
15 min
6 h
1 d
2 d
5 d
8 d
Cef
alex
in
Ibup
rofe
n
Aceta
minop
hen
Azitro
micin
1
2
3
4
Ketop
rofe
n
Propr
anolol
Cita
lopr
am
Car
bamaz
epine
Acridon
e
Con
cen
tracioacute
(micro
g L
-1)
000
003
006
009
012
RESULTADOS AGUAS RESIDUALES URBANAS (Vila Universitaria de la UAB)
Tratamiento no esteril en batch
Eliminacioacuten completa del 70 de los faacutermacos detectados
Inicial
15 min
6 h
1 d
2 d
5 d
8 d
TRATAMIENTO DE EFLUENTES
Comparacioacuten de la eliminacioacuten de los faacutermacos por el
hongo versus lodos activados (bibliografia)
Grup Fagravermac Concentracioacute
(microg L-1)
Eliminacioacute estegraveril
()
Eliminacioacute no estegraveril
()
Eliminacioacute per llots activats
() Analgegravesics Acetaminofen 387 100 100 82-99
Ibuprofen 1261 100 100 82-99 Ketoprofen lt048 35 100 lt50 Codeina 002 100 - lt82 Antibiogravetics Azitromicin 431 - 100 lt40
Ciprofloxacin 8471 - 35 50-96 (adsorcioacute) Cefalexin 059 - -51 96 β-blockers Propanolol 006 - 100 59-70 Psiquiatrics Carbamazepina 07 -37 Augmenta lt20 Augmenta
1011- epoxy CBZ 755 100 79 - 2-Hydroxy CBZ 1638 46 100 -
Acridone 101 100 Augmenta - Citalopram 01 100 100 -
RESULTADOS AGUAS RESIDUALES URBANAS
TRATAMIENTO DE EFLUENTES
Porcentajes de eliminacioacuten superiores en el tratamiento por hongos
Problema cuantificacioacuten inicial de carbamazepina conjugacioacuten
Ace
tam
inop
hen
Ibup
rofen
Ket
opro
fen
Nap
roxe
n
Salicylic a
cid
Cod
eine
Phe
nazo
ne
Dex
amet
haso
ne
Diclofena
c
Piro
xica
m
Co
nce
ntr
atio
n (
microg
L-1
)
00
05
10
15
20
25
30
500
1000
1500
Initial
30 min
5 h
1 d
2 d
5 d
8 d
50
Tratamiento no esteacuteril Analgeacutesicos
RESULTADOS AGUAS RESIDUALES DE HOSPITAL
TRATAMIENTO DE EFLUENTES
46
Cipro
floxa
cin
Oflo
xacin
Clarit
hrom
ycin
Sulfam
etho
xazo
le
Azith
rom
ycin
Met
ronida
zole
Met
ronida
zole-O
H
Trim
etho
prim
Dim
etrid
azole
Ron
idaz
ole
Co
nce
ntr
atio
n (
microg
L-1
)
00
05
10
15
20
25
30
35
40
100
150
200
250
Initial
30 min
5 h
1 d
2 d
5 d
8 d
RESULTADOS AGUAS RESIDUALES DE HOSPITAL
Tratamiento no esteacuteril Antibioacuteticos
TRATAMIENTO DE EFLUENTES
101
1-ep
oxy
CBZ
2-Hyd
roxy
CBZ
Car
bam
azep
ine
Acr
idon
e
Lora
zepa
m
Cita
lopr
am
Ven
lafaxine
Pra
vast
atin
Olanz
apine
Ser
tralin
e
Fluox
etine
Par
oxet
ine
Co
nce
ntr
atio
n (
microg
L-1
)
000
025
050
075
100
400800
120016002000
Initial
30 min
5 h
1 d
2 d
5 d
8 d
RESULTADOS AGUAS RESIDUALES DE HOSPITAL
Tratamiento no esteacuteril Faacutermacos de uso psiquiaacutetrico
TRATAMIENTO DE EFLUENTES
Ben
zotri
azole
OP2E
O
Eth
ylpa
rabe
n
Pro
pylpar
aben
BPA
OP
Con
cen
tration
(micro
g L
-1)
0
2
4
6
8
10
20
30
40
50
60
RESULTADOS AGUAS RESIDUALES DE HOSPITAL
Tratamiento no esteacuteril Compuestos disruptores endocrinos
70 eliminacioacute
TRATAMIENTO DE EFLUENTES
Famiacutelia faacutermacos Tratamiento esteacuteril Tratamiento no esteacuteril
Carga inicial (microg)
Eliminacioacuten ()
Carga inicial (microg)
Eliminacioacute ()
Analgegravesics 1475 180 993 1511 179 988 Antibiogravetics 569 69 861 239 28 908 Cafeiumlna 757 92 79 1490 177 384 EDC 124 15 813 704 84 744 Iopromida 1046 128 755 4197 498 340 Altres fagravermacs 557 68 862 177 21 863 Psiquiagravetrics 3658 447 937 108 13 954 Cantidad total 8185 100 832 8427 100 533
Tratamiento adecuado para degradar faacutermacos en efluents de hospital
Siguiente objetivo Tratamiento en continuo de efluentes
RESULTADOS AGUAS RESIDUALES DE HOSPITAL
TRATAMIENTO DE EFLUENTES
Fungal inoculated (I)
34 Non-sterile continuous treatments of ROC and VHW
Non-inoculated (NI)
Non-sterile continuous
treatments of real effluents
VHW treatment
(
) Glucose concentration
(
) COD
(
) Laccase activity
(darr) Fungal biomass partial renovation
(mdash) Glucose addition rate
2 HRT studied
Decrease in laccase activity even with partial biomass renovation
Fungal inoculated (I)
Casas et al 2013 Env Technol 34 113
Glucose 026 g g DCW d
Ammonium 12 mg g DCW d
No glucose accumulation
Need for nutrients
Previous studies in synthetic
media and sterile conditions
CRT
Blaacutenquez et al 2006 Water Res 40 1650
CRT 21 days
13 biomass renovation every 7 days
CRT of 15 days
34 Non-sterile continuous treatments of ROC and VHW
Marina Badia Fabregat December 5th 2014 PhD Thesis
Que es lo que sucede
Se muere el hongo aunque estamos renovando la
biomasa no hay suficiente hongo
No hay degradacioacuten
52
Marina Badia Fabregat December 5th 2014 PhD Thesis
VHW treatment (2)
34 Non-sterile continuous treatments of ROC and VHW
NH4+ addition
PhACs removal
Fungal inoculated (I)
Non-inoculated (NI)
(
) Wastewater (Influent)
(
) Reactor effluent
The analyses have
been performed by
34 Non-sterile continuous treatments of ROC and VHW
Microbial community assessment (DGGE)
Marina Badia Fabregat December 5th 2014 PhD Thesis
Time
34 Non-sterile continuous treatments of ROC and VHW
Trametes versicolor
Candida spp
Fusarium solani
Unknown
T versicolor survived until the end of the treatment
laccase activity is not a good indicator
ESCENARIOS DE GESTIOacuteN DE EFLUENTES DE HOSPITAL
EDAR
No eliminacioacuten
de faacutermacos
Dilucioacuten en
el efluente
urbano
Aguas
urbanas
Fong
No eliminacioacuten
de DQO
Hongo Aguas
urbanas
EDAR
HOSPITAL
Srsquoha comprovat la capacitat de T versicolor per degradar fagravermacs
Badiacutea-Fabregat et al 2014 Rodriacuteguez-Rodriacuteguez et al 2014 Cruz-Moratoacute et al 2013
Tractament en continu drsquoHWW amb T versicolor en reactor
Inconvenients al tractament drsquo
aiguumles drsquohospitals reals
- Necessitat drsquoaddicionar nutrients - Competegravencia amb bacteris
Possibles solucions Estrategravegies
- Pretractament de lrsquoefluent - Altres configuracions de reactors - Canvi en la font de carboni
Posada a punt del sistema TRH Relacioacute QRQL
Tractament en continu drsquoHWW amb T versicolor en reactor
Alternativa filtre percolador amb T versicolor pre-crescut sobre fusta
1 2 3
4
5
6
7
1 Tanc drsquoalimentacioacute 2 Tanc de mescla 3 Tanc drsquoeluents de
sortida 4 Bomba de recirculacioacute 5 Bioreactor 6 Entrada drsquoaire 7 Controlador de pH
TRH 3d
QL
QR
QL
Tractament en continu drsquoHWW amb T versicolor en reactor
Alternativa filtre percolador amb T versicolor pre-crescut sobre fusta
Desenvolupament processos
Efluent hospital
real (HWW)
Aiguumles residuals urbanes
(UWW)
Trametes versicolor
T versicolor crescut sobre fusta
Filtre percolador amb T versicolor crescut sobre fusta
Microalgues Degradacioacute a
escala Erlenmeyer Fotobioreactor FBR
Degradacioacute drsquohormones i fagravermacs per microalgues
bull Degradacioacute drsquohormones del digestat drsquoun DA dopat amb E2 i EE2 amb les algues S capricornutum i C reinhardtii creixement i degradacioacute
No efecte togravexic de les hormones sobre les algues
Utilitzacioacute de digestat de llots per creixer
S capricornutum
S capricornutum
Selenastrum
capricornutum
Chlamydomonas
reinhardtii
E2 () EE2 () E2 () EE2 ()
24h 7d 24
h
7d 24h 7d 24
h
7d
B 47 88 30 60 89 100 26 100
C 2 46 0 41 27 86 6 71
G 91 100 27 95 98 100 28 76
Degradacioacute drsquohormones i fagravermacs per microalgues
bull Identificacioacute productes de degradacioacute drsquoE2 i EE2
bull Es detecten diferents productes de degradacioacute drsquoE2 i EE2 bull Majoritagraveriament productes de fotodegradacioacute bull Alguns directament relacionats amb la biodegradacioacute per part de les algues
E2 TP1 EE2 TP2
OH
HO
O
OH
HO
OH
Toilet sewage
1st settler (1m3)
2nd settler (1m3)
Wastewater pump
Wastewater PBR inlet
1
2
3
4
5
Algaebacteria consortia
Fotobioreactor de tractament
drsquo UrbanWW despres de
decantacioacute
Volum 1000L
Semiobert
Tubs plastic transparent
Tractament drsquoUrbanWW i eliminacioacute de PhACs en FBR
100L aigua del llac
Can Borrell Lake (StCugat)
900L U WW
Plagrave drsquooperacioacute del FBR
Tractament drsquoUWW i eliminacioacute de PhACs en FBR
Estat Estacionari - PhACs - Biodiversitat
303 mgL
265 mgL
155 mgL
Irradiacioacute solar darr Temperatura darr
TSSdarr Biomassa
pH augmenta amb lrsquoactivitat fotosintegravetica (consum CO2)
pH disminueix a la nit amb la respiracioacute
Tractament drsquoUWW i eliminacioacute de PhACs en FBR
pH
Entrada - COD=365 mgL - N-NH4
+=79 mgL - PT=17 mgL
COD N-NH4
+
PT
Paragravemetre Periacuteode I Periacuteode II Periacuteode III
DQO () 83 61 41
N-NH4+ () 86 99 80
PT () 54 89 75
Eliminacioacute de nutrients
Tractament drsquoUWW i eliminacioacute de PhACs en FBR
67
Napro
xen
Ibupro
fen
Aceta
min
ophen
Salic
ylic
acid
Keto
pro
fen
Azithro
myc
in
Cip
rofloxacin
Ofloxacin
Ery
thro
myc
in
Hyd
rochlo
roth
iazid
e
Furo
sem
ide
Codein
e
Lora
zepam
Ate
nolo
l
Dilt
iazem
Alp
razola
m
Paro
xetine
Co
nce
ntr
atio
n (
ngL
)
0
2000
4000
6000
8000
10000
12000
24000
30000
36000
42000
48000
54000
60000
Outlet
Inlet
Napro
xe
n
Ibupro
fen
Ace
tam
inophen
Salic
ylic
acid
Keto
pro
fen
Azithro
myc
in
Cip
rofloxa
cin
Ofloxa
cin
Ery
thro
myc
in
Hyd
roch
loro
thia
zid
e
Furo
se
mid
e
Codein
e
Lora
zepam
Ate
nolo
l
Dilt
iazem
Alp
razola
m
Paro
xe
tine
Concentr
ation (
ngL
)
0
2000
4000
6000
8000
10000
12000
24000
30000
36000
42000
48000
54000
60000
Outlet
Inlet
Antiinflamatoris Eliminacioacute gt85
Antibiogravetics Eliminacioacute gt 67
Antidepressius Eliminacioacute gt87
β-bloquejants Eliminacioacute gt86
Altres (ngL) Diuregravetics gt44 Bloquejants de canal lent gt72
Concentratioacute PhACs entrada
Concentratioacute PhACs sortida
TRH=8 d Estat estacionari
TRH=12 d Estat estacionari
48-54 μgL
24-54 μgL
4-10 μgL
2-4 μgL
4-6 μgL
ngL
ngL
8-10 μgL
4-10 μgL
ngL
ngL
PhACs
Tractament drsquoUWW i
eliminacioacute de PhACs en FBR
Valoritzacioacute de biomassa algal mitjanccedilant pretractament enzimagravetic i DA
Digestion time (days)
0 10 20 30 40 50
Meth
ane
yie
ld (
mL C
H4g
VS
)
0
50
100
150
200
250
Time (d) vs Microalgal control
Time (d) vs T control
Time (d) vs Cellulase
Time (d) vs Mix
Mix enzimagravetic Celmiddotlulasa
Biomassa microalgal + Control
Mix enzimagravetic 217 mL CH4g VS
Celmiddotlulasa 203 mL CH4g VS
Microalgues 188 mL CH4g VS
Mix enzimagravetic millora la produccioacute de metagrave
Brou fuacutengic + microalgues Control de brou fuacutengic
Lacasa + microalgues biomassa microalgal Control de lacasa
Brou fuacutengic 210 mL CH4
Lacasa 40 mL CH4
Produccioacute de biogas amb enzims no especiacutefics
Microalgues 38 mL CH4
Produccioacute de biogas amb enzims especiacutefics
Brou fuacutengic millora la produccioacute de metagrave
Projecte de colmiddotlaboracioacute entre el Consorci per a la Gestioacute de Residus del Valles Oriental i el grup de recerca Biorem UAB (2014SGR476) dins del
marc del programa de Doctorats Industrials de la Generalitat de Catalunya
Bioremediacioacute ldquoin siturdquo drsquoaquumliacutefers contaminats per compostos
organoclorats
Projecte de colmiddotlaboracioacute entre Litoclean i el grup de recerca Biorem UAB (2014SGR476) dins del marc del programa de Doctorats
Industrials de la Generalitat de Catalunya
Decloracioacute drsquoorganoclorats mitjanccedilant bacteris dehalorespiradors
1 Tecnologia consolidada amb centenars de casos drsquoaplicacioacute amb egravexit 2 Transformacioacute de productes organoclorats togravexics a innocus 3 Compatible amb altres megravetodes de remediacioacute 4 Disminucioacute del temps de remediacioacute de lrsquoaquumliacutefer i costos associats 5 Tecnologia meacutes econogravemica que tractaments fisico-quiacutemics 6 Potencialment pot eliminar els cloroalcans a concentracions le 0005 mgL 7 Percepcioacute social
PRINCIPALS AVANTATGES BIOREMEDIACIOacute
o Marc del projecte
Aplicacioacute de metodologies de Bioremediacioacute per via anaerogravebia en tres
emplaccedilaments afectats per la presencia de compostos organoclorats Cada un drsquoaquests tres emplaccedilaments constaragrave de les seguumlents fases
bull Fase 1 anagravelisis al laboratori a) Caracteritzacioacute de lrsquoemplaccedilament b) Assaig de laboratori Microcosmos
bull Fase 2 assaig in-situ
o Fase drsquoimplantacioacute A partir dels resultats obtinguts aplicacioacute de metodologia a lrsquoemplaccedilament estudiat per part de Litoclean
PCE TCE cis DCE
Caracteriacutestiques de lrsquoemplaccedilament
bull Emplaccedilament contaminat per un abocament controlat i finit de Percloretilegrave (PCE) en una parcelmiddotla amb activitat industrial
bull Respiren compostos orgagravenics clorats i els transformen a molegravecules menys clorades
bull Anaerobis estrictes bull Es poden trobar als aquumliacutefers contaminats bull El grup Biorem UAB (2014SGR476) disposa de diferents liacutenies de cultius de
bacteris decloradors amb capacitat per detoxificar un ampli ventall drsquoorganoclorats
bull Trueba-Santiso et al 2017 Sci
Total Environ 581-582 pp 640-
648
bull Mortan et al 2017 J Hazard
Mat In press
Dhg Dehalogenimonas
Dhc Dehalococcoides
Dhb Dehalobacterium
Diclorometagrave Agravecid acegravetic Agravecid fogravermic
+ Dhb
C C
H
H
H
H
Etegrave
C C
Cl
H
Cl
H
C C
H
Cl
Cl
H
C C
H
H
H
Cl
cis- i trans- DCE VC
Dhc Dhc
Dhc
C C
Cl
Cl
Cl
H
TCE
C C
C lC l
C l C l
P C E
Dhc
PCE
C
Cl
Cl
C
Cl
Cl
H H C
Cl
Cl
C
Cl
H
H H
1122-TeCA 112-TCA
Dhg Dhg
Abiogravetic
CC
HCl
HCl
HH
12-DCA
Dhg
12-DCA
Bacteris dehalorespiradors
Les poblacions bacterianes
autogravectones poden transformar els
contaminants fins a compostos innocus
Les condicions drsquoaquests aquumliacutefers soacuten adequades per
eliminar els compostos
organoclorats amb bacteris
dehalorespiradors
1 Anagravelisi dels paragravemetres
de camp
Bioestimulacioacute
2 Deteccioacute de lrsquoactivitat
decloradora
Atenuacioacute natural
monitoritzada
Bioaugmentacioacute Fase
2
Pregunta 1a Pregunta 2a
La poblacioacute bacteriana a lrsquoaquumliacutefer
eacutes suficient per completar el proceacutes de descontaminacioacute de forma natural
Pregunta 3a
Fase 1
Cultius anaerobis i anagravelisi de metabogravelits
Mostreig drsquoaigua del pou amb
sediments fins
Preparacioacute dels cultius en cambra
anaerogravebia
Incubacioacute dels cultius en cambra
climatitzada
Anagravelisi de metabogravelits per
cromatografia de gasos Mostres de
laquumliacutefer +
Substrat orgagravenic (candidats per
bioestimulacioacute)
1 Nomeacutes mostra 2 + Metanol i etanol 3 + Producte comercial 4 + Lactat
Concentracioacute de cloroetens
2 Deteccioacute de lrsquoactivitat decloradora
Fase 1
La biodegradacioacute eacutes completa (etegrave)
La bioestimulacioacute eacutes efectiva
La decloracioacute meacutes ragravepida eacutes amb lactat
PCE
TCE
cis- DCE
CV Etegrave
trans- DCE
0
5
10
15
20
25
30
35
0 50 100 150 200
Co
nce
ntr
atio
n (
microM
)
Day
0
2
4
6
8
10
0 50 100 150 200
Day
Mostra aigua nomeacutes (control)
Mostra aigua + etanol metanol
Mostra aigua + producte comercial
Mostra aigua + lactat
Resultats per a un pou
Cultius anaerobis i anagravelisi de metabogravelits
Fase 1
0
5
10
15
20
25
30
35
0 50 100 150 200Day
+ TCE
0
10
20
30
40
50
60
70
0 50 100 150 200
Day
+ TCE
2 Deteccioacute de lrsquoactivitat decloradora
TCE
cis-DCE
trans-DCE
Cloruro de vinilo Etileno
CC
Cl
Cl Cl
Cl
PCE
CC
Cl
H H
Cl
CC
H
ClH
Cl
CC
Cl
H
H
H
CC
H
H H
H
CC
Cl
Cl H
Cl
Deteccioacute i identificacioacute dels bacteris i enzims responsables de la degradacioacute completa
Tegravecniques moleculars (PCR)
Fase 1
Dehalobacter Desulforomonas
Sulfurospirillum Geobacter Desulfitobacterium
Desulfitobacterium
Dehalococcoides
pceA
tceA tceA bvcA
vcrA
2 Deteccioacute de lrsquoactivitat decloradora
Clorur de
vinil
Etegrave
Ma
rca
do
r
C+
Dh
c
Pou
C-
Dh
c
Assaig in situ per BIOESTIMULACIOacute
Fase 2
Injeccioacute i monitoritzacioacute bull Injeccioacute drsquoestimulant segons
conclusions de lrsquoassaig de laboratori (Lactat comercial) en les concentracions de diseny
bull Injeccioacute de traccedilador (fluoresceiumlna)
PCE TCE
cis-DCE
trans-DCE
CV Ethene 0
5
10
15
20
25
30
-1 19 39 59 79
Co
nce
ntr
atio
n (
mg
L)
Day
Chlorinated ethenes Lactate and fermenting products
Well PZ-1
Lactate Pyruvate
Acetate Formate
Potencial Redox
0
1
2
3
4
5
-1 19 39 59 79
Co
nce
ntr
atio
n (
mg
L)
Day
0
500
1000
1500
2000
2500
-1 19 39 59 79Day
0
10000
20000
30000
40000
50000
60000
70000
-1 19 39 59 79Day
-100
0
100
200
300
400
500
-1 19 39 59 79
OR
P (
mV
)
Day
PZ2
82
Chlorinated ethenes Lactate and fermenting products
Well PZ-2
Direct injection of lactate (MW-PZ2) Monitoring Wells PZ2 PZ1 PZ3 MW6 PZ22 PZ6 and ProfA
Conclusions de la Fase 2 (assaig in situ)
Els resultats de la Fase 1 soacuten vagravelids per decidir quin tractament de bioremediacioacute seguir a la Fase 2
El lactat estimula la degradacioacute
bull Augmenta la velocitat de decloracioacute bull Proporciona acetat i hidrogen als bacteris bull Consumeix lrsquooxigen present bull Disminueix el potencial redox
Es confirma la presegravencia de bacteris dehalorespiradors autogravectons i actius
Es detecta degradacioacute de PCE i transformacioacute a compostos menys clorats
A partir dels resultats obtinguts durant les dues fases es dissenyaragrave i es proposaragrave lrsquoexecucioacute drsquoun proceacutes de bioremediacioacute anaerogravebia estimulada aplicant la metodologia establerta
84
Gragravecies
Grup de recerca BioremUAB (teresavicentuabcat)
A partir de los resultados anteriores seleccionamos
el hongo Trametes versicolor para el tratamiento de efluentes
por su facilidad en formar pellets
la agitacioacuten en cultivos sumergidos no afecta a la produccioacuten
enzimaacutetica
Morfologia-crecimiento mas adecuado
Productor de enzimas extracelulares MnP y Lacasa
Reactor con pellets de T versicolor fluidizados por pulsos de aire
Objetivo demostrar la relacioacuten entre tratamiento
(condiciones esteacuteriles) y produccioacuten enzimaacutetica
Eliminacioacuten de color (80) de lejias
negras de papelera
con Trametes versicolor
1 Efluente inicial 2 Efluente final 3 Efluente + Pellets final
1 2 3
Detoxificacioacuten de lejiacuteas negras por Phanerochaete
chrysosporium inmovilizado y pellets de Trametes
versicolor
Enzyme production (AUh)
0e+0 2e+4 4e+4 6e+4 8e+4 1e+5
Toxic
ity r
ed
uctio
n
0
1
2
3
4
5
6
Enzyme production (AUh)
0e+0 2e+4 4e+4 6e+4 8e+4 1e+5
Toxic
ity r
ed
uctio
n
0
1
2
3
4
5
6
Detoxification = AMnP 6E-05 + 08475
Detoxification = Alaccase 535E-5 + 00278
Aenzyme denotes the amount of enzyme produced (AUh) at the time
when detoxification was calculated
Correlacioacuten entre enzima extracelular y destoxificacioacuten
Ph crysosporium Relacioacuten CN para produccioacuten de MnP T versicolor Relacioacuten CN para produccioacuten de Lacasa
Pero NO correlacioacuten entre eliminacioacuten de color y produccioacuten enzimaacutetica
Enzimas extracelulares
bullEn que tipo de reacciones intervienen Oxidacioacuten hidroxilacioacuten etc bullComo atacan a las moleacuteculas Polimerizacioacuten despolimerizacioacuten rotura de enlaces rotura de anillos aromaacuteticos etchellip
Objetivo Estudio de la degradacioacuten de moleacuteculas y enzimas que intervienen
bullEstudios de degradacioacuten de colorantes textiles bullEstudios de degradacioacuten de disolventes clorados
bullEstudios de degradacioacuten de HAP
bullEstudios de degradacioacuten de contaminantes emergentes
Las aguas procedentes de la industria textil se caracterizan
Hoy en diacutea auacuten no se ha desarrollado un tratamiento bioloacutegico universal de depuracioacuten de aguas residuales textiles
Variedad de colorantes utilizados
Los colorantes son estructuras complejas poco biodegradables y muy estables
El estudio de nuevos tratamientos bioloacutegicos para estos efluentes es una opcioacuten interesante
En las EDAR los colorantes se adsorben sobre la biomasa causando problemas
LA INDUSTRIA TEXTIL y SU PROBLEMAacuteTICA AMBIENTAL
HONGOS
En los experimentos realizados se han conseguido rendimientos
de eliminacioacuten del color de hasta el 90
iquestCual es el mecanismo de eliminacioacuten del
colorante
bull bioadsorcioacuten
bull biotransformacioacuten
t inicial t final
Pelets de T versicolor + colorante Gris Lanaset G Tratamiento en discontinuo
Se ha determinado la capacidad del hongo ligninoliacutetico para degradar el colorante Gris Lanaset G (Mezcla de colorantes metaacutelicos de estructura y composicioacuten no disponible)
Biomass
Cr-dye +
Cr free
Cr-dye +
Cr free
Metal
desorption
FINAL
Cr-dye
Cr-dye +
Cr free
STEP2
Dye in biomass
Cr-dye
INITIAL
t= 0 h
Dye adsorbed
Cr-dye
Cr-dye
degradation
STEP 1
t= 1 ht= 45 d
S
O
L
I
D
P
H
A
S
E
L
I
Q
U
I
D
P
H
A
S
E
Dye
Dye
Dye
adsorption
Dye
Biomass
Cr-dye +
Cr free
Cr-dye +
Cr free
Metal
desorption
FINAL
Cr-dye
Cr-dye +
Cr free
STEP2
Dye in biomass
Cr-dye
INITIAL
t= 0 h
Dye adsorbed
Cr-dye
Cr-dye
degradation
STEP 1
t= 1 ht= 45 d
S
O
L
I
D
P
H
A
S
E
L
I
Q
U
I
D
P
H
A
S
E
Dye
Dye
Dye
adsorption
Dye
MECANISMO DE DEGRADACIOacuteN DEL COLOR
Mecanismo de degradacioacuten de colorantes por
los hongos ligninoliacuteticos
1ra etapa adsorcioacuten en la biomasa del hongo
2ordf etapa degradacioacuten intracelular
En este caso gracias al metal podemos demostrar que la
degradacioacuten tiene lugar en el interior del hongo o al menos parte
de ella
Cual es el papel del enzima extracelular
es la enzima extracelular que estamos midiendo (lacasa) la
responsable de la degradacioacuten
TRATAMIENTO COLORANTE GRIS LANASET G
DEGRADACIOacuteN DEL COLORANTE GRIS LANASET G CON TRAMETES VERSICOLOR
Medida de la enzima lacasa intracelular y extracelular
98 de eliminacioacuten de color a las 75 h
(57 debido a la adsorcioacuten Killed control)
Medio inicial (A) y final (B) del tratamiento
Peacutelets antes (B) y despueacutes del tratamiento (C) y peacutelets tentildeidos con colorante a t=1h (A)
Tiempo (h)
0 50 100 150 200 250 300
Lacasa e
xtr
acelu
lar
tota
l (U
A)
0
200
400
600
800
1000
1200
1400
1600
1800
2000
Lacasa intr
acelu
lar
tota
l (U
A)
0
40
80
120
160
200
240
280
Conc
colo
rante
(gl)
0
20
40
60
80
100
120
140
160
Conc
glu
cosa (
gl)
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
Activitat extracelular
Activitat intracelular
Colorante
Glucosa
Glu
cosa
(g
l)
Co
lora
nte
(m
gl)
DEGRADACIOacuteN DE COLORANTES TEXTILES
Antes de las 24h deteccioacuten de lacasa intracelular
Si la enzima lacasa es la responsable de la degradacion
Porque utilizar microorganismos y no enzimas
Es mas facil trabajar con enzimas que con
microorganismos
Se puede utilizar la dosis de enzima necesaria
Perohellip
Un unico enzima puede degradar todos los colorantes en un efluente
Los enzimas hasta donde llegan Degradantransformanmineralizan
Un unico enzima puede hacer lo mismo que un microorganismo que es
multienzimaacutetico
APLICACIOacuteN DEL PROCESO DE DECOLORACIOacuteN A DIFERENTES COLORANTES
RESULTADOS DE DEGRADACIOacuteN DE LOS COLORANTES AacuteCIDOS
Colorante Lanasyn Grey
(Azo complejo metaacutelico)
Alizarin Red S
(Antraquinoacutenico)
Acid Fuchsin
(Triarilmetano)
Decoloracioacuten 796 938 9998
Reduccioacuten Toxicidad 12 12 19
O
N
NH
C OEt
O
N
S
O
MeO
O
C
O
OEt
NH R
H+
Cr3+
N
N
R
OO
S O
O
Me
O
O
OH
SO3Na
NH2
SO3
C
H3C
H2N
NaO3S
NH2
SO3Na
DEGRADACIOacuteN DE COLORANTES TEXTILES
ESTUDI DEL PROCEacuteS DEGRADACIOacute DE COLORANTS TEgraveXTILS AMB EL FONG Trametes versicolor
COLORANT Trametes versicolor ENZIM 1210 UL
Nom comuacute Classificacioacute quiacutemica Decoloracioacute
24 i 100 h
Decoloracioacute
24h
Acid Fuchsin Trifenilmetagrave 98-99 28
Acid Green 16 Trifenilmetagrave 90-99 60 gt
24h
Alizarin Red S Antraquinogravenic 92-94 84
Amino Black 10 Diazo 96-99 93
Azocarmine B Quinoneimine 90-99 84
Basic Fuchsin Trifenilmetagrave 12-40 18
Brilliant Green 1 Trifenilmetagrave 55-93 90
Brilliant Green 20 Trifenilmetagrave 76-78 90
Burdeos Lanset B (mescla) 83-88 67
Gris Lanaset G (mescla) 92-98 35
Pardo Lanaset B (mescla) 64-81 60
Lanasyn Grey G Metagravelmiddotlic azoic 72-87 49
Methylene Blue Tiazina 14-28 37
Naphtol Yellow S Nitro 8-50-92 (240h) 0
Orange G Azo 97-99 87
Desactivacioacute enzimagravetica
DEGRADACIOacute DE COLORANTS comparacioacute fong vs enzim lacasa
Biodegradacioacute drsquoaltres famiacutelies de colorants
2D Graph 3
Tems (h)
0 20 40 60 80 100 120
Co
nc
en
tra
cioacute
co
lor
(mg
L)
0
20
40
60
80
100
120
140
160
Ac
tivit
at
(UL
)
0
20
40
60
80
100
120
140
Temps GLG (h) vs GLG (mgl)
Temps OG (h) vs OG (mgl)
Temps AF (h) vs AF (mgl)
Temps GLG-2 (h) vs GLG-2 (mgl)
Temps GLG (h) vs Activitat GLG (UA)
Temps OG (h) vs Activitat OG (UA)
Temps ARS (h) vs Activitat ARS (UA)
Temps GLG-2 (h) vs Activitat GLG-2 (UA) Temps ARS (h) vs ASR (mgl)
Temps AF (h) vs Activitat AF (UA)
DISCONTINUS REPETITS 24 hores
Gris Lanaset G co = 1556 mgL 946 decol
Orange G co = 1509 mgL 974 decol
Alizarin Red S co = 1425 mgL 874 decol
Acid Fuchsin co = 1370 mgL 982 decol
Gris Lanaset G co = 732 mgL 776 decol
Productes de degradacioacute del metabolisme del
fong per diferents famiacutelies de colorants
10 9 8 7 6 5 4 3 2 1 0 ppmLongitud dona (nm)
350 400 450 500 550 600 650
Absorb
agravencia
00
02
04
06
08
10
Temps 0 min
Temps 8 min
Temps 30 min
Temps 60 min
Temps 2h
Temps 4h
Temps 24h
0 min
4 h
24 h
60 min
2 h
30 min
8 min
N(CH2CH3)2
N(CH2CH3)2
BG1
CO2HCO2H
N(CH2CH3)2
CH3CHO
CH3CH(OH)2
CH3CO2H
NH(CH3CH2)2
+
SO4H-
Brilliant Green 1
N(CH2CH3)2
N(CH2CH3)2
BG1
CO2HCO2H
N(CH2CH3)2
CH3CHO
CH3CH(OH)2
CH3CO2H
NH(CH3CH2)2
+
SO4H-
N(CH2CH3)2
N(CH2CH3)2
BG1
CO2HCO2H
N(CH2CH3)2
CH3CHO
CH3CH(OH)2
CH3CO2H
NH(CH3CH2)2
+
SO4H-
NH(CH2CH3)2 + +
EL FONG EacuteS CAPACcedil DE DEGRADAR AgraveCID BENZOIC en 24 hores
H-RMN en liacutenea
Orange G
NH2CH2N
NH2
No subproductes
Acid Fuchsin
WRF
Citocromo P450
2 Lacasas
Lignina peroxidasa
Peroxidasa versaacutetil
MnP
1 Pero
xidasas
Enzimas modificadoras de lignina
Trametes versicolor
Enzimas extracelulares Enzimas intracelulares
Hidroxilacioacuten
Epoxidacioacuten
Reduccioacuten Desalquilacioacuten
Oxigenacioacuten
Ruptura C-C
Desmetilacioacuten
Hidroxilacioacuten Dipolimerizacioacuten fenoles
Oxidacioacuten alcoholes
El mecanismo de degradacioacuten de algunos contaminantes no esta ligado a la produccioacuten de los enzimas extracelulares sino al sistema intracelular Cytocromo P450 monooxigenasa
Identificacioacuten gen cyt P450 en P chrysosporium 1997 y en T versicolor 2002
Objetivo desarrollo de proceso
Reactor fludizado por pulsos de aire
Fong en forma de pegravelmiddotlets Biomassa fluiumlditzada per polsos drsquoaire Tordf ograveptima fong 25ordmC pH ograveptim fong 45 Nutrients (CN) y micronutrients Avaluacioacute activitat fuacutengica enzim lacasa Condicions esterils
Temps (d)
0 5 10 15 20
Glu
cosa
(gl)
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
Laca
sa (
UA
l)
0
250
500
750
1000
1250
1500
1750
2000
2250
Reducc
ioacute d
e c
olo
r (
)
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
Glucosa
Lacasa
Reduccioacute de color
TRH (h)
0 20 40 60 80 100 120
mg G
LG e
limin
ats
lmiddoth
0
5
10
15
20
25
30
Experimental
Normativa
Efecte del TRH
TRH 48 h
Temps (d)
0 5 10 15 20 25 30 35 40 45
Glu
cosa
(gl)
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
Laca
sa (
UA
l)
0
250
500
750
1000
1250
1500
1750
2000
2250
Reducc
ioacute d
e c
olo
r (
)
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
Glucosa
Lacasa
Reduccioacute de color
0
20
40
60
80
100
0 7 14 21 28 35 42 49 56 63P
erc
en
tatg
e d
e b
iom
as
sa
()
Temps (d)
gt42 dies
35 dies
28 dies
21 dies
14 dies
7 dies
0 dies
Estrategravegia purga i renovacioacute 13 de la
biomassa cada 7 dies
TRC 21 dies
decoloracions gt 90
distribucioacute drsquoedats constant
82 biomassa amb lt28 dies
Pegraverdua morfologiacutea dels pegravelmiddotlets lisis celmiddotlular
Tiempo (d)0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110
Glu
cosa
(gl)
0
1
2
3
4
5
6
7
8
Laca
sa (
UA
l)
0
500
1000
1500
2000
2500
3000
3500
4000
4500
5000
5500
Reducc
ioacuten d
e c
olo
r (
)
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
10068 525 59 72 4848
- Renovar la biomassa - Ni macro ni micronutrients - Glucosa qualitat industrial - Colorant no estegraveril
Formulacioacute del medi de cultiu
Seleccioacute del bioreactor
Escalat
Escalat de la produccioacute de biomassa
Produccioacute de pegravelmiddotlets clagravessica
Coll drsquoampolla
Cost medi (extracte de malta)
Limitacioacute en la produccioacute a escala Erlenmeyer
Objectius
Morfologia en forma de pelmiddotlets
Mida plusmn 3mm
Pasos experimentals
40 x
Biomassa gt 3 g DCWmiddotl-1
Morfologia adequada
280
598 0
50
100
150
200
250
300
Malt extract Defined medium
Co
st (
euromiddotK
g-1) Reduccioacute de cost 98
Escalat de la produccioacute de biomassa
La enzima lacasa es uno de los principales
catalizadores de la biodegradacioacuten pero no el uacutenico
responsable
El hongo degrada casi todos los colorantes
(algunos si estan en concentraciones subtoacutexicas)
La monitorizacioacuten de la produccioacuten enzimaacutetica y
consumo de glucosa son buenos indicadores de la
actividad metaboacutelica del hongo hay que
suministrar nutrientes para mantener la actividad
enzimaacutetica
El hongo puede degradar metabolitos resultantes
de la degradacioacuten que el enzima lacasa no puede
degradar
Algunas conclusiones
Porque utilizar microorganismos y no enzimas
si es mucho mas facil dosificar enzimas
los efluentes a tratar (liacutequidos o soacutelidos) contienen
una mezcla muy compleja de contaminantes no
podemos optimizar ni el enzima ni las condiciones
es difiacutecil que un enzima pueda degradar todos los
contaminantes presentes
en muchos casos los enzimas solo realizan un paso
de la transformacioacuten y se pueden formar TPs toacutexicos
o no biodegradables
el microorganismo es un sistema multienzimaacutetico
2010 20151985 1990 1995 2000 2005
Cronograma de los trabajos publicados en relacioacuten a biodegradacioacuten de contaminantes por hongos en medio liacutequido
Contaminantes emergentes
Pesticidas (DDT amp DDE)
PCBs HAPs Disolventes clorados
AR de produccioacuten Aceite de oliva
AR de la induacutestria del papel
Retardantes de llama (Bromados)
Faacutermacos
Filtros solares UV
Deteccioacuten faacutermacos en medio ambient
Colorantes sinteacuteticos Explosivos
TNT y nitroglicerina
AR de la industria textil
ASPECTOS GENERALES
A que se llama contaminantes emergentes
Productos considerados contaminantes actualmente pero no en el pasado presentes de forma constante en el medio ambiente a bajas concentraciones provocando problemas en el ecosistema y pendientes de ser regulados en un futuro proacuteximo
Entre ellos se incluyen los faacutermacos drogas de abuso productos asociados a la higiene y cuidado corporal retardantes de llama plaguicidashellip Caracteriacutesticas
alto consumo acumulacioacuten en el medio y organismos potencial disruptor endocrino toxicidadhellip
DEGRADACIOacuteN DE CONTAMINANTES EMERGENTES
EDAR
Mezcla de ldquocontaminantes emergentesrdquo
metabolitos
substancias conjugadas
EXCRECIOacuteNVERTIDO
Retenidos en los lodos
inalterados
transformados
Mineralizados
Transformados
Inalterados
Presencia en aguas subterraneas superficiales y
sedimentos
Presencia en suelos
efluente
influente
DEGRADACIOacuteN DE CONTAMINANTES EMERGENTES
bull 2005 la mayoriacutea de estudios realizados se centran en ndash Puesta a punto de meacutetodos analiacuteticos
ndash Deteccioacuten en aguas superficiales y subterraacuteneas
ndash Deteccioacuten en sistemas de tratamiento convencionales (EDARs)
ndash Deteccioacuten en efluentes de hospitales
bull Algunos estudios de degradacioacuten por bacterias en efluentes
bull Escasos (ninguno) estudios de degradacioacuten en lodos
DEGRADACIOacuteN DE CONTAMINANTES EMERGENTES
HONGOS
Cual es el principal problema que presenta estudiar su degradacioacuten
Las bajas concentraciones en que se encuentran y el
hecho de estar en matrices muy complejas dificulta
su deteccioacuten y cuantificacioacuten
Aplicacioacuten en matrices liquidas y soacutelidas
Matrices liacutequidas
Aguas residuales de hospital
Aguas residuales de la Vila Universitaria
Concentrado de un proceso de membranas
Aguas de un hospital veterinario
Matrices solidas
Lodos de depuradoras urbanas
Lodos de reactor MBR
37 Verlicchi et al J hydrology 2010 also WST 2010
erythromycin (antibiotic)
Iopromide (ICM)
ifosfamide (cytostatic)
Ibuprofen (analgesic)
Glucose
Therapeutic classes contrast media (ICM) heavy metals in a hospital effluentndash Comparison with an urban effluent
Hospital effluent Mean value
Urban effluent Mean value
Degradacioacuten de faacutermacos modelo e identificacioacuten de productos de transformacioacuten en condiciones esteacuteriles
Nos permite demostrar que el hongo es
el responsable de la degradacioacuten
Tratamiento de efluentes reales en condiciones no esteacuteriles Cuantificacioacuten de la eliminacioacuten de faacutermacos y ecotoxicidad
Tratamiento de efluentes por hongos Degradacioacuten de faacutermacos
38
EXPERIMENTOS IN VIVO PARA CUANTIFICAR DEGRADACIOacuteN
EXPERIMENTOS PARA DETERMINAR EL PAPEL DE LOS ENZIMAS
- In vitro Lacasa comercial
- In vivo Inhibidores del citocrom P450 (1-aminobenzotriazole)
ESTUDIO DE LA TOXICIDAD (Microtox regTest )
- Bacteria bioluminescente V ficheri
- EC50 a los 15 min Concentracioacuten que disminuye la luz emitida por la bacteria al 50
- Cuanto mas alta sea la EC50 menor es la toxicidad
ANAgraveLISIS DE FAgraveRMACOS EXTRACCIOacuteN EN FASE SOacuteLIDA i HPLC
IDENTIFICACIOacuteN DE SUBPRODUCTOS Servei RMN-UAB
(Medio + contaminante) (Medio + contaminante+ hongo inactivado)
Adsorcioacuten Degradacioacuten miacutenima
DEGRADACIOacuteN DE FAacuteRMACOS INDIVIDUALES
EC50
50
Cultiu en placa
Inoculacioacute dels Erlenmeyers
per a lrsquoobtencioacute de miceliObtencioacute del miceli
Homogeneiumltzacioacute amb NaCl 08 11 (vv)
Solucioacute stock de miceli
Inoculacioacute dels Erlenmeyers per lrsquoobtencioacute de pegravelmiddotletsObtencioacute de pegravelmiddotlets
Solucioacute stock de pegravelmiddotlets
7 dies6 dies
5 dies
inogravecul
Inoculacioacute del reactor
Cultiu en placa
Inoculacioacute dels Erlenmeyers
per a lrsquoobtencioacute de miceliObtencioacute del miceli
Homogeneiumltzacioacute amb NaCl 08 11 (vv)
Solucioacute stock de miceli
Inoculacioacute dels Erlenmeyers per lrsquoobtencioacute de pegravelmiddotletsObtencioacute de pegravelmiddotlets
Solucioacute stock de pegravelmiddotlets
7 dies6 dies
5 dies
inogravecul
Inoculacioacute del reactor
Cultiu en placa
Inoculacioacute dels Erlenmeyers
per a lrsquoobtencioacute de miceliObtencioacute del miceli
Homogeneiumltzacioacute amb NaCl 08 11 (vv)
Solucioacute stock de miceli
Inoculacioacute dels Erlenmeyers per lrsquoobtencioacute de pegravelmiddotletsObtencioacute de pegravelmiddotlets
Solucioacute stock de pegravelmiddotlets
7 dies6 dies
5 dies
inogravecul
Inoculacioacute del reactor
Cultiu en placa
Inoculacioacute dels Erlenmeyers
per a lrsquoobtencioacute de miceliObtencioacute del miceli
Homogeneiumltzacioacute amb NaCl 08 11 (vv)
Solucioacute stock de miceli
Inoculacioacute dels Erlenmeyers per lrsquoobtencioacute de pegravelmiddotletsObtencioacute de pegravelmiddotlets
Solucioacute stock de pegravelmiddotlets
7 dies6 dies
5 dies
inogravecul
Inoculacioacute del reactor
Cultiu en placa
Inoculacioacute dels Erlenmeyers
per a lrsquoobtencioacute de miceliObtencioacute del miceli
Homogeneiumltzacioacute amb NaCl 08 11 (vv)
Solucioacute stock de miceli
Inoculacioacute dels Erlenmeyers per lrsquoobtencioacute de pegravelmiddotletsObtencioacute de pegravelmiddotlets
Solucioacute stock de pegravelmiddotlets
7 dies6 dies
5 dies
inogravecul
Inoculacioacute del reactor
Cultiu en placa
Inoculacioacute dels Erlenmeyers
per a lrsquoobtencioacute de miceliObtencioacute del miceli
Homogeneiumltzacioacute amb NaCl 08 11 (vv)
Solucioacute stock de miceli
Inoculacioacute dels Erlenmeyers per lrsquoobtencioacute de pegravelmiddotletsObtencioacute de pegravelmiddotlets
Solucioacute stock de pegravelmiddotlets
7 dies6 dies
5 dies
inogravecul
Inoculacioacute del reactor
Control abioacutetico Control inactivado Experimental (Medio + contaminante+hongo activo)
Idaea-CSIC ICRA
Ketoprofeno
Eliminacioacute del 100
Metabolits hidroxilats
Perfil de concentracioacute de subproductes del ketoprofen
DEGRADACIOacuteN DE FAacuteRMACOS MODELO
IOPROMIDE degradation in Erlenmeyer flasks by
T versicolor pellets Time course degradation of Iopromide
added at approximately 12 mg L-1 Symbols non-inoculated controls ()
experimental cultures () heat-killed
controls () glucose () and laccase
activity (loz)
62 degradation is
observed after 7days of
exposure and remains
constant until the end of
the experiment
Toxicity by Microtox bioassay
Time EC50 ()
Non-biotic control 2
15min 2
8h 1
1d 43
4d 66
7d 87
12d 110
High toxicity at initial time
(EC50 2) Toxicity decreases
over time
Gros et al 2014 Water Research
Degradacioacuten de farmacos en aguas residuales
en bioreactor
CONDITIONS
Sterile effluent
No sterile
Batch
Continuous
Nutrients addition
Non-nutrients addition
Fluidized bed bioreactors 15
and 10 L
Air pulses
T versicolor in form of pellets
pH (45) and temperature (25ordmC)
control
MONITORING
Pharmaceuticals degradation
Acute toxicity (Microtox)
Laccase glucose etc
101
1-ep
oxyC
BZ
2-Hyd
roxy
CBZ
Cipro
floxa
cin
50
100
150
200
250
Inicial
15 min
6 h
1 d
2 d
5 d
8 d
Cef
alex
in
Ibup
rofe
n
Aceta
minop
hen
Azitro
micin
1
2
3
4
Ketop
rofe
n
Propr
anolol
Cita
lopr
am
Car
bamaz
epine
Acridon
e
Con
cen
tracioacute
(micro
g L
-1)
000
003
006
009
012
RESULTADOS AGUAS RESIDUALES URBANAS (Vila Universitaria de la UAB)
Tratamiento no esteril en batch
Eliminacioacuten completa del 70 de los faacutermacos detectados
Inicial
15 min
6 h
1 d
2 d
5 d
8 d
TRATAMIENTO DE EFLUENTES
Comparacioacuten de la eliminacioacuten de los faacutermacos por el
hongo versus lodos activados (bibliografia)
Grup Fagravermac Concentracioacute
(microg L-1)
Eliminacioacute estegraveril
()
Eliminacioacute no estegraveril
()
Eliminacioacute per llots activats
() Analgegravesics Acetaminofen 387 100 100 82-99
Ibuprofen 1261 100 100 82-99 Ketoprofen lt048 35 100 lt50 Codeina 002 100 - lt82 Antibiogravetics Azitromicin 431 - 100 lt40
Ciprofloxacin 8471 - 35 50-96 (adsorcioacute) Cefalexin 059 - -51 96 β-blockers Propanolol 006 - 100 59-70 Psiquiatrics Carbamazepina 07 -37 Augmenta lt20 Augmenta
1011- epoxy CBZ 755 100 79 - 2-Hydroxy CBZ 1638 46 100 -
Acridone 101 100 Augmenta - Citalopram 01 100 100 -
RESULTADOS AGUAS RESIDUALES URBANAS
TRATAMIENTO DE EFLUENTES
Porcentajes de eliminacioacuten superiores en el tratamiento por hongos
Problema cuantificacioacuten inicial de carbamazepina conjugacioacuten
Ace
tam
inop
hen
Ibup
rofen
Ket
opro
fen
Nap
roxe
n
Salicylic a
cid
Cod
eine
Phe
nazo
ne
Dex
amet
haso
ne
Diclofena
c
Piro
xica
m
Co
nce
ntr
atio
n (
microg
L-1
)
00
05
10
15
20
25
30
500
1000
1500
Initial
30 min
5 h
1 d
2 d
5 d
8 d
50
Tratamiento no esteacuteril Analgeacutesicos
RESULTADOS AGUAS RESIDUALES DE HOSPITAL
TRATAMIENTO DE EFLUENTES
46
Cipro
floxa
cin
Oflo
xacin
Clarit
hrom
ycin
Sulfam
etho
xazo
le
Azith
rom
ycin
Met
ronida
zole
Met
ronida
zole-O
H
Trim
etho
prim
Dim
etrid
azole
Ron
idaz
ole
Co
nce
ntr
atio
n (
microg
L-1
)
00
05
10
15
20
25
30
35
40
100
150
200
250
Initial
30 min
5 h
1 d
2 d
5 d
8 d
RESULTADOS AGUAS RESIDUALES DE HOSPITAL
Tratamiento no esteacuteril Antibioacuteticos
TRATAMIENTO DE EFLUENTES
101
1-ep
oxy
CBZ
2-Hyd
roxy
CBZ
Car
bam
azep
ine
Acr
idon
e
Lora
zepa
m
Cita
lopr
am
Ven
lafaxine
Pra
vast
atin
Olanz
apine
Ser
tralin
e
Fluox
etine
Par
oxet
ine
Co
nce
ntr
atio
n (
microg
L-1
)
000
025
050
075
100
400800
120016002000
Initial
30 min
5 h
1 d
2 d
5 d
8 d
RESULTADOS AGUAS RESIDUALES DE HOSPITAL
Tratamiento no esteacuteril Faacutermacos de uso psiquiaacutetrico
TRATAMIENTO DE EFLUENTES
Ben
zotri
azole
OP2E
O
Eth
ylpa
rabe
n
Pro
pylpar
aben
BPA
OP
Con
cen
tration
(micro
g L
-1)
0
2
4
6
8
10
20
30
40
50
60
RESULTADOS AGUAS RESIDUALES DE HOSPITAL
Tratamiento no esteacuteril Compuestos disruptores endocrinos
70 eliminacioacute
TRATAMIENTO DE EFLUENTES
Famiacutelia faacutermacos Tratamiento esteacuteril Tratamiento no esteacuteril
Carga inicial (microg)
Eliminacioacuten ()
Carga inicial (microg)
Eliminacioacute ()
Analgegravesics 1475 180 993 1511 179 988 Antibiogravetics 569 69 861 239 28 908 Cafeiumlna 757 92 79 1490 177 384 EDC 124 15 813 704 84 744 Iopromida 1046 128 755 4197 498 340 Altres fagravermacs 557 68 862 177 21 863 Psiquiagravetrics 3658 447 937 108 13 954 Cantidad total 8185 100 832 8427 100 533
Tratamiento adecuado para degradar faacutermacos en efluents de hospital
Siguiente objetivo Tratamiento en continuo de efluentes
RESULTADOS AGUAS RESIDUALES DE HOSPITAL
TRATAMIENTO DE EFLUENTES
Fungal inoculated (I)
34 Non-sterile continuous treatments of ROC and VHW
Non-inoculated (NI)
Non-sterile continuous
treatments of real effluents
VHW treatment
(
) Glucose concentration
(
) COD
(
) Laccase activity
(darr) Fungal biomass partial renovation
(mdash) Glucose addition rate
2 HRT studied
Decrease in laccase activity even with partial biomass renovation
Fungal inoculated (I)
Casas et al 2013 Env Technol 34 113
Glucose 026 g g DCW d
Ammonium 12 mg g DCW d
No glucose accumulation
Need for nutrients
Previous studies in synthetic
media and sterile conditions
CRT
Blaacutenquez et al 2006 Water Res 40 1650
CRT 21 days
13 biomass renovation every 7 days
CRT of 15 days
34 Non-sterile continuous treatments of ROC and VHW
Marina Badia Fabregat December 5th 2014 PhD Thesis
Que es lo que sucede
Se muere el hongo aunque estamos renovando la
biomasa no hay suficiente hongo
No hay degradacioacuten
52
Marina Badia Fabregat December 5th 2014 PhD Thesis
VHW treatment (2)
34 Non-sterile continuous treatments of ROC and VHW
NH4+ addition
PhACs removal
Fungal inoculated (I)
Non-inoculated (NI)
(
) Wastewater (Influent)
(
) Reactor effluent
The analyses have
been performed by
34 Non-sterile continuous treatments of ROC and VHW
Microbial community assessment (DGGE)
Marina Badia Fabregat December 5th 2014 PhD Thesis
Time
34 Non-sterile continuous treatments of ROC and VHW
Trametes versicolor
Candida spp
Fusarium solani
Unknown
T versicolor survived until the end of the treatment
laccase activity is not a good indicator
ESCENARIOS DE GESTIOacuteN DE EFLUENTES DE HOSPITAL
EDAR
No eliminacioacuten
de faacutermacos
Dilucioacuten en
el efluente
urbano
Aguas
urbanas
Fong
No eliminacioacuten
de DQO
Hongo Aguas
urbanas
EDAR
HOSPITAL
Srsquoha comprovat la capacitat de T versicolor per degradar fagravermacs
Badiacutea-Fabregat et al 2014 Rodriacuteguez-Rodriacuteguez et al 2014 Cruz-Moratoacute et al 2013
Tractament en continu drsquoHWW amb T versicolor en reactor
Inconvenients al tractament drsquo
aiguumles drsquohospitals reals
- Necessitat drsquoaddicionar nutrients - Competegravencia amb bacteris
Possibles solucions Estrategravegies
- Pretractament de lrsquoefluent - Altres configuracions de reactors - Canvi en la font de carboni
Posada a punt del sistema TRH Relacioacute QRQL
Tractament en continu drsquoHWW amb T versicolor en reactor
Alternativa filtre percolador amb T versicolor pre-crescut sobre fusta
1 2 3
4
5
6
7
1 Tanc drsquoalimentacioacute 2 Tanc de mescla 3 Tanc drsquoeluents de
sortida 4 Bomba de recirculacioacute 5 Bioreactor 6 Entrada drsquoaire 7 Controlador de pH
TRH 3d
QL
QR
QL
Tractament en continu drsquoHWW amb T versicolor en reactor
Alternativa filtre percolador amb T versicolor pre-crescut sobre fusta
Desenvolupament processos
Efluent hospital
real (HWW)
Aiguumles residuals urbanes
(UWW)
Trametes versicolor
T versicolor crescut sobre fusta
Filtre percolador amb T versicolor crescut sobre fusta
Microalgues Degradacioacute a
escala Erlenmeyer Fotobioreactor FBR
Degradacioacute drsquohormones i fagravermacs per microalgues
bull Degradacioacute drsquohormones del digestat drsquoun DA dopat amb E2 i EE2 amb les algues S capricornutum i C reinhardtii creixement i degradacioacute
No efecte togravexic de les hormones sobre les algues
Utilitzacioacute de digestat de llots per creixer
S capricornutum
S capricornutum
Selenastrum
capricornutum
Chlamydomonas
reinhardtii
E2 () EE2 () E2 () EE2 ()
24h 7d 24
h
7d 24h 7d 24
h
7d
B 47 88 30 60 89 100 26 100
C 2 46 0 41 27 86 6 71
G 91 100 27 95 98 100 28 76
Degradacioacute drsquohormones i fagravermacs per microalgues
bull Identificacioacute productes de degradacioacute drsquoE2 i EE2
bull Es detecten diferents productes de degradacioacute drsquoE2 i EE2 bull Majoritagraveriament productes de fotodegradacioacute bull Alguns directament relacionats amb la biodegradacioacute per part de les algues
E2 TP1 EE2 TP2
OH
HO
O
OH
HO
OH
Toilet sewage
1st settler (1m3)
2nd settler (1m3)
Wastewater pump
Wastewater PBR inlet
1
2
3
4
5
Algaebacteria consortia
Fotobioreactor de tractament
drsquo UrbanWW despres de
decantacioacute
Volum 1000L
Semiobert
Tubs plastic transparent
Tractament drsquoUrbanWW i eliminacioacute de PhACs en FBR
100L aigua del llac
Can Borrell Lake (StCugat)
900L U WW
Plagrave drsquooperacioacute del FBR
Tractament drsquoUWW i eliminacioacute de PhACs en FBR
Estat Estacionari - PhACs - Biodiversitat
303 mgL
265 mgL
155 mgL
Irradiacioacute solar darr Temperatura darr
TSSdarr Biomassa
pH augmenta amb lrsquoactivitat fotosintegravetica (consum CO2)
pH disminueix a la nit amb la respiracioacute
Tractament drsquoUWW i eliminacioacute de PhACs en FBR
pH
Entrada - COD=365 mgL - N-NH4
+=79 mgL - PT=17 mgL
COD N-NH4
+
PT
Paragravemetre Periacuteode I Periacuteode II Periacuteode III
DQO () 83 61 41
N-NH4+ () 86 99 80
PT () 54 89 75
Eliminacioacute de nutrients
Tractament drsquoUWW i eliminacioacute de PhACs en FBR
67
Napro
xen
Ibupro
fen
Aceta
min
ophen
Salic
ylic
acid
Keto
pro
fen
Azithro
myc
in
Cip
rofloxacin
Ofloxacin
Ery
thro
myc
in
Hyd
rochlo
roth
iazid
e
Furo
sem
ide
Codein
e
Lora
zepam
Ate
nolo
l
Dilt
iazem
Alp
razola
m
Paro
xetine
Co
nce
ntr
atio
n (
ngL
)
0
2000
4000
6000
8000
10000
12000
24000
30000
36000
42000
48000
54000
60000
Outlet
Inlet
Napro
xe
n
Ibupro
fen
Ace
tam
inophen
Salic
ylic
acid
Keto
pro
fen
Azithro
myc
in
Cip
rofloxa
cin
Ofloxa
cin
Ery
thro
myc
in
Hyd
roch
loro
thia
zid
e
Furo
se
mid
e
Codein
e
Lora
zepam
Ate
nolo
l
Dilt
iazem
Alp
razola
m
Paro
xe
tine
Concentr
ation (
ngL
)
0
2000
4000
6000
8000
10000
12000
24000
30000
36000
42000
48000
54000
60000
Outlet
Inlet
Antiinflamatoris Eliminacioacute gt85
Antibiogravetics Eliminacioacute gt 67
Antidepressius Eliminacioacute gt87
β-bloquejants Eliminacioacute gt86
Altres (ngL) Diuregravetics gt44 Bloquejants de canal lent gt72
Concentratioacute PhACs entrada
Concentratioacute PhACs sortida
TRH=8 d Estat estacionari
TRH=12 d Estat estacionari
48-54 μgL
24-54 μgL
4-10 μgL
2-4 μgL
4-6 μgL
ngL
ngL
8-10 μgL
4-10 μgL
ngL
ngL
PhACs
Tractament drsquoUWW i
eliminacioacute de PhACs en FBR
Valoritzacioacute de biomassa algal mitjanccedilant pretractament enzimagravetic i DA
Digestion time (days)
0 10 20 30 40 50
Meth
ane
yie
ld (
mL C
H4g
VS
)
0
50
100
150
200
250
Time (d) vs Microalgal control
Time (d) vs T control
Time (d) vs Cellulase
Time (d) vs Mix
Mix enzimagravetic Celmiddotlulasa
Biomassa microalgal + Control
Mix enzimagravetic 217 mL CH4g VS
Celmiddotlulasa 203 mL CH4g VS
Microalgues 188 mL CH4g VS
Mix enzimagravetic millora la produccioacute de metagrave
Brou fuacutengic + microalgues Control de brou fuacutengic
Lacasa + microalgues biomassa microalgal Control de lacasa
Brou fuacutengic 210 mL CH4
Lacasa 40 mL CH4
Produccioacute de biogas amb enzims no especiacutefics
Microalgues 38 mL CH4
Produccioacute de biogas amb enzims especiacutefics
Brou fuacutengic millora la produccioacute de metagrave
Projecte de colmiddotlaboracioacute entre el Consorci per a la Gestioacute de Residus del Valles Oriental i el grup de recerca Biorem UAB (2014SGR476) dins del
marc del programa de Doctorats Industrials de la Generalitat de Catalunya
Bioremediacioacute ldquoin siturdquo drsquoaquumliacutefers contaminats per compostos
organoclorats
Projecte de colmiddotlaboracioacute entre Litoclean i el grup de recerca Biorem UAB (2014SGR476) dins del marc del programa de Doctorats
Industrials de la Generalitat de Catalunya
Decloracioacute drsquoorganoclorats mitjanccedilant bacteris dehalorespiradors
1 Tecnologia consolidada amb centenars de casos drsquoaplicacioacute amb egravexit 2 Transformacioacute de productes organoclorats togravexics a innocus 3 Compatible amb altres megravetodes de remediacioacute 4 Disminucioacute del temps de remediacioacute de lrsquoaquumliacutefer i costos associats 5 Tecnologia meacutes econogravemica que tractaments fisico-quiacutemics 6 Potencialment pot eliminar els cloroalcans a concentracions le 0005 mgL 7 Percepcioacute social
PRINCIPALS AVANTATGES BIOREMEDIACIOacute
o Marc del projecte
Aplicacioacute de metodologies de Bioremediacioacute per via anaerogravebia en tres
emplaccedilaments afectats per la presencia de compostos organoclorats Cada un drsquoaquests tres emplaccedilaments constaragrave de les seguumlents fases
bull Fase 1 anagravelisis al laboratori a) Caracteritzacioacute de lrsquoemplaccedilament b) Assaig de laboratori Microcosmos
bull Fase 2 assaig in-situ
o Fase drsquoimplantacioacute A partir dels resultats obtinguts aplicacioacute de metodologia a lrsquoemplaccedilament estudiat per part de Litoclean
PCE TCE cis DCE
Caracteriacutestiques de lrsquoemplaccedilament
bull Emplaccedilament contaminat per un abocament controlat i finit de Percloretilegrave (PCE) en una parcelmiddotla amb activitat industrial
bull Respiren compostos orgagravenics clorats i els transformen a molegravecules menys clorades
bull Anaerobis estrictes bull Es poden trobar als aquumliacutefers contaminats bull El grup Biorem UAB (2014SGR476) disposa de diferents liacutenies de cultius de
bacteris decloradors amb capacitat per detoxificar un ampli ventall drsquoorganoclorats
bull Trueba-Santiso et al 2017 Sci
Total Environ 581-582 pp 640-
648
bull Mortan et al 2017 J Hazard
Mat In press
Dhg Dehalogenimonas
Dhc Dehalococcoides
Dhb Dehalobacterium
Diclorometagrave Agravecid acegravetic Agravecid fogravermic
+ Dhb
C C
H
H
H
H
Etegrave
C C
Cl
H
Cl
H
C C
H
Cl
Cl
H
C C
H
H
H
Cl
cis- i trans- DCE VC
Dhc Dhc
Dhc
C C
Cl
Cl
Cl
H
TCE
C C
C lC l
C l C l
P C E
Dhc
PCE
C
Cl
Cl
C
Cl
Cl
H H C
Cl
Cl
C
Cl
H
H H
1122-TeCA 112-TCA
Dhg Dhg
Abiogravetic
CC
HCl
HCl
HH
12-DCA
Dhg
12-DCA
Bacteris dehalorespiradors
Les poblacions bacterianes
autogravectones poden transformar els
contaminants fins a compostos innocus
Les condicions drsquoaquests aquumliacutefers soacuten adequades per
eliminar els compostos
organoclorats amb bacteris
dehalorespiradors
1 Anagravelisi dels paragravemetres
de camp
Bioestimulacioacute
2 Deteccioacute de lrsquoactivitat
decloradora
Atenuacioacute natural
monitoritzada
Bioaugmentacioacute Fase
2
Pregunta 1a Pregunta 2a
La poblacioacute bacteriana a lrsquoaquumliacutefer
eacutes suficient per completar el proceacutes de descontaminacioacute de forma natural
Pregunta 3a
Fase 1
Cultius anaerobis i anagravelisi de metabogravelits
Mostreig drsquoaigua del pou amb
sediments fins
Preparacioacute dels cultius en cambra
anaerogravebia
Incubacioacute dels cultius en cambra
climatitzada
Anagravelisi de metabogravelits per
cromatografia de gasos Mostres de
laquumliacutefer +
Substrat orgagravenic (candidats per
bioestimulacioacute)
1 Nomeacutes mostra 2 + Metanol i etanol 3 + Producte comercial 4 + Lactat
Concentracioacute de cloroetens
2 Deteccioacute de lrsquoactivitat decloradora
Fase 1
La biodegradacioacute eacutes completa (etegrave)
La bioestimulacioacute eacutes efectiva
La decloracioacute meacutes ragravepida eacutes amb lactat
PCE
TCE
cis- DCE
CV Etegrave
trans- DCE
0
5
10
15
20
25
30
35
0 50 100 150 200
Co
nce
ntr
atio
n (
microM
)
Day
0
2
4
6
8
10
0 50 100 150 200
Day
Mostra aigua nomeacutes (control)
Mostra aigua + etanol metanol
Mostra aigua + producte comercial
Mostra aigua + lactat
Resultats per a un pou
Cultius anaerobis i anagravelisi de metabogravelits
Fase 1
0
5
10
15
20
25
30
35
0 50 100 150 200Day
+ TCE
0
10
20
30
40
50
60
70
0 50 100 150 200
Day
+ TCE
2 Deteccioacute de lrsquoactivitat decloradora
TCE
cis-DCE
trans-DCE
Cloruro de vinilo Etileno
CC
Cl
Cl Cl
Cl
PCE
CC
Cl
H H
Cl
CC
H
ClH
Cl
CC
Cl
H
H
H
CC
H
H H
H
CC
Cl
Cl H
Cl
Deteccioacute i identificacioacute dels bacteris i enzims responsables de la degradacioacute completa
Tegravecniques moleculars (PCR)
Fase 1
Dehalobacter Desulforomonas
Sulfurospirillum Geobacter Desulfitobacterium
Desulfitobacterium
Dehalococcoides
pceA
tceA tceA bvcA
vcrA
2 Deteccioacute de lrsquoactivitat decloradora
Clorur de
vinil
Etegrave
Ma
rca
do
r
C+
Dh
c
Pou
C-
Dh
c
Assaig in situ per BIOESTIMULACIOacute
Fase 2
Injeccioacute i monitoritzacioacute bull Injeccioacute drsquoestimulant segons
conclusions de lrsquoassaig de laboratori (Lactat comercial) en les concentracions de diseny
bull Injeccioacute de traccedilador (fluoresceiumlna)
PCE TCE
cis-DCE
trans-DCE
CV Ethene 0
5
10
15
20
25
30
-1 19 39 59 79
Co
nce
ntr
atio
n (
mg
L)
Day
Chlorinated ethenes Lactate and fermenting products
Well PZ-1
Lactate Pyruvate
Acetate Formate
Potencial Redox
0
1
2
3
4
5
-1 19 39 59 79
Co
nce
ntr
atio
n (
mg
L)
Day
0
500
1000
1500
2000
2500
-1 19 39 59 79Day
0
10000
20000
30000
40000
50000
60000
70000
-1 19 39 59 79Day
-100
0
100
200
300
400
500
-1 19 39 59 79
OR
P (
mV
)
Day
PZ2
82
Chlorinated ethenes Lactate and fermenting products
Well PZ-2
Direct injection of lactate (MW-PZ2) Monitoring Wells PZ2 PZ1 PZ3 MW6 PZ22 PZ6 and ProfA
Conclusions de la Fase 2 (assaig in situ)
Els resultats de la Fase 1 soacuten vagravelids per decidir quin tractament de bioremediacioacute seguir a la Fase 2
El lactat estimula la degradacioacute
bull Augmenta la velocitat de decloracioacute bull Proporciona acetat i hidrogen als bacteris bull Consumeix lrsquooxigen present bull Disminueix el potencial redox
Es confirma la presegravencia de bacteris dehalorespiradors autogravectons i actius
Es detecta degradacioacute de PCE i transformacioacute a compostos menys clorats
A partir dels resultats obtinguts durant les dues fases es dissenyaragrave i es proposaragrave lrsquoexecucioacute drsquoun proceacutes de bioremediacioacute anaerogravebia estimulada aplicant la metodologia establerta
84
Gragravecies
Grup de recerca BioremUAB (teresavicentuabcat)
Objetivo demostrar la relacioacuten entre tratamiento
(condiciones esteacuteriles) y produccioacuten enzimaacutetica
Eliminacioacuten de color (80) de lejias
negras de papelera
con Trametes versicolor
1 Efluente inicial 2 Efluente final 3 Efluente + Pellets final
1 2 3
Detoxificacioacuten de lejiacuteas negras por Phanerochaete
chrysosporium inmovilizado y pellets de Trametes
versicolor
Enzyme production (AUh)
0e+0 2e+4 4e+4 6e+4 8e+4 1e+5
Toxic
ity r
ed
uctio
n
0
1
2
3
4
5
6
Enzyme production (AUh)
0e+0 2e+4 4e+4 6e+4 8e+4 1e+5
Toxic
ity r
ed
uctio
n
0
1
2
3
4
5
6
Detoxification = AMnP 6E-05 + 08475
Detoxification = Alaccase 535E-5 + 00278
Aenzyme denotes the amount of enzyme produced (AUh) at the time
when detoxification was calculated
Correlacioacuten entre enzima extracelular y destoxificacioacuten
Ph crysosporium Relacioacuten CN para produccioacuten de MnP T versicolor Relacioacuten CN para produccioacuten de Lacasa
Pero NO correlacioacuten entre eliminacioacuten de color y produccioacuten enzimaacutetica
Enzimas extracelulares
bullEn que tipo de reacciones intervienen Oxidacioacuten hidroxilacioacuten etc bullComo atacan a las moleacuteculas Polimerizacioacuten despolimerizacioacuten rotura de enlaces rotura de anillos aromaacuteticos etchellip
Objetivo Estudio de la degradacioacuten de moleacuteculas y enzimas que intervienen
bullEstudios de degradacioacuten de colorantes textiles bullEstudios de degradacioacuten de disolventes clorados
bullEstudios de degradacioacuten de HAP
bullEstudios de degradacioacuten de contaminantes emergentes
Las aguas procedentes de la industria textil se caracterizan
Hoy en diacutea auacuten no se ha desarrollado un tratamiento bioloacutegico universal de depuracioacuten de aguas residuales textiles
Variedad de colorantes utilizados
Los colorantes son estructuras complejas poco biodegradables y muy estables
El estudio de nuevos tratamientos bioloacutegicos para estos efluentes es una opcioacuten interesante
En las EDAR los colorantes se adsorben sobre la biomasa causando problemas
LA INDUSTRIA TEXTIL y SU PROBLEMAacuteTICA AMBIENTAL
HONGOS
En los experimentos realizados se han conseguido rendimientos
de eliminacioacuten del color de hasta el 90
iquestCual es el mecanismo de eliminacioacuten del
colorante
bull bioadsorcioacuten
bull biotransformacioacuten
t inicial t final
Pelets de T versicolor + colorante Gris Lanaset G Tratamiento en discontinuo
Se ha determinado la capacidad del hongo ligninoliacutetico para degradar el colorante Gris Lanaset G (Mezcla de colorantes metaacutelicos de estructura y composicioacuten no disponible)
Biomass
Cr-dye +
Cr free
Cr-dye +
Cr free
Metal
desorption
FINAL
Cr-dye
Cr-dye +
Cr free
STEP2
Dye in biomass
Cr-dye
INITIAL
t= 0 h
Dye adsorbed
Cr-dye
Cr-dye
degradation
STEP 1
t= 1 ht= 45 d
S
O
L
I
D
P
H
A
S
E
L
I
Q
U
I
D
P
H
A
S
E
Dye
Dye
Dye
adsorption
Dye
Biomass
Cr-dye +
Cr free
Cr-dye +
Cr free
Metal
desorption
FINAL
Cr-dye
Cr-dye +
Cr free
STEP2
Dye in biomass
Cr-dye
INITIAL
t= 0 h
Dye adsorbed
Cr-dye
Cr-dye
degradation
STEP 1
t= 1 ht= 45 d
S
O
L
I
D
P
H
A
S
E
L
I
Q
U
I
D
P
H
A
S
E
Dye
Dye
Dye
adsorption
Dye
MECANISMO DE DEGRADACIOacuteN DEL COLOR
Mecanismo de degradacioacuten de colorantes por
los hongos ligninoliacuteticos
1ra etapa adsorcioacuten en la biomasa del hongo
2ordf etapa degradacioacuten intracelular
En este caso gracias al metal podemos demostrar que la
degradacioacuten tiene lugar en el interior del hongo o al menos parte
de ella
Cual es el papel del enzima extracelular
es la enzima extracelular que estamos midiendo (lacasa) la
responsable de la degradacioacuten
TRATAMIENTO COLORANTE GRIS LANASET G
DEGRADACIOacuteN DEL COLORANTE GRIS LANASET G CON TRAMETES VERSICOLOR
Medida de la enzima lacasa intracelular y extracelular
98 de eliminacioacuten de color a las 75 h
(57 debido a la adsorcioacuten Killed control)
Medio inicial (A) y final (B) del tratamiento
Peacutelets antes (B) y despueacutes del tratamiento (C) y peacutelets tentildeidos con colorante a t=1h (A)
Tiempo (h)
0 50 100 150 200 250 300
Lacasa e
xtr
acelu
lar
tota
l (U
A)
0
200
400
600
800
1000
1200
1400
1600
1800
2000
Lacasa intr
acelu
lar
tota
l (U
A)
0
40
80
120
160
200
240
280
Conc
colo
rante
(gl)
0
20
40
60
80
100
120
140
160
Conc
glu
cosa (
gl)
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
Activitat extracelular
Activitat intracelular
Colorante
Glucosa
Glu
cosa
(g
l)
Co
lora
nte
(m
gl)
DEGRADACIOacuteN DE COLORANTES TEXTILES
Antes de las 24h deteccioacuten de lacasa intracelular
Si la enzima lacasa es la responsable de la degradacion
Porque utilizar microorganismos y no enzimas
Es mas facil trabajar con enzimas que con
microorganismos
Se puede utilizar la dosis de enzima necesaria
Perohellip
Un unico enzima puede degradar todos los colorantes en un efluente
Los enzimas hasta donde llegan Degradantransformanmineralizan
Un unico enzima puede hacer lo mismo que un microorganismo que es
multienzimaacutetico
APLICACIOacuteN DEL PROCESO DE DECOLORACIOacuteN A DIFERENTES COLORANTES
RESULTADOS DE DEGRADACIOacuteN DE LOS COLORANTES AacuteCIDOS
Colorante Lanasyn Grey
(Azo complejo metaacutelico)
Alizarin Red S
(Antraquinoacutenico)
Acid Fuchsin
(Triarilmetano)
Decoloracioacuten 796 938 9998
Reduccioacuten Toxicidad 12 12 19
O
N
NH
C OEt
O
N
S
O
MeO
O
C
O
OEt
NH R
H+
Cr3+
N
N
R
OO
S O
O
Me
O
O
OH
SO3Na
NH2
SO3
C
H3C
H2N
NaO3S
NH2
SO3Na
DEGRADACIOacuteN DE COLORANTES TEXTILES
ESTUDI DEL PROCEacuteS DEGRADACIOacute DE COLORANTS TEgraveXTILS AMB EL FONG Trametes versicolor
COLORANT Trametes versicolor ENZIM 1210 UL
Nom comuacute Classificacioacute quiacutemica Decoloracioacute
24 i 100 h
Decoloracioacute
24h
Acid Fuchsin Trifenilmetagrave 98-99 28
Acid Green 16 Trifenilmetagrave 90-99 60 gt
24h
Alizarin Red S Antraquinogravenic 92-94 84
Amino Black 10 Diazo 96-99 93
Azocarmine B Quinoneimine 90-99 84
Basic Fuchsin Trifenilmetagrave 12-40 18
Brilliant Green 1 Trifenilmetagrave 55-93 90
Brilliant Green 20 Trifenilmetagrave 76-78 90
Burdeos Lanset B (mescla) 83-88 67
Gris Lanaset G (mescla) 92-98 35
Pardo Lanaset B (mescla) 64-81 60
Lanasyn Grey G Metagravelmiddotlic azoic 72-87 49
Methylene Blue Tiazina 14-28 37
Naphtol Yellow S Nitro 8-50-92 (240h) 0
Orange G Azo 97-99 87
Desactivacioacute enzimagravetica
DEGRADACIOacute DE COLORANTS comparacioacute fong vs enzim lacasa
Biodegradacioacute drsquoaltres famiacutelies de colorants
2D Graph 3
Tems (h)
0 20 40 60 80 100 120
Co
nc
en
tra
cioacute
co
lor
(mg
L)
0
20
40
60
80
100
120
140
160
Ac
tivit
at
(UL
)
0
20
40
60
80
100
120
140
Temps GLG (h) vs GLG (mgl)
Temps OG (h) vs OG (mgl)
Temps AF (h) vs AF (mgl)
Temps GLG-2 (h) vs GLG-2 (mgl)
Temps GLG (h) vs Activitat GLG (UA)
Temps OG (h) vs Activitat OG (UA)
Temps ARS (h) vs Activitat ARS (UA)
Temps GLG-2 (h) vs Activitat GLG-2 (UA) Temps ARS (h) vs ASR (mgl)
Temps AF (h) vs Activitat AF (UA)
DISCONTINUS REPETITS 24 hores
Gris Lanaset G co = 1556 mgL 946 decol
Orange G co = 1509 mgL 974 decol
Alizarin Red S co = 1425 mgL 874 decol
Acid Fuchsin co = 1370 mgL 982 decol
Gris Lanaset G co = 732 mgL 776 decol
Productes de degradacioacute del metabolisme del
fong per diferents famiacutelies de colorants
10 9 8 7 6 5 4 3 2 1 0 ppmLongitud dona (nm)
350 400 450 500 550 600 650
Absorb
agravencia
00
02
04
06
08
10
Temps 0 min
Temps 8 min
Temps 30 min
Temps 60 min
Temps 2h
Temps 4h
Temps 24h
0 min
4 h
24 h
60 min
2 h
30 min
8 min
N(CH2CH3)2
N(CH2CH3)2
BG1
CO2HCO2H
N(CH2CH3)2
CH3CHO
CH3CH(OH)2
CH3CO2H
NH(CH3CH2)2
+
SO4H-
Brilliant Green 1
N(CH2CH3)2
N(CH2CH3)2
BG1
CO2HCO2H
N(CH2CH3)2
CH3CHO
CH3CH(OH)2
CH3CO2H
NH(CH3CH2)2
+
SO4H-
N(CH2CH3)2
N(CH2CH3)2
BG1
CO2HCO2H
N(CH2CH3)2
CH3CHO
CH3CH(OH)2
CH3CO2H
NH(CH3CH2)2
+
SO4H-
NH(CH2CH3)2 + +
EL FONG EacuteS CAPACcedil DE DEGRADAR AgraveCID BENZOIC en 24 hores
H-RMN en liacutenea
Orange G
NH2CH2N
NH2
No subproductes
Acid Fuchsin
WRF
Citocromo P450
2 Lacasas
Lignina peroxidasa
Peroxidasa versaacutetil
MnP
1 Pero
xidasas
Enzimas modificadoras de lignina
Trametes versicolor
Enzimas extracelulares Enzimas intracelulares
Hidroxilacioacuten
Epoxidacioacuten
Reduccioacuten Desalquilacioacuten
Oxigenacioacuten
Ruptura C-C
Desmetilacioacuten
Hidroxilacioacuten Dipolimerizacioacuten fenoles
Oxidacioacuten alcoholes
El mecanismo de degradacioacuten de algunos contaminantes no esta ligado a la produccioacuten de los enzimas extracelulares sino al sistema intracelular Cytocromo P450 monooxigenasa
Identificacioacuten gen cyt P450 en P chrysosporium 1997 y en T versicolor 2002
Objetivo desarrollo de proceso
Reactor fludizado por pulsos de aire
Fong en forma de pegravelmiddotlets Biomassa fluiumlditzada per polsos drsquoaire Tordf ograveptima fong 25ordmC pH ograveptim fong 45 Nutrients (CN) y micronutrients Avaluacioacute activitat fuacutengica enzim lacasa Condicions esterils
Temps (d)
0 5 10 15 20
Glu
cosa
(gl)
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
Laca
sa (
UA
l)
0
250
500
750
1000
1250
1500
1750
2000
2250
Reducc
ioacute d
e c
olo
r (
)
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
Glucosa
Lacasa
Reduccioacute de color
TRH (h)
0 20 40 60 80 100 120
mg G
LG e
limin
ats
lmiddoth
0
5
10
15
20
25
30
Experimental
Normativa
Efecte del TRH
TRH 48 h
Temps (d)
0 5 10 15 20 25 30 35 40 45
Glu
cosa
(gl)
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
Laca
sa (
UA
l)
0
250
500
750
1000
1250
1500
1750
2000
2250
Reducc
ioacute d
e c
olo
r (
)
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
Glucosa
Lacasa
Reduccioacute de color
0
20
40
60
80
100
0 7 14 21 28 35 42 49 56 63P
erc
en
tatg
e d
e b
iom
as
sa
()
Temps (d)
gt42 dies
35 dies
28 dies
21 dies
14 dies
7 dies
0 dies
Estrategravegia purga i renovacioacute 13 de la
biomassa cada 7 dies
TRC 21 dies
decoloracions gt 90
distribucioacute drsquoedats constant
82 biomassa amb lt28 dies
Pegraverdua morfologiacutea dels pegravelmiddotlets lisis celmiddotlular
Tiempo (d)0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110
Glu
cosa
(gl)
0
1
2
3
4
5
6
7
8
Laca
sa (
UA
l)
0
500
1000
1500
2000
2500
3000
3500
4000
4500
5000
5500
Reducc
ioacuten d
e c
olo
r (
)
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
10068 525 59 72 4848
- Renovar la biomassa - Ni macro ni micronutrients - Glucosa qualitat industrial - Colorant no estegraveril
Formulacioacute del medi de cultiu
Seleccioacute del bioreactor
Escalat
Escalat de la produccioacute de biomassa
Produccioacute de pegravelmiddotlets clagravessica
Coll drsquoampolla
Cost medi (extracte de malta)
Limitacioacute en la produccioacute a escala Erlenmeyer
Objectius
Morfologia en forma de pelmiddotlets
Mida plusmn 3mm
Pasos experimentals
40 x
Biomassa gt 3 g DCWmiddotl-1
Morfologia adequada
280
598 0
50
100
150
200
250
300
Malt extract Defined medium
Co
st (
euromiddotK
g-1) Reduccioacute de cost 98
Escalat de la produccioacute de biomassa
La enzima lacasa es uno de los principales
catalizadores de la biodegradacioacuten pero no el uacutenico
responsable
El hongo degrada casi todos los colorantes
(algunos si estan en concentraciones subtoacutexicas)
La monitorizacioacuten de la produccioacuten enzimaacutetica y
consumo de glucosa son buenos indicadores de la
actividad metaboacutelica del hongo hay que
suministrar nutrientes para mantener la actividad
enzimaacutetica
El hongo puede degradar metabolitos resultantes
de la degradacioacuten que el enzima lacasa no puede
degradar
Algunas conclusiones
Porque utilizar microorganismos y no enzimas
si es mucho mas facil dosificar enzimas
los efluentes a tratar (liacutequidos o soacutelidos) contienen
una mezcla muy compleja de contaminantes no
podemos optimizar ni el enzima ni las condiciones
es difiacutecil que un enzima pueda degradar todos los
contaminantes presentes
en muchos casos los enzimas solo realizan un paso
de la transformacioacuten y se pueden formar TPs toacutexicos
o no biodegradables
el microorganismo es un sistema multienzimaacutetico
2010 20151985 1990 1995 2000 2005
Cronograma de los trabajos publicados en relacioacuten a biodegradacioacuten de contaminantes por hongos en medio liacutequido
Contaminantes emergentes
Pesticidas (DDT amp DDE)
PCBs HAPs Disolventes clorados
AR de produccioacuten Aceite de oliva
AR de la induacutestria del papel
Retardantes de llama (Bromados)
Faacutermacos
Filtros solares UV
Deteccioacuten faacutermacos en medio ambient
Colorantes sinteacuteticos Explosivos
TNT y nitroglicerina
AR de la industria textil
ASPECTOS GENERALES
A que se llama contaminantes emergentes
Productos considerados contaminantes actualmente pero no en el pasado presentes de forma constante en el medio ambiente a bajas concentraciones provocando problemas en el ecosistema y pendientes de ser regulados en un futuro proacuteximo
Entre ellos se incluyen los faacutermacos drogas de abuso productos asociados a la higiene y cuidado corporal retardantes de llama plaguicidashellip Caracteriacutesticas
alto consumo acumulacioacuten en el medio y organismos potencial disruptor endocrino toxicidadhellip
DEGRADACIOacuteN DE CONTAMINANTES EMERGENTES
EDAR
Mezcla de ldquocontaminantes emergentesrdquo
metabolitos
substancias conjugadas
EXCRECIOacuteNVERTIDO
Retenidos en los lodos
inalterados
transformados
Mineralizados
Transformados
Inalterados
Presencia en aguas subterraneas superficiales y
sedimentos
Presencia en suelos
efluente
influente
DEGRADACIOacuteN DE CONTAMINANTES EMERGENTES
bull 2005 la mayoriacutea de estudios realizados se centran en ndash Puesta a punto de meacutetodos analiacuteticos
ndash Deteccioacuten en aguas superficiales y subterraacuteneas
ndash Deteccioacuten en sistemas de tratamiento convencionales (EDARs)
ndash Deteccioacuten en efluentes de hospitales
bull Algunos estudios de degradacioacuten por bacterias en efluentes
bull Escasos (ninguno) estudios de degradacioacuten en lodos
DEGRADACIOacuteN DE CONTAMINANTES EMERGENTES
HONGOS
Cual es el principal problema que presenta estudiar su degradacioacuten
Las bajas concentraciones en que se encuentran y el
hecho de estar en matrices muy complejas dificulta
su deteccioacuten y cuantificacioacuten
Aplicacioacuten en matrices liquidas y soacutelidas
Matrices liacutequidas
Aguas residuales de hospital
Aguas residuales de la Vila Universitaria
Concentrado de un proceso de membranas
Aguas de un hospital veterinario
Matrices solidas
Lodos de depuradoras urbanas
Lodos de reactor MBR
37 Verlicchi et al J hydrology 2010 also WST 2010
erythromycin (antibiotic)
Iopromide (ICM)
ifosfamide (cytostatic)
Ibuprofen (analgesic)
Glucose
Therapeutic classes contrast media (ICM) heavy metals in a hospital effluentndash Comparison with an urban effluent
Hospital effluent Mean value
Urban effluent Mean value
Degradacioacuten de faacutermacos modelo e identificacioacuten de productos de transformacioacuten en condiciones esteacuteriles
Nos permite demostrar que el hongo es
el responsable de la degradacioacuten
Tratamiento de efluentes reales en condiciones no esteacuteriles Cuantificacioacuten de la eliminacioacuten de faacutermacos y ecotoxicidad
Tratamiento de efluentes por hongos Degradacioacuten de faacutermacos
38
EXPERIMENTOS IN VIVO PARA CUANTIFICAR DEGRADACIOacuteN
EXPERIMENTOS PARA DETERMINAR EL PAPEL DE LOS ENZIMAS
- In vitro Lacasa comercial
- In vivo Inhibidores del citocrom P450 (1-aminobenzotriazole)
ESTUDIO DE LA TOXICIDAD (Microtox regTest )
- Bacteria bioluminescente V ficheri
- EC50 a los 15 min Concentracioacuten que disminuye la luz emitida por la bacteria al 50
- Cuanto mas alta sea la EC50 menor es la toxicidad
ANAgraveLISIS DE FAgraveRMACOS EXTRACCIOacuteN EN FASE SOacuteLIDA i HPLC
IDENTIFICACIOacuteN DE SUBPRODUCTOS Servei RMN-UAB
(Medio + contaminante) (Medio + contaminante+ hongo inactivado)
Adsorcioacuten Degradacioacuten miacutenima
DEGRADACIOacuteN DE FAacuteRMACOS INDIVIDUALES
EC50
50
Cultiu en placa
Inoculacioacute dels Erlenmeyers
per a lrsquoobtencioacute de miceliObtencioacute del miceli
Homogeneiumltzacioacute amb NaCl 08 11 (vv)
Solucioacute stock de miceli
Inoculacioacute dels Erlenmeyers per lrsquoobtencioacute de pegravelmiddotletsObtencioacute de pegravelmiddotlets
Solucioacute stock de pegravelmiddotlets
7 dies6 dies
5 dies
inogravecul
Inoculacioacute del reactor
Cultiu en placa
Inoculacioacute dels Erlenmeyers
per a lrsquoobtencioacute de miceliObtencioacute del miceli
Homogeneiumltzacioacute amb NaCl 08 11 (vv)
Solucioacute stock de miceli
Inoculacioacute dels Erlenmeyers per lrsquoobtencioacute de pegravelmiddotletsObtencioacute de pegravelmiddotlets
Solucioacute stock de pegravelmiddotlets
7 dies6 dies
5 dies
inogravecul
Inoculacioacute del reactor
Cultiu en placa
Inoculacioacute dels Erlenmeyers
per a lrsquoobtencioacute de miceliObtencioacute del miceli
Homogeneiumltzacioacute amb NaCl 08 11 (vv)
Solucioacute stock de miceli
Inoculacioacute dels Erlenmeyers per lrsquoobtencioacute de pegravelmiddotletsObtencioacute de pegravelmiddotlets
Solucioacute stock de pegravelmiddotlets
7 dies6 dies
5 dies
inogravecul
Inoculacioacute del reactor
Cultiu en placa
Inoculacioacute dels Erlenmeyers
per a lrsquoobtencioacute de miceliObtencioacute del miceli
Homogeneiumltzacioacute amb NaCl 08 11 (vv)
Solucioacute stock de miceli
Inoculacioacute dels Erlenmeyers per lrsquoobtencioacute de pegravelmiddotletsObtencioacute de pegravelmiddotlets
Solucioacute stock de pegravelmiddotlets
7 dies6 dies
5 dies
inogravecul
Inoculacioacute del reactor
Cultiu en placa
Inoculacioacute dels Erlenmeyers
per a lrsquoobtencioacute de miceliObtencioacute del miceli
Homogeneiumltzacioacute amb NaCl 08 11 (vv)
Solucioacute stock de miceli
Inoculacioacute dels Erlenmeyers per lrsquoobtencioacute de pegravelmiddotletsObtencioacute de pegravelmiddotlets
Solucioacute stock de pegravelmiddotlets
7 dies6 dies
5 dies
inogravecul
Inoculacioacute del reactor
Cultiu en placa
Inoculacioacute dels Erlenmeyers
per a lrsquoobtencioacute de miceliObtencioacute del miceli
Homogeneiumltzacioacute amb NaCl 08 11 (vv)
Solucioacute stock de miceli
Inoculacioacute dels Erlenmeyers per lrsquoobtencioacute de pegravelmiddotletsObtencioacute de pegravelmiddotlets
Solucioacute stock de pegravelmiddotlets
7 dies6 dies
5 dies
inogravecul
Inoculacioacute del reactor
Control abioacutetico Control inactivado Experimental (Medio + contaminante+hongo activo)
Idaea-CSIC ICRA
Ketoprofeno
Eliminacioacute del 100
Metabolits hidroxilats
Perfil de concentracioacute de subproductes del ketoprofen
DEGRADACIOacuteN DE FAacuteRMACOS MODELO
IOPROMIDE degradation in Erlenmeyer flasks by
T versicolor pellets Time course degradation of Iopromide
added at approximately 12 mg L-1 Symbols non-inoculated controls ()
experimental cultures () heat-killed
controls () glucose () and laccase
activity (loz)
62 degradation is
observed after 7days of
exposure and remains
constant until the end of
the experiment
Toxicity by Microtox bioassay
Time EC50 ()
Non-biotic control 2
15min 2
8h 1
1d 43
4d 66
7d 87
12d 110
High toxicity at initial time
(EC50 2) Toxicity decreases
over time
Gros et al 2014 Water Research
Degradacioacuten de farmacos en aguas residuales
en bioreactor
CONDITIONS
Sterile effluent
No sterile
Batch
Continuous
Nutrients addition
Non-nutrients addition
Fluidized bed bioreactors 15
and 10 L
Air pulses
T versicolor in form of pellets
pH (45) and temperature (25ordmC)
control
MONITORING
Pharmaceuticals degradation
Acute toxicity (Microtox)
Laccase glucose etc
101
1-ep
oxyC
BZ
2-Hyd
roxy
CBZ
Cipro
floxa
cin
50
100
150
200
250
Inicial
15 min
6 h
1 d
2 d
5 d
8 d
Cef
alex
in
Ibup
rofe
n
Aceta
minop
hen
Azitro
micin
1
2
3
4
Ketop
rofe
n
Propr
anolol
Cita
lopr
am
Car
bamaz
epine
Acridon
e
Con
cen
tracioacute
(micro
g L
-1)
000
003
006
009
012
RESULTADOS AGUAS RESIDUALES URBANAS (Vila Universitaria de la UAB)
Tratamiento no esteril en batch
Eliminacioacuten completa del 70 de los faacutermacos detectados
Inicial
15 min
6 h
1 d
2 d
5 d
8 d
TRATAMIENTO DE EFLUENTES
Comparacioacuten de la eliminacioacuten de los faacutermacos por el
hongo versus lodos activados (bibliografia)
Grup Fagravermac Concentracioacute
(microg L-1)
Eliminacioacute estegraveril
()
Eliminacioacute no estegraveril
()
Eliminacioacute per llots activats
() Analgegravesics Acetaminofen 387 100 100 82-99
Ibuprofen 1261 100 100 82-99 Ketoprofen lt048 35 100 lt50 Codeina 002 100 - lt82 Antibiogravetics Azitromicin 431 - 100 lt40
Ciprofloxacin 8471 - 35 50-96 (adsorcioacute) Cefalexin 059 - -51 96 β-blockers Propanolol 006 - 100 59-70 Psiquiatrics Carbamazepina 07 -37 Augmenta lt20 Augmenta
1011- epoxy CBZ 755 100 79 - 2-Hydroxy CBZ 1638 46 100 -
Acridone 101 100 Augmenta - Citalopram 01 100 100 -
RESULTADOS AGUAS RESIDUALES URBANAS
TRATAMIENTO DE EFLUENTES
Porcentajes de eliminacioacuten superiores en el tratamiento por hongos
Problema cuantificacioacuten inicial de carbamazepina conjugacioacuten
Ace
tam
inop
hen
Ibup
rofen
Ket
opro
fen
Nap
roxe
n
Salicylic a
cid
Cod
eine
Phe
nazo
ne
Dex
amet
haso
ne
Diclofena
c
Piro
xica
m
Co
nce
ntr
atio
n (
microg
L-1
)
00
05
10
15
20
25
30
500
1000
1500
Initial
30 min
5 h
1 d
2 d
5 d
8 d
50
Tratamiento no esteacuteril Analgeacutesicos
RESULTADOS AGUAS RESIDUALES DE HOSPITAL
TRATAMIENTO DE EFLUENTES
46
Cipro
floxa
cin
Oflo
xacin
Clarit
hrom
ycin
Sulfam
etho
xazo
le
Azith
rom
ycin
Met
ronida
zole
Met
ronida
zole-O
H
Trim
etho
prim
Dim
etrid
azole
Ron
idaz
ole
Co
nce
ntr
atio
n (
microg
L-1
)
00
05
10
15
20
25
30
35
40
100
150
200
250
Initial
30 min
5 h
1 d
2 d
5 d
8 d
RESULTADOS AGUAS RESIDUALES DE HOSPITAL
Tratamiento no esteacuteril Antibioacuteticos
TRATAMIENTO DE EFLUENTES
101
1-ep
oxy
CBZ
2-Hyd
roxy
CBZ
Car
bam
azep
ine
Acr
idon
e
Lora
zepa
m
Cita
lopr
am
Ven
lafaxine
Pra
vast
atin
Olanz
apine
Ser
tralin
e
Fluox
etine
Par
oxet
ine
Co
nce
ntr
atio
n (
microg
L-1
)
000
025
050
075
100
400800
120016002000
Initial
30 min
5 h
1 d
2 d
5 d
8 d
RESULTADOS AGUAS RESIDUALES DE HOSPITAL
Tratamiento no esteacuteril Faacutermacos de uso psiquiaacutetrico
TRATAMIENTO DE EFLUENTES
Ben
zotri
azole
OP2E
O
Eth
ylpa
rabe
n
Pro
pylpar
aben
BPA
OP
Con
cen
tration
(micro
g L
-1)
0
2
4
6
8
10
20
30
40
50
60
RESULTADOS AGUAS RESIDUALES DE HOSPITAL
Tratamiento no esteacuteril Compuestos disruptores endocrinos
70 eliminacioacute
TRATAMIENTO DE EFLUENTES
Famiacutelia faacutermacos Tratamiento esteacuteril Tratamiento no esteacuteril
Carga inicial (microg)
Eliminacioacuten ()
Carga inicial (microg)
Eliminacioacute ()
Analgegravesics 1475 180 993 1511 179 988 Antibiogravetics 569 69 861 239 28 908 Cafeiumlna 757 92 79 1490 177 384 EDC 124 15 813 704 84 744 Iopromida 1046 128 755 4197 498 340 Altres fagravermacs 557 68 862 177 21 863 Psiquiagravetrics 3658 447 937 108 13 954 Cantidad total 8185 100 832 8427 100 533
Tratamiento adecuado para degradar faacutermacos en efluents de hospital
Siguiente objetivo Tratamiento en continuo de efluentes
RESULTADOS AGUAS RESIDUALES DE HOSPITAL
TRATAMIENTO DE EFLUENTES
Fungal inoculated (I)
34 Non-sterile continuous treatments of ROC and VHW
Non-inoculated (NI)
Non-sterile continuous
treatments of real effluents
VHW treatment
(
) Glucose concentration
(
) COD
(
) Laccase activity
(darr) Fungal biomass partial renovation
(mdash) Glucose addition rate
2 HRT studied
Decrease in laccase activity even with partial biomass renovation
Fungal inoculated (I)
Casas et al 2013 Env Technol 34 113
Glucose 026 g g DCW d
Ammonium 12 mg g DCW d
No glucose accumulation
Need for nutrients
Previous studies in synthetic
media and sterile conditions
CRT
Blaacutenquez et al 2006 Water Res 40 1650
CRT 21 days
13 biomass renovation every 7 days
CRT of 15 days
34 Non-sterile continuous treatments of ROC and VHW
Marina Badia Fabregat December 5th 2014 PhD Thesis
Que es lo que sucede
Se muere el hongo aunque estamos renovando la
biomasa no hay suficiente hongo
No hay degradacioacuten
52
Marina Badia Fabregat December 5th 2014 PhD Thesis
VHW treatment (2)
34 Non-sterile continuous treatments of ROC and VHW
NH4+ addition
PhACs removal
Fungal inoculated (I)
Non-inoculated (NI)
(
) Wastewater (Influent)
(
) Reactor effluent
The analyses have
been performed by
34 Non-sterile continuous treatments of ROC and VHW
Microbial community assessment (DGGE)
Marina Badia Fabregat December 5th 2014 PhD Thesis
Time
34 Non-sterile continuous treatments of ROC and VHW
Trametes versicolor
Candida spp
Fusarium solani
Unknown
T versicolor survived until the end of the treatment
laccase activity is not a good indicator
ESCENARIOS DE GESTIOacuteN DE EFLUENTES DE HOSPITAL
EDAR
No eliminacioacuten
de faacutermacos
Dilucioacuten en
el efluente
urbano
Aguas
urbanas
Fong
No eliminacioacuten
de DQO
Hongo Aguas
urbanas
EDAR
HOSPITAL
Srsquoha comprovat la capacitat de T versicolor per degradar fagravermacs
Badiacutea-Fabregat et al 2014 Rodriacuteguez-Rodriacuteguez et al 2014 Cruz-Moratoacute et al 2013
Tractament en continu drsquoHWW amb T versicolor en reactor
Inconvenients al tractament drsquo
aiguumles drsquohospitals reals
- Necessitat drsquoaddicionar nutrients - Competegravencia amb bacteris
Possibles solucions Estrategravegies
- Pretractament de lrsquoefluent - Altres configuracions de reactors - Canvi en la font de carboni
Posada a punt del sistema TRH Relacioacute QRQL
Tractament en continu drsquoHWW amb T versicolor en reactor
Alternativa filtre percolador amb T versicolor pre-crescut sobre fusta
1 2 3
4
5
6
7
1 Tanc drsquoalimentacioacute 2 Tanc de mescla 3 Tanc drsquoeluents de
sortida 4 Bomba de recirculacioacute 5 Bioreactor 6 Entrada drsquoaire 7 Controlador de pH
TRH 3d
QL
QR
QL
Tractament en continu drsquoHWW amb T versicolor en reactor
Alternativa filtre percolador amb T versicolor pre-crescut sobre fusta
Desenvolupament processos
Efluent hospital
real (HWW)
Aiguumles residuals urbanes
(UWW)
Trametes versicolor
T versicolor crescut sobre fusta
Filtre percolador amb T versicolor crescut sobre fusta
Microalgues Degradacioacute a
escala Erlenmeyer Fotobioreactor FBR
Degradacioacute drsquohormones i fagravermacs per microalgues
bull Degradacioacute drsquohormones del digestat drsquoun DA dopat amb E2 i EE2 amb les algues S capricornutum i C reinhardtii creixement i degradacioacute
No efecte togravexic de les hormones sobre les algues
Utilitzacioacute de digestat de llots per creixer
S capricornutum
S capricornutum
Selenastrum
capricornutum
Chlamydomonas
reinhardtii
E2 () EE2 () E2 () EE2 ()
24h 7d 24
h
7d 24h 7d 24
h
7d
B 47 88 30 60 89 100 26 100
C 2 46 0 41 27 86 6 71
G 91 100 27 95 98 100 28 76
Degradacioacute drsquohormones i fagravermacs per microalgues
bull Identificacioacute productes de degradacioacute drsquoE2 i EE2
bull Es detecten diferents productes de degradacioacute drsquoE2 i EE2 bull Majoritagraveriament productes de fotodegradacioacute bull Alguns directament relacionats amb la biodegradacioacute per part de les algues
E2 TP1 EE2 TP2
OH
HO
O
OH
HO
OH
Toilet sewage
1st settler (1m3)
2nd settler (1m3)
Wastewater pump
Wastewater PBR inlet
1
2
3
4
5
Algaebacteria consortia
Fotobioreactor de tractament
drsquo UrbanWW despres de
decantacioacute
Volum 1000L
Semiobert
Tubs plastic transparent
Tractament drsquoUrbanWW i eliminacioacute de PhACs en FBR
100L aigua del llac
Can Borrell Lake (StCugat)
900L U WW
Plagrave drsquooperacioacute del FBR
Tractament drsquoUWW i eliminacioacute de PhACs en FBR
Estat Estacionari - PhACs - Biodiversitat
303 mgL
265 mgL
155 mgL
Irradiacioacute solar darr Temperatura darr
TSSdarr Biomassa
pH augmenta amb lrsquoactivitat fotosintegravetica (consum CO2)
pH disminueix a la nit amb la respiracioacute
Tractament drsquoUWW i eliminacioacute de PhACs en FBR
pH
Entrada - COD=365 mgL - N-NH4
+=79 mgL - PT=17 mgL
COD N-NH4
+
PT
Paragravemetre Periacuteode I Periacuteode II Periacuteode III
DQO () 83 61 41
N-NH4+ () 86 99 80
PT () 54 89 75
Eliminacioacute de nutrients
Tractament drsquoUWW i eliminacioacute de PhACs en FBR
67
Napro
xen
Ibupro
fen
Aceta
min
ophen
Salic
ylic
acid
Keto
pro
fen
Azithro
myc
in
Cip
rofloxacin
Ofloxacin
Ery
thro
myc
in
Hyd
rochlo
roth
iazid
e
Furo
sem
ide
Codein
e
Lora
zepam
Ate
nolo
l
Dilt
iazem
Alp
razola
m
Paro
xetine
Co
nce
ntr
atio
n (
ngL
)
0
2000
4000
6000
8000
10000
12000
24000
30000
36000
42000
48000
54000
60000
Outlet
Inlet
Napro
xe
n
Ibupro
fen
Ace
tam
inophen
Salic
ylic
acid
Keto
pro
fen
Azithro
myc
in
Cip
rofloxa
cin
Ofloxa
cin
Ery
thro
myc
in
Hyd
roch
loro
thia
zid
e
Furo
se
mid
e
Codein
e
Lora
zepam
Ate
nolo
l
Dilt
iazem
Alp
razola
m
Paro
xe
tine
Concentr
ation (
ngL
)
0
2000
4000
6000
8000
10000
12000
24000
30000
36000
42000
48000
54000
60000
Outlet
Inlet
Antiinflamatoris Eliminacioacute gt85
Antibiogravetics Eliminacioacute gt 67
Antidepressius Eliminacioacute gt87
β-bloquejants Eliminacioacute gt86
Altres (ngL) Diuregravetics gt44 Bloquejants de canal lent gt72
Concentratioacute PhACs entrada
Concentratioacute PhACs sortida
TRH=8 d Estat estacionari
TRH=12 d Estat estacionari
48-54 μgL
24-54 μgL
4-10 μgL
2-4 μgL
4-6 μgL
ngL
ngL
8-10 μgL
4-10 μgL
ngL
ngL
PhACs
Tractament drsquoUWW i
eliminacioacute de PhACs en FBR
Valoritzacioacute de biomassa algal mitjanccedilant pretractament enzimagravetic i DA
Digestion time (days)
0 10 20 30 40 50
Meth
ane
yie
ld (
mL C
H4g
VS
)
0
50
100
150
200
250
Time (d) vs Microalgal control
Time (d) vs T control
Time (d) vs Cellulase
Time (d) vs Mix
Mix enzimagravetic Celmiddotlulasa
Biomassa microalgal + Control
Mix enzimagravetic 217 mL CH4g VS
Celmiddotlulasa 203 mL CH4g VS
Microalgues 188 mL CH4g VS
Mix enzimagravetic millora la produccioacute de metagrave
Brou fuacutengic + microalgues Control de brou fuacutengic
Lacasa + microalgues biomassa microalgal Control de lacasa
Brou fuacutengic 210 mL CH4
Lacasa 40 mL CH4
Produccioacute de biogas amb enzims no especiacutefics
Microalgues 38 mL CH4
Produccioacute de biogas amb enzims especiacutefics
Brou fuacutengic millora la produccioacute de metagrave
Projecte de colmiddotlaboracioacute entre el Consorci per a la Gestioacute de Residus del Valles Oriental i el grup de recerca Biorem UAB (2014SGR476) dins del
marc del programa de Doctorats Industrials de la Generalitat de Catalunya
Bioremediacioacute ldquoin siturdquo drsquoaquumliacutefers contaminats per compostos
organoclorats
Projecte de colmiddotlaboracioacute entre Litoclean i el grup de recerca Biorem UAB (2014SGR476) dins del marc del programa de Doctorats
Industrials de la Generalitat de Catalunya
Decloracioacute drsquoorganoclorats mitjanccedilant bacteris dehalorespiradors
1 Tecnologia consolidada amb centenars de casos drsquoaplicacioacute amb egravexit 2 Transformacioacute de productes organoclorats togravexics a innocus 3 Compatible amb altres megravetodes de remediacioacute 4 Disminucioacute del temps de remediacioacute de lrsquoaquumliacutefer i costos associats 5 Tecnologia meacutes econogravemica que tractaments fisico-quiacutemics 6 Potencialment pot eliminar els cloroalcans a concentracions le 0005 mgL 7 Percepcioacute social
PRINCIPALS AVANTATGES BIOREMEDIACIOacute
o Marc del projecte
Aplicacioacute de metodologies de Bioremediacioacute per via anaerogravebia en tres
emplaccedilaments afectats per la presencia de compostos organoclorats Cada un drsquoaquests tres emplaccedilaments constaragrave de les seguumlents fases
bull Fase 1 anagravelisis al laboratori a) Caracteritzacioacute de lrsquoemplaccedilament b) Assaig de laboratori Microcosmos
bull Fase 2 assaig in-situ
o Fase drsquoimplantacioacute A partir dels resultats obtinguts aplicacioacute de metodologia a lrsquoemplaccedilament estudiat per part de Litoclean
PCE TCE cis DCE
Caracteriacutestiques de lrsquoemplaccedilament
bull Emplaccedilament contaminat per un abocament controlat i finit de Percloretilegrave (PCE) en una parcelmiddotla amb activitat industrial
bull Respiren compostos orgagravenics clorats i els transformen a molegravecules menys clorades
bull Anaerobis estrictes bull Es poden trobar als aquumliacutefers contaminats bull El grup Biorem UAB (2014SGR476) disposa de diferents liacutenies de cultius de
bacteris decloradors amb capacitat per detoxificar un ampli ventall drsquoorganoclorats
bull Trueba-Santiso et al 2017 Sci
Total Environ 581-582 pp 640-
648
bull Mortan et al 2017 J Hazard
Mat In press
Dhg Dehalogenimonas
Dhc Dehalococcoides
Dhb Dehalobacterium
Diclorometagrave Agravecid acegravetic Agravecid fogravermic
+ Dhb
C C
H
H
H
H
Etegrave
C C
Cl
H
Cl
H
C C
H
Cl
Cl
H
C C
H
H
H
Cl
cis- i trans- DCE VC
Dhc Dhc
Dhc
C C
Cl
Cl
Cl
H
TCE
C C
C lC l
C l C l
P C E
Dhc
PCE
C
Cl
Cl
C
Cl
Cl
H H C
Cl
Cl
C
Cl
H
H H
1122-TeCA 112-TCA
Dhg Dhg
Abiogravetic
CC
HCl
HCl
HH
12-DCA
Dhg
12-DCA
Bacteris dehalorespiradors
Les poblacions bacterianes
autogravectones poden transformar els
contaminants fins a compostos innocus
Les condicions drsquoaquests aquumliacutefers soacuten adequades per
eliminar els compostos
organoclorats amb bacteris
dehalorespiradors
1 Anagravelisi dels paragravemetres
de camp
Bioestimulacioacute
2 Deteccioacute de lrsquoactivitat
decloradora
Atenuacioacute natural
monitoritzada
Bioaugmentacioacute Fase
2
Pregunta 1a Pregunta 2a
La poblacioacute bacteriana a lrsquoaquumliacutefer
eacutes suficient per completar el proceacutes de descontaminacioacute de forma natural
Pregunta 3a
Fase 1
Cultius anaerobis i anagravelisi de metabogravelits
Mostreig drsquoaigua del pou amb
sediments fins
Preparacioacute dels cultius en cambra
anaerogravebia
Incubacioacute dels cultius en cambra
climatitzada
Anagravelisi de metabogravelits per
cromatografia de gasos Mostres de
laquumliacutefer +
Substrat orgagravenic (candidats per
bioestimulacioacute)
1 Nomeacutes mostra 2 + Metanol i etanol 3 + Producte comercial 4 + Lactat
Concentracioacute de cloroetens
2 Deteccioacute de lrsquoactivitat decloradora
Fase 1
La biodegradacioacute eacutes completa (etegrave)
La bioestimulacioacute eacutes efectiva
La decloracioacute meacutes ragravepida eacutes amb lactat
PCE
TCE
cis- DCE
CV Etegrave
trans- DCE
0
5
10
15
20
25
30
35
0 50 100 150 200
Co
nce
ntr
atio
n (
microM
)
Day
0
2
4
6
8
10
0 50 100 150 200
Day
Mostra aigua nomeacutes (control)
Mostra aigua + etanol metanol
Mostra aigua + producte comercial
Mostra aigua + lactat
Resultats per a un pou
Cultius anaerobis i anagravelisi de metabogravelits
Fase 1
0
5
10
15
20
25
30
35
0 50 100 150 200Day
+ TCE
0
10
20
30
40
50
60
70
0 50 100 150 200
Day
+ TCE
2 Deteccioacute de lrsquoactivitat decloradora
TCE
cis-DCE
trans-DCE
Cloruro de vinilo Etileno
CC
Cl
Cl Cl
Cl
PCE
CC
Cl
H H
Cl
CC
H
ClH
Cl
CC
Cl
H
H
H
CC
H
H H
H
CC
Cl
Cl H
Cl
Deteccioacute i identificacioacute dels bacteris i enzims responsables de la degradacioacute completa
Tegravecniques moleculars (PCR)
Fase 1
Dehalobacter Desulforomonas
Sulfurospirillum Geobacter Desulfitobacterium
Desulfitobacterium
Dehalococcoides
pceA
tceA tceA bvcA
vcrA
2 Deteccioacute de lrsquoactivitat decloradora
Clorur de
vinil
Etegrave
Ma
rca
do
r
C+
Dh
c
Pou
C-
Dh
c
Assaig in situ per BIOESTIMULACIOacute
Fase 2
Injeccioacute i monitoritzacioacute bull Injeccioacute drsquoestimulant segons
conclusions de lrsquoassaig de laboratori (Lactat comercial) en les concentracions de diseny
bull Injeccioacute de traccedilador (fluoresceiumlna)
PCE TCE
cis-DCE
trans-DCE
CV Ethene 0
5
10
15
20
25
30
-1 19 39 59 79
Co
nce
ntr
atio
n (
mg
L)
Day
Chlorinated ethenes Lactate and fermenting products
Well PZ-1
Lactate Pyruvate
Acetate Formate
Potencial Redox
0
1
2
3
4
5
-1 19 39 59 79
Co
nce
ntr
atio
n (
mg
L)
Day
0
500
1000
1500
2000
2500
-1 19 39 59 79Day
0
10000
20000
30000
40000
50000
60000
70000
-1 19 39 59 79Day
-100
0
100
200
300
400
500
-1 19 39 59 79
OR
P (
mV
)
Day
PZ2
82
Chlorinated ethenes Lactate and fermenting products
Well PZ-2
Direct injection of lactate (MW-PZ2) Monitoring Wells PZ2 PZ1 PZ3 MW6 PZ22 PZ6 and ProfA
Conclusions de la Fase 2 (assaig in situ)
Els resultats de la Fase 1 soacuten vagravelids per decidir quin tractament de bioremediacioacute seguir a la Fase 2
El lactat estimula la degradacioacute
bull Augmenta la velocitat de decloracioacute bull Proporciona acetat i hidrogen als bacteris bull Consumeix lrsquooxigen present bull Disminueix el potencial redox
Es confirma la presegravencia de bacteris dehalorespiradors autogravectons i actius
Es detecta degradacioacute de PCE i transformacioacute a compostos menys clorats
A partir dels resultats obtinguts durant les dues fases es dissenyaragrave i es proposaragrave lrsquoexecucioacute drsquoun proceacutes de bioremediacioacute anaerogravebia estimulada aplicant la metodologia establerta
84
Gragravecies
Grup de recerca BioremUAB (teresavicentuabcat)
Detoxificacioacuten de lejiacuteas negras por Phanerochaete
chrysosporium inmovilizado y pellets de Trametes
versicolor
Enzyme production (AUh)
0e+0 2e+4 4e+4 6e+4 8e+4 1e+5
Toxic
ity r
ed
uctio
n
0
1
2
3
4
5
6
Enzyme production (AUh)
0e+0 2e+4 4e+4 6e+4 8e+4 1e+5
Toxic
ity r
ed
uctio
n
0
1
2
3
4
5
6
Detoxification = AMnP 6E-05 + 08475
Detoxification = Alaccase 535E-5 + 00278
Aenzyme denotes the amount of enzyme produced (AUh) at the time
when detoxification was calculated
Correlacioacuten entre enzima extracelular y destoxificacioacuten
Ph crysosporium Relacioacuten CN para produccioacuten de MnP T versicolor Relacioacuten CN para produccioacuten de Lacasa
Pero NO correlacioacuten entre eliminacioacuten de color y produccioacuten enzimaacutetica
Enzimas extracelulares
bullEn que tipo de reacciones intervienen Oxidacioacuten hidroxilacioacuten etc bullComo atacan a las moleacuteculas Polimerizacioacuten despolimerizacioacuten rotura de enlaces rotura de anillos aromaacuteticos etchellip
Objetivo Estudio de la degradacioacuten de moleacuteculas y enzimas que intervienen
bullEstudios de degradacioacuten de colorantes textiles bullEstudios de degradacioacuten de disolventes clorados
bullEstudios de degradacioacuten de HAP
bullEstudios de degradacioacuten de contaminantes emergentes
Las aguas procedentes de la industria textil se caracterizan
Hoy en diacutea auacuten no se ha desarrollado un tratamiento bioloacutegico universal de depuracioacuten de aguas residuales textiles
Variedad de colorantes utilizados
Los colorantes son estructuras complejas poco biodegradables y muy estables
El estudio de nuevos tratamientos bioloacutegicos para estos efluentes es una opcioacuten interesante
En las EDAR los colorantes se adsorben sobre la biomasa causando problemas
LA INDUSTRIA TEXTIL y SU PROBLEMAacuteTICA AMBIENTAL
HONGOS
En los experimentos realizados se han conseguido rendimientos
de eliminacioacuten del color de hasta el 90
iquestCual es el mecanismo de eliminacioacuten del
colorante
bull bioadsorcioacuten
bull biotransformacioacuten
t inicial t final
Pelets de T versicolor + colorante Gris Lanaset G Tratamiento en discontinuo
Se ha determinado la capacidad del hongo ligninoliacutetico para degradar el colorante Gris Lanaset G (Mezcla de colorantes metaacutelicos de estructura y composicioacuten no disponible)
Biomass
Cr-dye +
Cr free
Cr-dye +
Cr free
Metal
desorption
FINAL
Cr-dye
Cr-dye +
Cr free
STEP2
Dye in biomass
Cr-dye
INITIAL
t= 0 h
Dye adsorbed
Cr-dye
Cr-dye
degradation
STEP 1
t= 1 ht= 45 d
S
O
L
I
D
P
H
A
S
E
L
I
Q
U
I
D
P
H
A
S
E
Dye
Dye
Dye
adsorption
Dye
Biomass
Cr-dye +
Cr free
Cr-dye +
Cr free
Metal
desorption
FINAL
Cr-dye
Cr-dye +
Cr free
STEP2
Dye in biomass
Cr-dye
INITIAL
t= 0 h
Dye adsorbed
Cr-dye
Cr-dye
degradation
STEP 1
t= 1 ht= 45 d
S
O
L
I
D
P
H
A
S
E
L
I
Q
U
I
D
P
H
A
S
E
Dye
Dye
Dye
adsorption
Dye
MECANISMO DE DEGRADACIOacuteN DEL COLOR
Mecanismo de degradacioacuten de colorantes por
los hongos ligninoliacuteticos
1ra etapa adsorcioacuten en la biomasa del hongo
2ordf etapa degradacioacuten intracelular
En este caso gracias al metal podemos demostrar que la
degradacioacuten tiene lugar en el interior del hongo o al menos parte
de ella
Cual es el papel del enzima extracelular
es la enzima extracelular que estamos midiendo (lacasa) la
responsable de la degradacioacuten
TRATAMIENTO COLORANTE GRIS LANASET G
DEGRADACIOacuteN DEL COLORANTE GRIS LANASET G CON TRAMETES VERSICOLOR
Medida de la enzima lacasa intracelular y extracelular
98 de eliminacioacuten de color a las 75 h
(57 debido a la adsorcioacuten Killed control)
Medio inicial (A) y final (B) del tratamiento
Peacutelets antes (B) y despueacutes del tratamiento (C) y peacutelets tentildeidos con colorante a t=1h (A)
Tiempo (h)
0 50 100 150 200 250 300
Lacasa e
xtr
acelu
lar
tota
l (U
A)
0
200
400
600
800
1000
1200
1400
1600
1800
2000
Lacasa intr
acelu
lar
tota
l (U
A)
0
40
80
120
160
200
240
280
Conc
colo
rante
(gl)
0
20
40
60
80
100
120
140
160
Conc
glu
cosa (
gl)
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
Activitat extracelular
Activitat intracelular
Colorante
Glucosa
Glu
cosa
(g
l)
Co
lora
nte
(m
gl)
DEGRADACIOacuteN DE COLORANTES TEXTILES
Antes de las 24h deteccioacuten de lacasa intracelular
Si la enzima lacasa es la responsable de la degradacion
Porque utilizar microorganismos y no enzimas
Es mas facil trabajar con enzimas que con
microorganismos
Se puede utilizar la dosis de enzima necesaria
Perohellip
Un unico enzima puede degradar todos los colorantes en un efluente
Los enzimas hasta donde llegan Degradantransformanmineralizan
Un unico enzima puede hacer lo mismo que un microorganismo que es
multienzimaacutetico
APLICACIOacuteN DEL PROCESO DE DECOLORACIOacuteN A DIFERENTES COLORANTES
RESULTADOS DE DEGRADACIOacuteN DE LOS COLORANTES AacuteCIDOS
Colorante Lanasyn Grey
(Azo complejo metaacutelico)
Alizarin Red S
(Antraquinoacutenico)
Acid Fuchsin
(Triarilmetano)
Decoloracioacuten 796 938 9998
Reduccioacuten Toxicidad 12 12 19
O
N
NH
C OEt
O
N
S
O
MeO
O
C
O
OEt
NH R
H+
Cr3+
N
N
R
OO
S O
O
Me
O
O
OH
SO3Na
NH2
SO3
C
H3C
H2N
NaO3S
NH2
SO3Na
DEGRADACIOacuteN DE COLORANTES TEXTILES
ESTUDI DEL PROCEacuteS DEGRADACIOacute DE COLORANTS TEgraveXTILS AMB EL FONG Trametes versicolor
COLORANT Trametes versicolor ENZIM 1210 UL
Nom comuacute Classificacioacute quiacutemica Decoloracioacute
24 i 100 h
Decoloracioacute
24h
Acid Fuchsin Trifenilmetagrave 98-99 28
Acid Green 16 Trifenilmetagrave 90-99 60 gt
24h
Alizarin Red S Antraquinogravenic 92-94 84
Amino Black 10 Diazo 96-99 93
Azocarmine B Quinoneimine 90-99 84
Basic Fuchsin Trifenilmetagrave 12-40 18
Brilliant Green 1 Trifenilmetagrave 55-93 90
Brilliant Green 20 Trifenilmetagrave 76-78 90
Burdeos Lanset B (mescla) 83-88 67
Gris Lanaset G (mescla) 92-98 35
Pardo Lanaset B (mescla) 64-81 60
Lanasyn Grey G Metagravelmiddotlic azoic 72-87 49
Methylene Blue Tiazina 14-28 37
Naphtol Yellow S Nitro 8-50-92 (240h) 0
Orange G Azo 97-99 87
Desactivacioacute enzimagravetica
DEGRADACIOacute DE COLORANTS comparacioacute fong vs enzim lacasa
Biodegradacioacute drsquoaltres famiacutelies de colorants
2D Graph 3
Tems (h)
0 20 40 60 80 100 120
Co
nc
en
tra
cioacute
co
lor
(mg
L)
0
20
40
60
80
100
120
140
160
Ac
tivit
at
(UL
)
0
20
40
60
80
100
120
140
Temps GLG (h) vs GLG (mgl)
Temps OG (h) vs OG (mgl)
Temps AF (h) vs AF (mgl)
Temps GLG-2 (h) vs GLG-2 (mgl)
Temps GLG (h) vs Activitat GLG (UA)
Temps OG (h) vs Activitat OG (UA)
Temps ARS (h) vs Activitat ARS (UA)
Temps GLG-2 (h) vs Activitat GLG-2 (UA) Temps ARS (h) vs ASR (mgl)
Temps AF (h) vs Activitat AF (UA)
DISCONTINUS REPETITS 24 hores
Gris Lanaset G co = 1556 mgL 946 decol
Orange G co = 1509 mgL 974 decol
Alizarin Red S co = 1425 mgL 874 decol
Acid Fuchsin co = 1370 mgL 982 decol
Gris Lanaset G co = 732 mgL 776 decol
Productes de degradacioacute del metabolisme del
fong per diferents famiacutelies de colorants
10 9 8 7 6 5 4 3 2 1 0 ppmLongitud dona (nm)
350 400 450 500 550 600 650
Absorb
agravencia
00
02
04
06
08
10
Temps 0 min
Temps 8 min
Temps 30 min
Temps 60 min
Temps 2h
Temps 4h
Temps 24h
0 min
4 h
24 h
60 min
2 h
30 min
8 min
N(CH2CH3)2
N(CH2CH3)2
BG1
CO2HCO2H
N(CH2CH3)2
CH3CHO
CH3CH(OH)2
CH3CO2H
NH(CH3CH2)2
+
SO4H-
Brilliant Green 1
N(CH2CH3)2
N(CH2CH3)2
BG1
CO2HCO2H
N(CH2CH3)2
CH3CHO
CH3CH(OH)2
CH3CO2H
NH(CH3CH2)2
+
SO4H-
N(CH2CH3)2
N(CH2CH3)2
BG1
CO2HCO2H
N(CH2CH3)2
CH3CHO
CH3CH(OH)2
CH3CO2H
NH(CH3CH2)2
+
SO4H-
NH(CH2CH3)2 + +
EL FONG EacuteS CAPACcedil DE DEGRADAR AgraveCID BENZOIC en 24 hores
H-RMN en liacutenea
Orange G
NH2CH2N
NH2
No subproductes
Acid Fuchsin
WRF
Citocromo P450
2 Lacasas
Lignina peroxidasa
Peroxidasa versaacutetil
MnP
1 Pero
xidasas
Enzimas modificadoras de lignina
Trametes versicolor
Enzimas extracelulares Enzimas intracelulares
Hidroxilacioacuten
Epoxidacioacuten
Reduccioacuten Desalquilacioacuten
Oxigenacioacuten
Ruptura C-C
Desmetilacioacuten
Hidroxilacioacuten Dipolimerizacioacuten fenoles
Oxidacioacuten alcoholes
El mecanismo de degradacioacuten de algunos contaminantes no esta ligado a la produccioacuten de los enzimas extracelulares sino al sistema intracelular Cytocromo P450 monooxigenasa
Identificacioacuten gen cyt P450 en P chrysosporium 1997 y en T versicolor 2002
Objetivo desarrollo de proceso
Reactor fludizado por pulsos de aire
Fong en forma de pegravelmiddotlets Biomassa fluiumlditzada per polsos drsquoaire Tordf ograveptima fong 25ordmC pH ograveptim fong 45 Nutrients (CN) y micronutrients Avaluacioacute activitat fuacutengica enzim lacasa Condicions esterils
Temps (d)
0 5 10 15 20
Glu
cosa
(gl)
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
Laca
sa (
UA
l)
0
250
500
750
1000
1250
1500
1750
2000
2250
Reducc
ioacute d
e c
olo
r (
)
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
Glucosa
Lacasa
Reduccioacute de color
TRH (h)
0 20 40 60 80 100 120
mg G
LG e
limin
ats
lmiddoth
0
5
10
15
20
25
30
Experimental
Normativa
Efecte del TRH
TRH 48 h
Temps (d)
0 5 10 15 20 25 30 35 40 45
Glu
cosa
(gl)
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
Laca
sa (
UA
l)
0
250
500
750
1000
1250
1500
1750
2000
2250
Reducc
ioacute d
e c
olo
r (
)
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
Glucosa
Lacasa
Reduccioacute de color
0
20
40
60
80
100
0 7 14 21 28 35 42 49 56 63P
erc
en
tatg
e d
e b
iom
as
sa
()
Temps (d)
gt42 dies
35 dies
28 dies
21 dies
14 dies
7 dies
0 dies
Estrategravegia purga i renovacioacute 13 de la
biomassa cada 7 dies
TRC 21 dies
decoloracions gt 90
distribucioacute drsquoedats constant
82 biomassa amb lt28 dies
Pegraverdua morfologiacutea dels pegravelmiddotlets lisis celmiddotlular
Tiempo (d)0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110
Glu
cosa
(gl)
0
1
2
3
4
5
6
7
8
Laca
sa (
UA
l)
0
500
1000
1500
2000
2500
3000
3500
4000
4500
5000
5500
Reducc
ioacuten d
e c
olo
r (
)
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
10068 525 59 72 4848
- Renovar la biomassa - Ni macro ni micronutrients - Glucosa qualitat industrial - Colorant no estegraveril
Formulacioacute del medi de cultiu
Seleccioacute del bioreactor
Escalat
Escalat de la produccioacute de biomassa
Produccioacute de pegravelmiddotlets clagravessica
Coll drsquoampolla
Cost medi (extracte de malta)
Limitacioacute en la produccioacute a escala Erlenmeyer
Objectius
Morfologia en forma de pelmiddotlets
Mida plusmn 3mm
Pasos experimentals
40 x
Biomassa gt 3 g DCWmiddotl-1
Morfologia adequada
280
598 0
50
100
150
200
250
300
Malt extract Defined medium
Co
st (
euromiddotK
g-1) Reduccioacute de cost 98
Escalat de la produccioacute de biomassa
La enzima lacasa es uno de los principales
catalizadores de la biodegradacioacuten pero no el uacutenico
responsable
El hongo degrada casi todos los colorantes
(algunos si estan en concentraciones subtoacutexicas)
La monitorizacioacuten de la produccioacuten enzimaacutetica y
consumo de glucosa son buenos indicadores de la
actividad metaboacutelica del hongo hay que
suministrar nutrientes para mantener la actividad
enzimaacutetica
El hongo puede degradar metabolitos resultantes
de la degradacioacuten que el enzima lacasa no puede
degradar
Algunas conclusiones
Porque utilizar microorganismos y no enzimas
si es mucho mas facil dosificar enzimas
los efluentes a tratar (liacutequidos o soacutelidos) contienen
una mezcla muy compleja de contaminantes no
podemos optimizar ni el enzima ni las condiciones
es difiacutecil que un enzima pueda degradar todos los
contaminantes presentes
en muchos casos los enzimas solo realizan un paso
de la transformacioacuten y se pueden formar TPs toacutexicos
o no biodegradables
el microorganismo es un sistema multienzimaacutetico
2010 20151985 1990 1995 2000 2005
Cronograma de los trabajos publicados en relacioacuten a biodegradacioacuten de contaminantes por hongos en medio liacutequido
Contaminantes emergentes
Pesticidas (DDT amp DDE)
PCBs HAPs Disolventes clorados
AR de produccioacuten Aceite de oliva
AR de la induacutestria del papel
Retardantes de llama (Bromados)
Faacutermacos
Filtros solares UV
Deteccioacuten faacutermacos en medio ambient
Colorantes sinteacuteticos Explosivos
TNT y nitroglicerina
AR de la industria textil
ASPECTOS GENERALES
A que se llama contaminantes emergentes
Productos considerados contaminantes actualmente pero no en el pasado presentes de forma constante en el medio ambiente a bajas concentraciones provocando problemas en el ecosistema y pendientes de ser regulados en un futuro proacuteximo
Entre ellos se incluyen los faacutermacos drogas de abuso productos asociados a la higiene y cuidado corporal retardantes de llama plaguicidashellip Caracteriacutesticas
alto consumo acumulacioacuten en el medio y organismos potencial disruptor endocrino toxicidadhellip
DEGRADACIOacuteN DE CONTAMINANTES EMERGENTES
EDAR
Mezcla de ldquocontaminantes emergentesrdquo
metabolitos
substancias conjugadas
EXCRECIOacuteNVERTIDO
Retenidos en los lodos
inalterados
transformados
Mineralizados
Transformados
Inalterados
Presencia en aguas subterraneas superficiales y
sedimentos
Presencia en suelos
efluente
influente
DEGRADACIOacuteN DE CONTAMINANTES EMERGENTES
bull 2005 la mayoriacutea de estudios realizados se centran en ndash Puesta a punto de meacutetodos analiacuteticos
ndash Deteccioacuten en aguas superficiales y subterraacuteneas
ndash Deteccioacuten en sistemas de tratamiento convencionales (EDARs)
ndash Deteccioacuten en efluentes de hospitales
bull Algunos estudios de degradacioacuten por bacterias en efluentes
bull Escasos (ninguno) estudios de degradacioacuten en lodos
DEGRADACIOacuteN DE CONTAMINANTES EMERGENTES
HONGOS
Cual es el principal problema que presenta estudiar su degradacioacuten
Las bajas concentraciones en que se encuentran y el
hecho de estar en matrices muy complejas dificulta
su deteccioacuten y cuantificacioacuten
Aplicacioacuten en matrices liquidas y soacutelidas
Matrices liacutequidas
Aguas residuales de hospital
Aguas residuales de la Vila Universitaria
Concentrado de un proceso de membranas
Aguas de un hospital veterinario
Matrices solidas
Lodos de depuradoras urbanas
Lodos de reactor MBR
37 Verlicchi et al J hydrology 2010 also WST 2010
erythromycin (antibiotic)
Iopromide (ICM)
ifosfamide (cytostatic)
Ibuprofen (analgesic)
Glucose
Therapeutic classes contrast media (ICM) heavy metals in a hospital effluentndash Comparison with an urban effluent
Hospital effluent Mean value
Urban effluent Mean value
Degradacioacuten de faacutermacos modelo e identificacioacuten de productos de transformacioacuten en condiciones esteacuteriles
Nos permite demostrar que el hongo es
el responsable de la degradacioacuten
Tratamiento de efluentes reales en condiciones no esteacuteriles Cuantificacioacuten de la eliminacioacuten de faacutermacos y ecotoxicidad
Tratamiento de efluentes por hongos Degradacioacuten de faacutermacos
38
EXPERIMENTOS IN VIVO PARA CUANTIFICAR DEGRADACIOacuteN
EXPERIMENTOS PARA DETERMINAR EL PAPEL DE LOS ENZIMAS
- In vitro Lacasa comercial
- In vivo Inhibidores del citocrom P450 (1-aminobenzotriazole)
ESTUDIO DE LA TOXICIDAD (Microtox regTest )
- Bacteria bioluminescente V ficheri
- EC50 a los 15 min Concentracioacuten que disminuye la luz emitida por la bacteria al 50
- Cuanto mas alta sea la EC50 menor es la toxicidad
ANAgraveLISIS DE FAgraveRMACOS EXTRACCIOacuteN EN FASE SOacuteLIDA i HPLC
IDENTIFICACIOacuteN DE SUBPRODUCTOS Servei RMN-UAB
(Medio + contaminante) (Medio + contaminante+ hongo inactivado)
Adsorcioacuten Degradacioacuten miacutenima
DEGRADACIOacuteN DE FAacuteRMACOS INDIVIDUALES
EC50
50
Cultiu en placa
Inoculacioacute dels Erlenmeyers
per a lrsquoobtencioacute de miceliObtencioacute del miceli
Homogeneiumltzacioacute amb NaCl 08 11 (vv)
Solucioacute stock de miceli
Inoculacioacute dels Erlenmeyers per lrsquoobtencioacute de pegravelmiddotletsObtencioacute de pegravelmiddotlets
Solucioacute stock de pegravelmiddotlets
7 dies6 dies
5 dies
inogravecul
Inoculacioacute del reactor
Cultiu en placa
Inoculacioacute dels Erlenmeyers
per a lrsquoobtencioacute de miceliObtencioacute del miceli
Homogeneiumltzacioacute amb NaCl 08 11 (vv)
Solucioacute stock de miceli
Inoculacioacute dels Erlenmeyers per lrsquoobtencioacute de pegravelmiddotletsObtencioacute de pegravelmiddotlets
Solucioacute stock de pegravelmiddotlets
7 dies6 dies
5 dies
inogravecul
Inoculacioacute del reactor
Cultiu en placa
Inoculacioacute dels Erlenmeyers
per a lrsquoobtencioacute de miceliObtencioacute del miceli
Homogeneiumltzacioacute amb NaCl 08 11 (vv)
Solucioacute stock de miceli
Inoculacioacute dels Erlenmeyers per lrsquoobtencioacute de pegravelmiddotletsObtencioacute de pegravelmiddotlets
Solucioacute stock de pegravelmiddotlets
7 dies6 dies
5 dies
inogravecul
Inoculacioacute del reactor
Cultiu en placa
Inoculacioacute dels Erlenmeyers
per a lrsquoobtencioacute de miceliObtencioacute del miceli
Homogeneiumltzacioacute amb NaCl 08 11 (vv)
Solucioacute stock de miceli
Inoculacioacute dels Erlenmeyers per lrsquoobtencioacute de pegravelmiddotletsObtencioacute de pegravelmiddotlets
Solucioacute stock de pegravelmiddotlets
7 dies6 dies
5 dies
inogravecul
Inoculacioacute del reactor
Cultiu en placa
Inoculacioacute dels Erlenmeyers
per a lrsquoobtencioacute de miceliObtencioacute del miceli
Homogeneiumltzacioacute amb NaCl 08 11 (vv)
Solucioacute stock de miceli
Inoculacioacute dels Erlenmeyers per lrsquoobtencioacute de pegravelmiddotletsObtencioacute de pegravelmiddotlets
Solucioacute stock de pegravelmiddotlets
7 dies6 dies
5 dies
inogravecul
Inoculacioacute del reactor
Cultiu en placa
Inoculacioacute dels Erlenmeyers
per a lrsquoobtencioacute de miceliObtencioacute del miceli
Homogeneiumltzacioacute amb NaCl 08 11 (vv)
Solucioacute stock de miceli
Inoculacioacute dels Erlenmeyers per lrsquoobtencioacute de pegravelmiddotletsObtencioacute de pegravelmiddotlets
Solucioacute stock de pegravelmiddotlets
7 dies6 dies
5 dies
inogravecul
Inoculacioacute del reactor
Control abioacutetico Control inactivado Experimental (Medio + contaminante+hongo activo)
Idaea-CSIC ICRA
Ketoprofeno
Eliminacioacute del 100
Metabolits hidroxilats
Perfil de concentracioacute de subproductes del ketoprofen
DEGRADACIOacuteN DE FAacuteRMACOS MODELO
IOPROMIDE degradation in Erlenmeyer flasks by
T versicolor pellets Time course degradation of Iopromide
added at approximately 12 mg L-1 Symbols non-inoculated controls ()
experimental cultures () heat-killed
controls () glucose () and laccase
activity (loz)
62 degradation is
observed after 7days of
exposure and remains
constant until the end of
the experiment
Toxicity by Microtox bioassay
Time EC50 ()
Non-biotic control 2
15min 2
8h 1
1d 43
4d 66
7d 87
12d 110
High toxicity at initial time
(EC50 2) Toxicity decreases
over time
Gros et al 2014 Water Research
Degradacioacuten de farmacos en aguas residuales
en bioreactor
CONDITIONS
Sterile effluent
No sterile
Batch
Continuous
Nutrients addition
Non-nutrients addition
Fluidized bed bioreactors 15
and 10 L
Air pulses
T versicolor in form of pellets
pH (45) and temperature (25ordmC)
control
MONITORING
Pharmaceuticals degradation
Acute toxicity (Microtox)
Laccase glucose etc
101
1-ep
oxyC
BZ
2-Hyd
roxy
CBZ
Cipro
floxa
cin
50
100
150
200
250
Inicial
15 min
6 h
1 d
2 d
5 d
8 d
Cef
alex
in
Ibup
rofe
n
Aceta
minop
hen
Azitro
micin
1
2
3
4
Ketop
rofe
n
Propr
anolol
Cita
lopr
am
Car
bamaz
epine
Acridon
e
Con
cen
tracioacute
(micro
g L
-1)
000
003
006
009
012
RESULTADOS AGUAS RESIDUALES URBANAS (Vila Universitaria de la UAB)
Tratamiento no esteril en batch
Eliminacioacuten completa del 70 de los faacutermacos detectados
Inicial
15 min
6 h
1 d
2 d
5 d
8 d
TRATAMIENTO DE EFLUENTES
Comparacioacuten de la eliminacioacuten de los faacutermacos por el
hongo versus lodos activados (bibliografia)
Grup Fagravermac Concentracioacute
(microg L-1)
Eliminacioacute estegraveril
()
Eliminacioacute no estegraveril
()
Eliminacioacute per llots activats
() Analgegravesics Acetaminofen 387 100 100 82-99
Ibuprofen 1261 100 100 82-99 Ketoprofen lt048 35 100 lt50 Codeina 002 100 - lt82 Antibiogravetics Azitromicin 431 - 100 lt40
Ciprofloxacin 8471 - 35 50-96 (adsorcioacute) Cefalexin 059 - -51 96 β-blockers Propanolol 006 - 100 59-70 Psiquiatrics Carbamazepina 07 -37 Augmenta lt20 Augmenta
1011- epoxy CBZ 755 100 79 - 2-Hydroxy CBZ 1638 46 100 -
Acridone 101 100 Augmenta - Citalopram 01 100 100 -
RESULTADOS AGUAS RESIDUALES URBANAS
TRATAMIENTO DE EFLUENTES
Porcentajes de eliminacioacuten superiores en el tratamiento por hongos
Problema cuantificacioacuten inicial de carbamazepina conjugacioacuten
Ace
tam
inop
hen
Ibup
rofen
Ket
opro
fen
Nap
roxe
n
Salicylic a
cid
Cod
eine
Phe
nazo
ne
Dex
amet
haso
ne
Diclofena
c
Piro
xica
m
Co
nce
ntr
atio
n (
microg
L-1
)
00
05
10
15
20
25
30
500
1000
1500
Initial
30 min
5 h
1 d
2 d
5 d
8 d
50
Tratamiento no esteacuteril Analgeacutesicos
RESULTADOS AGUAS RESIDUALES DE HOSPITAL
TRATAMIENTO DE EFLUENTES
46
Cipro
floxa
cin
Oflo
xacin
Clarit
hrom
ycin
Sulfam
etho
xazo
le
Azith
rom
ycin
Met
ronida
zole
Met
ronida
zole-O
H
Trim
etho
prim
Dim
etrid
azole
Ron
idaz
ole
Co
nce
ntr
atio
n (
microg
L-1
)
00
05
10
15
20
25
30
35
40
100
150
200
250
Initial
30 min
5 h
1 d
2 d
5 d
8 d
RESULTADOS AGUAS RESIDUALES DE HOSPITAL
Tratamiento no esteacuteril Antibioacuteticos
TRATAMIENTO DE EFLUENTES
101
1-ep
oxy
CBZ
2-Hyd
roxy
CBZ
Car
bam
azep
ine
Acr
idon
e
Lora
zepa
m
Cita
lopr
am
Ven
lafaxine
Pra
vast
atin
Olanz
apine
Ser
tralin
e
Fluox
etine
Par
oxet
ine
Co
nce
ntr
atio
n (
microg
L-1
)
000
025
050
075
100
400800
120016002000
Initial
30 min
5 h
1 d
2 d
5 d
8 d
RESULTADOS AGUAS RESIDUALES DE HOSPITAL
Tratamiento no esteacuteril Faacutermacos de uso psiquiaacutetrico
TRATAMIENTO DE EFLUENTES
Ben
zotri
azole
OP2E
O
Eth
ylpa
rabe
n
Pro
pylpar
aben
BPA
OP
Con
cen
tration
(micro
g L
-1)
0
2
4
6
8
10
20
30
40
50
60
RESULTADOS AGUAS RESIDUALES DE HOSPITAL
Tratamiento no esteacuteril Compuestos disruptores endocrinos
70 eliminacioacute
TRATAMIENTO DE EFLUENTES
Famiacutelia faacutermacos Tratamiento esteacuteril Tratamiento no esteacuteril
Carga inicial (microg)
Eliminacioacuten ()
Carga inicial (microg)
Eliminacioacute ()
Analgegravesics 1475 180 993 1511 179 988 Antibiogravetics 569 69 861 239 28 908 Cafeiumlna 757 92 79 1490 177 384 EDC 124 15 813 704 84 744 Iopromida 1046 128 755 4197 498 340 Altres fagravermacs 557 68 862 177 21 863 Psiquiagravetrics 3658 447 937 108 13 954 Cantidad total 8185 100 832 8427 100 533
Tratamiento adecuado para degradar faacutermacos en efluents de hospital
Siguiente objetivo Tratamiento en continuo de efluentes
RESULTADOS AGUAS RESIDUALES DE HOSPITAL
TRATAMIENTO DE EFLUENTES
Fungal inoculated (I)
34 Non-sterile continuous treatments of ROC and VHW
Non-inoculated (NI)
Non-sterile continuous
treatments of real effluents
VHW treatment
(
) Glucose concentration
(
) COD
(
) Laccase activity
(darr) Fungal biomass partial renovation
(mdash) Glucose addition rate
2 HRT studied
Decrease in laccase activity even with partial biomass renovation
Fungal inoculated (I)
Casas et al 2013 Env Technol 34 113
Glucose 026 g g DCW d
Ammonium 12 mg g DCW d
No glucose accumulation
Need for nutrients
Previous studies in synthetic
media and sterile conditions
CRT
Blaacutenquez et al 2006 Water Res 40 1650
CRT 21 days
13 biomass renovation every 7 days
CRT of 15 days
34 Non-sterile continuous treatments of ROC and VHW
Marina Badia Fabregat December 5th 2014 PhD Thesis
Que es lo que sucede
Se muere el hongo aunque estamos renovando la
biomasa no hay suficiente hongo
No hay degradacioacuten
52
Marina Badia Fabregat December 5th 2014 PhD Thesis
VHW treatment (2)
34 Non-sterile continuous treatments of ROC and VHW
NH4+ addition
PhACs removal
Fungal inoculated (I)
Non-inoculated (NI)
(
) Wastewater (Influent)
(
) Reactor effluent
The analyses have
been performed by
34 Non-sterile continuous treatments of ROC and VHW
Microbial community assessment (DGGE)
Marina Badia Fabregat December 5th 2014 PhD Thesis
Time
34 Non-sterile continuous treatments of ROC and VHW
Trametes versicolor
Candida spp
Fusarium solani
Unknown
T versicolor survived until the end of the treatment
laccase activity is not a good indicator
ESCENARIOS DE GESTIOacuteN DE EFLUENTES DE HOSPITAL
EDAR
No eliminacioacuten
de faacutermacos
Dilucioacuten en
el efluente
urbano
Aguas
urbanas
Fong
No eliminacioacuten
de DQO
Hongo Aguas
urbanas
EDAR
HOSPITAL
Srsquoha comprovat la capacitat de T versicolor per degradar fagravermacs
Badiacutea-Fabregat et al 2014 Rodriacuteguez-Rodriacuteguez et al 2014 Cruz-Moratoacute et al 2013
Tractament en continu drsquoHWW amb T versicolor en reactor
Inconvenients al tractament drsquo
aiguumles drsquohospitals reals
- Necessitat drsquoaddicionar nutrients - Competegravencia amb bacteris
Possibles solucions Estrategravegies
- Pretractament de lrsquoefluent - Altres configuracions de reactors - Canvi en la font de carboni
Posada a punt del sistema TRH Relacioacute QRQL
Tractament en continu drsquoHWW amb T versicolor en reactor
Alternativa filtre percolador amb T versicolor pre-crescut sobre fusta
1 2 3
4
5
6
7
1 Tanc drsquoalimentacioacute 2 Tanc de mescla 3 Tanc drsquoeluents de
sortida 4 Bomba de recirculacioacute 5 Bioreactor 6 Entrada drsquoaire 7 Controlador de pH
TRH 3d
QL
QR
QL
Tractament en continu drsquoHWW amb T versicolor en reactor
Alternativa filtre percolador amb T versicolor pre-crescut sobre fusta
Desenvolupament processos
Efluent hospital
real (HWW)
Aiguumles residuals urbanes
(UWW)
Trametes versicolor
T versicolor crescut sobre fusta
Filtre percolador amb T versicolor crescut sobre fusta
Microalgues Degradacioacute a
escala Erlenmeyer Fotobioreactor FBR
Degradacioacute drsquohormones i fagravermacs per microalgues
bull Degradacioacute drsquohormones del digestat drsquoun DA dopat amb E2 i EE2 amb les algues S capricornutum i C reinhardtii creixement i degradacioacute
No efecte togravexic de les hormones sobre les algues
Utilitzacioacute de digestat de llots per creixer
S capricornutum
S capricornutum
Selenastrum
capricornutum
Chlamydomonas
reinhardtii
E2 () EE2 () E2 () EE2 ()
24h 7d 24
h
7d 24h 7d 24
h
7d
B 47 88 30 60 89 100 26 100
C 2 46 0 41 27 86 6 71
G 91 100 27 95 98 100 28 76
Degradacioacute drsquohormones i fagravermacs per microalgues
bull Identificacioacute productes de degradacioacute drsquoE2 i EE2
bull Es detecten diferents productes de degradacioacute drsquoE2 i EE2 bull Majoritagraveriament productes de fotodegradacioacute bull Alguns directament relacionats amb la biodegradacioacute per part de les algues
E2 TP1 EE2 TP2
OH
HO
O
OH
HO
OH
Toilet sewage
1st settler (1m3)
2nd settler (1m3)
Wastewater pump
Wastewater PBR inlet
1
2
3
4
5
Algaebacteria consortia
Fotobioreactor de tractament
drsquo UrbanWW despres de
decantacioacute
Volum 1000L
Semiobert
Tubs plastic transparent
Tractament drsquoUrbanWW i eliminacioacute de PhACs en FBR
100L aigua del llac
Can Borrell Lake (StCugat)
900L U WW
Plagrave drsquooperacioacute del FBR
Tractament drsquoUWW i eliminacioacute de PhACs en FBR
Estat Estacionari - PhACs - Biodiversitat
303 mgL
265 mgL
155 mgL
Irradiacioacute solar darr Temperatura darr
TSSdarr Biomassa
pH augmenta amb lrsquoactivitat fotosintegravetica (consum CO2)
pH disminueix a la nit amb la respiracioacute
Tractament drsquoUWW i eliminacioacute de PhACs en FBR
pH
Entrada - COD=365 mgL - N-NH4
+=79 mgL - PT=17 mgL
COD N-NH4
+
PT
Paragravemetre Periacuteode I Periacuteode II Periacuteode III
DQO () 83 61 41
N-NH4+ () 86 99 80
PT () 54 89 75
Eliminacioacute de nutrients
Tractament drsquoUWW i eliminacioacute de PhACs en FBR
67
Napro
xen
Ibupro
fen
Aceta
min
ophen
Salic
ylic
acid
Keto
pro
fen
Azithro
myc
in
Cip
rofloxacin
Ofloxacin
Ery
thro
myc
in
Hyd
rochlo
roth
iazid
e
Furo
sem
ide
Codein
e
Lora
zepam
Ate
nolo
l
Dilt
iazem
Alp
razola
m
Paro
xetine
Co
nce
ntr
atio
n (
ngL
)
0
2000
4000
6000
8000
10000
12000
24000
30000
36000
42000
48000
54000
60000
Outlet
Inlet
Napro
xe
n
Ibupro
fen
Ace
tam
inophen
Salic
ylic
acid
Keto
pro
fen
Azithro
myc
in
Cip
rofloxa
cin
Ofloxa
cin
Ery
thro
myc
in
Hyd
roch
loro
thia
zid
e
Furo
se
mid
e
Codein
e
Lora
zepam
Ate
nolo
l
Dilt
iazem
Alp
razola
m
Paro
xe
tine
Concentr
ation (
ngL
)
0
2000
4000
6000
8000
10000
12000
24000
30000
36000
42000
48000
54000
60000
Outlet
Inlet
Antiinflamatoris Eliminacioacute gt85
Antibiogravetics Eliminacioacute gt 67
Antidepressius Eliminacioacute gt87
β-bloquejants Eliminacioacute gt86
Altres (ngL) Diuregravetics gt44 Bloquejants de canal lent gt72
Concentratioacute PhACs entrada
Concentratioacute PhACs sortida
TRH=8 d Estat estacionari
TRH=12 d Estat estacionari
48-54 μgL
24-54 μgL
4-10 μgL
2-4 μgL
4-6 μgL
ngL
ngL
8-10 μgL
4-10 μgL
ngL
ngL
PhACs
Tractament drsquoUWW i
eliminacioacute de PhACs en FBR
Valoritzacioacute de biomassa algal mitjanccedilant pretractament enzimagravetic i DA
Digestion time (days)
0 10 20 30 40 50
Meth
ane
yie
ld (
mL C
H4g
VS
)
0
50
100
150
200
250
Time (d) vs Microalgal control
Time (d) vs T control
Time (d) vs Cellulase
Time (d) vs Mix
Mix enzimagravetic Celmiddotlulasa
Biomassa microalgal + Control
Mix enzimagravetic 217 mL CH4g VS
Celmiddotlulasa 203 mL CH4g VS
Microalgues 188 mL CH4g VS
Mix enzimagravetic millora la produccioacute de metagrave
Brou fuacutengic + microalgues Control de brou fuacutengic
Lacasa + microalgues biomassa microalgal Control de lacasa
Brou fuacutengic 210 mL CH4
Lacasa 40 mL CH4
Produccioacute de biogas amb enzims no especiacutefics
Microalgues 38 mL CH4
Produccioacute de biogas amb enzims especiacutefics
Brou fuacutengic millora la produccioacute de metagrave
Projecte de colmiddotlaboracioacute entre el Consorci per a la Gestioacute de Residus del Valles Oriental i el grup de recerca Biorem UAB (2014SGR476) dins del
marc del programa de Doctorats Industrials de la Generalitat de Catalunya
Bioremediacioacute ldquoin siturdquo drsquoaquumliacutefers contaminats per compostos
organoclorats
Projecte de colmiddotlaboracioacute entre Litoclean i el grup de recerca Biorem UAB (2014SGR476) dins del marc del programa de Doctorats
Industrials de la Generalitat de Catalunya
Decloracioacute drsquoorganoclorats mitjanccedilant bacteris dehalorespiradors
1 Tecnologia consolidada amb centenars de casos drsquoaplicacioacute amb egravexit 2 Transformacioacute de productes organoclorats togravexics a innocus 3 Compatible amb altres megravetodes de remediacioacute 4 Disminucioacute del temps de remediacioacute de lrsquoaquumliacutefer i costos associats 5 Tecnologia meacutes econogravemica que tractaments fisico-quiacutemics 6 Potencialment pot eliminar els cloroalcans a concentracions le 0005 mgL 7 Percepcioacute social
PRINCIPALS AVANTATGES BIOREMEDIACIOacute
o Marc del projecte
Aplicacioacute de metodologies de Bioremediacioacute per via anaerogravebia en tres
emplaccedilaments afectats per la presencia de compostos organoclorats Cada un drsquoaquests tres emplaccedilaments constaragrave de les seguumlents fases
bull Fase 1 anagravelisis al laboratori a) Caracteritzacioacute de lrsquoemplaccedilament b) Assaig de laboratori Microcosmos
bull Fase 2 assaig in-situ
o Fase drsquoimplantacioacute A partir dels resultats obtinguts aplicacioacute de metodologia a lrsquoemplaccedilament estudiat per part de Litoclean
PCE TCE cis DCE
Caracteriacutestiques de lrsquoemplaccedilament
bull Emplaccedilament contaminat per un abocament controlat i finit de Percloretilegrave (PCE) en una parcelmiddotla amb activitat industrial
bull Respiren compostos orgagravenics clorats i els transformen a molegravecules menys clorades
bull Anaerobis estrictes bull Es poden trobar als aquumliacutefers contaminats bull El grup Biorem UAB (2014SGR476) disposa de diferents liacutenies de cultius de
bacteris decloradors amb capacitat per detoxificar un ampli ventall drsquoorganoclorats
bull Trueba-Santiso et al 2017 Sci
Total Environ 581-582 pp 640-
648
bull Mortan et al 2017 J Hazard
Mat In press
Dhg Dehalogenimonas
Dhc Dehalococcoides
Dhb Dehalobacterium
Diclorometagrave Agravecid acegravetic Agravecid fogravermic
+ Dhb
C C
H
H
H
H
Etegrave
C C
Cl
H
Cl
H
C C
H
Cl
Cl
H
C C
H
H
H
Cl
cis- i trans- DCE VC
Dhc Dhc
Dhc
C C
Cl
Cl
Cl
H
TCE
C C
C lC l
C l C l
P C E
Dhc
PCE
C
Cl
Cl
C
Cl
Cl
H H C
Cl
Cl
C
Cl
H
H H
1122-TeCA 112-TCA
Dhg Dhg
Abiogravetic
CC
HCl
HCl
HH
12-DCA
Dhg
12-DCA
Bacteris dehalorespiradors
Les poblacions bacterianes
autogravectones poden transformar els
contaminants fins a compostos innocus
Les condicions drsquoaquests aquumliacutefers soacuten adequades per
eliminar els compostos
organoclorats amb bacteris
dehalorespiradors
1 Anagravelisi dels paragravemetres
de camp
Bioestimulacioacute
2 Deteccioacute de lrsquoactivitat
decloradora
Atenuacioacute natural
monitoritzada
Bioaugmentacioacute Fase
2
Pregunta 1a Pregunta 2a
La poblacioacute bacteriana a lrsquoaquumliacutefer
eacutes suficient per completar el proceacutes de descontaminacioacute de forma natural
Pregunta 3a
Fase 1
Cultius anaerobis i anagravelisi de metabogravelits
Mostreig drsquoaigua del pou amb
sediments fins
Preparacioacute dels cultius en cambra
anaerogravebia
Incubacioacute dels cultius en cambra
climatitzada
Anagravelisi de metabogravelits per
cromatografia de gasos Mostres de
laquumliacutefer +
Substrat orgagravenic (candidats per
bioestimulacioacute)
1 Nomeacutes mostra 2 + Metanol i etanol 3 + Producte comercial 4 + Lactat
Concentracioacute de cloroetens
2 Deteccioacute de lrsquoactivitat decloradora
Fase 1
La biodegradacioacute eacutes completa (etegrave)
La bioestimulacioacute eacutes efectiva
La decloracioacute meacutes ragravepida eacutes amb lactat
PCE
TCE
cis- DCE
CV Etegrave
trans- DCE
0
5
10
15
20
25
30
35
0 50 100 150 200
Co
nce
ntr
atio
n (
microM
)
Day
0
2
4
6
8
10
0 50 100 150 200
Day
Mostra aigua nomeacutes (control)
Mostra aigua + etanol metanol
Mostra aigua + producte comercial
Mostra aigua + lactat
Resultats per a un pou
Cultius anaerobis i anagravelisi de metabogravelits
Fase 1
0
5
10
15
20
25
30
35
0 50 100 150 200Day
+ TCE
0
10
20
30
40
50
60
70
0 50 100 150 200
Day
+ TCE
2 Deteccioacute de lrsquoactivitat decloradora
TCE
cis-DCE
trans-DCE
Cloruro de vinilo Etileno
CC
Cl
Cl Cl
Cl
PCE
CC
Cl
H H
Cl
CC
H
ClH
Cl
CC
Cl
H
H
H
CC
H
H H
H
CC
Cl
Cl H
Cl
Deteccioacute i identificacioacute dels bacteris i enzims responsables de la degradacioacute completa
Tegravecniques moleculars (PCR)
Fase 1
Dehalobacter Desulforomonas
Sulfurospirillum Geobacter Desulfitobacterium
Desulfitobacterium
Dehalococcoides
pceA
tceA tceA bvcA
vcrA
2 Deteccioacute de lrsquoactivitat decloradora
Clorur de
vinil
Etegrave
Ma
rca
do
r
C+
Dh
c
Pou
C-
Dh
c
Assaig in situ per BIOESTIMULACIOacute
Fase 2
Injeccioacute i monitoritzacioacute bull Injeccioacute drsquoestimulant segons
conclusions de lrsquoassaig de laboratori (Lactat comercial) en les concentracions de diseny
bull Injeccioacute de traccedilador (fluoresceiumlna)
PCE TCE
cis-DCE
trans-DCE
CV Ethene 0
5
10
15
20
25
30
-1 19 39 59 79
Co
nce
ntr
atio
n (
mg
L)
Day
Chlorinated ethenes Lactate and fermenting products
Well PZ-1
Lactate Pyruvate
Acetate Formate
Potencial Redox
0
1
2
3
4
5
-1 19 39 59 79
Co
nce
ntr
atio
n (
mg
L)
Day
0
500
1000
1500
2000
2500
-1 19 39 59 79Day
0
10000
20000
30000
40000
50000
60000
70000
-1 19 39 59 79Day
-100
0
100
200
300
400
500
-1 19 39 59 79
OR
P (
mV
)
Day
PZ2
82
Chlorinated ethenes Lactate and fermenting products
Well PZ-2
Direct injection of lactate (MW-PZ2) Monitoring Wells PZ2 PZ1 PZ3 MW6 PZ22 PZ6 and ProfA
Conclusions de la Fase 2 (assaig in situ)
Els resultats de la Fase 1 soacuten vagravelids per decidir quin tractament de bioremediacioacute seguir a la Fase 2
El lactat estimula la degradacioacute
bull Augmenta la velocitat de decloracioacute bull Proporciona acetat i hidrogen als bacteris bull Consumeix lrsquooxigen present bull Disminueix el potencial redox
Es confirma la presegravencia de bacteris dehalorespiradors autogravectons i actius
Es detecta degradacioacute de PCE i transformacioacute a compostos menys clorats
A partir dels resultats obtinguts durant les dues fases es dissenyaragrave i es proposaragrave lrsquoexecucioacute drsquoun proceacutes de bioremediacioacute anaerogravebia estimulada aplicant la metodologia establerta
84
Gragravecies
Grup de recerca BioremUAB (teresavicentuabcat)
Enzimas extracelulares
bullEn que tipo de reacciones intervienen Oxidacioacuten hidroxilacioacuten etc bullComo atacan a las moleacuteculas Polimerizacioacuten despolimerizacioacuten rotura de enlaces rotura de anillos aromaacuteticos etchellip
Objetivo Estudio de la degradacioacuten de moleacuteculas y enzimas que intervienen
bullEstudios de degradacioacuten de colorantes textiles bullEstudios de degradacioacuten de disolventes clorados
bullEstudios de degradacioacuten de HAP
bullEstudios de degradacioacuten de contaminantes emergentes
Las aguas procedentes de la industria textil se caracterizan
Hoy en diacutea auacuten no se ha desarrollado un tratamiento bioloacutegico universal de depuracioacuten de aguas residuales textiles
Variedad de colorantes utilizados
Los colorantes son estructuras complejas poco biodegradables y muy estables
El estudio de nuevos tratamientos bioloacutegicos para estos efluentes es una opcioacuten interesante
En las EDAR los colorantes se adsorben sobre la biomasa causando problemas
LA INDUSTRIA TEXTIL y SU PROBLEMAacuteTICA AMBIENTAL
HONGOS
En los experimentos realizados se han conseguido rendimientos
de eliminacioacuten del color de hasta el 90
iquestCual es el mecanismo de eliminacioacuten del
colorante
bull bioadsorcioacuten
bull biotransformacioacuten
t inicial t final
Pelets de T versicolor + colorante Gris Lanaset G Tratamiento en discontinuo
Se ha determinado la capacidad del hongo ligninoliacutetico para degradar el colorante Gris Lanaset G (Mezcla de colorantes metaacutelicos de estructura y composicioacuten no disponible)
Biomass
Cr-dye +
Cr free
Cr-dye +
Cr free
Metal
desorption
FINAL
Cr-dye
Cr-dye +
Cr free
STEP2
Dye in biomass
Cr-dye
INITIAL
t= 0 h
Dye adsorbed
Cr-dye
Cr-dye
degradation
STEP 1
t= 1 ht= 45 d
S
O
L
I
D
P
H
A
S
E
L
I
Q
U
I
D
P
H
A
S
E
Dye
Dye
Dye
adsorption
Dye
Biomass
Cr-dye +
Cr free
Cr-dye +
Cr free
Metal
desorption
FINAL
Cr-dye
Cr-dye +
Cr free
STEP2
Dye in biomass
Cr-dye
INITIAL
t= 0 h
Dye adsorbed
Cr-dye
Cr-dye
degradation
STEP 1
t= 1 ht= 45 d
S
O
L
I
D
P
H
A
S
E
L
I
Q
U
I
D
P
H
A
S
E
Dye
Dye
Dye
adsorption
Dye
MECANISMO DE DEGRADACIOacuteN DEL COLOR
Mecanismo de degradacioacuten de colorantes por
los hongos ligninoliacuteticos
1ra etapa adsorcioacuten en la biomasa del hongo
2ordf etapa degradacioacuten intracelular
En este caso gracias al metal podemos demostrar que la
degradacioacuten tiene lugar en el interior del hongo o al menos parte
de ella
Cual es el papel del enzima extracelular
es la enzima extracelular que estamos midiendo (lacasa) la
responsable de la degradacioacuten
TRATAMIENTO COLORANTE GRIS LANASET G
DEGRADACIOacuteN DEL COLORANTE GRIS LANASET G CON TRAMETES VERSICOLOR
Medida de la enzima lacasa intracelular y extracelular
98 de eliminacioacuten de color a las 75 h
(57 debido a la adsorcioacuten Killed control)
Medio inicial (A) y final (B) del tratamiento
Peacutelets antes (B) y despueacutes del tratamiento (C) y peacutelets tentildeidos con colorante a t=1h (A)
Tiempo (h)
0 50 100 150 200 250 300
Lacasa e
xtr
acelu
lar
tota
l (U
A)
0
200
400
600
800
1000
1200
1400
1600
1800
2000
Lacasa intr
acelu
lar
tota
l (U
A)
0
40
80
120
160
200
240
280
Conc
colo
rante
(gl)
0
20
40
60
80
100
120
140
160
Conc
glu
cosa (
gl)
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
Activitat extracelular
Activitat intracelular
Colorante
Glucosa
Glu
cosa
(g
l)
Co
lora
nte
(m
gl)
DEGRADACIOacuteN DE COLORANTES TEXTILES
Antes de las 24h deteccioacuten de lacasa intracelular
Si la enzima lacasa es la responsable de la degradacion
Porque utilizar microorganismos y no enzimas
Es mas facil trabajar con enzimas que con
microorganismos
Se puede utilizar la dosis de enzima necesaria
Perohellip
Un unico enzima puede degradar todos los colorantes en un efluente
Los enzimas hasta donde llegan Degradantransformanmineralizan
Un unico enzima puede hacer lo mismo que un microorganismo que es
multienzimaacutetico
APLICACIOacuteN DEL PROCESO DE DECOLORACIOacuteN A DIFERENTES COLORANTES
RESULTADOS DE DEGRADACIOacuteN DE LOS COLORANTES AacuteCIDOS
Colorante Lanasyn Grey
(Azo complejo metaacutelico)
Alizarin Red S
(Antraquinoacutenico)
Acid Fuchsin
(Triarilmetano)
Decoloracioacuten 796 938 9998
Reduccioacuten Toxicidad 12 12 19
O
N
NH
C OEt
O
N
S
O
MeO
O
C
O
OEt
NH R
H+
Cr3+
N
N
R
OO
S O
O
Me
O
O
OH
SO3Na
NH2
SO3
C
H3C
H2N
NaO3S
NH2
SO3Na
DEGRADACIOacuteN DE COLORANTES TEXTILES
ESTUDI DEL PROCEacuteS DEGRADACIOacute DE COLORANTS TEgraveXTILS AMB EL FONG Trametes versicolor
COLORANT Trametes versicolor ENZIM 1210 UL
Nom comuacute Classificacioacute quiacutemica Decoloracioacute
24 i 100 h
Decoloracioacute
24h
Acid Fuchsin Trifenilmetagrave 98-99 28
Acid Green 16 Trifenilmetagrave 90-99 60 gt
24h
Alizarin Red S Antraquinogravenic 92-94 84
Amino Black 10 Diazo 96-99 93
Azocarmine B Quinoneimine 90-99 84
Basic Fuchsin Trifenilmetagrave 12-40 18
Brilliant Green 1 Trifenilmetagrave 55-93 90
Brilliant Green 20 Trifenilmetagrave 76-78 90
Burdeos Lanset B (mescla) 83-88 67
Gris Lanaset G (mescla) 92-98 35
Pardo Lanaset B (mescla) 64-81 60
Lanasyn Grey G Metagravelmiddotlic azoic 72-87 49
Methylene Blue Tiazina 14-28 37
Naphtol Yellow S Nitro 8-50-92 (240h) 0
Orange G Azo 97-99 87
Desactivacioacute enzimagravetica
DEGRADACIOacute DE COLORANTS comparacioacute fong vs enzim lacasa
Biodegradacioacute drsquoaltres famiacutelies de colorants
2D Graph 3
Tems (h)
0 20 40 60 80 100 120
Co
nc
en
tra
cioacute
co
lor
(mg
L)
0
20
40
60
80
100
120
140
160
Ac
tivit
at
(UL
)
0
20
40
60
80
100
120
140
Temps GLG (h) vs GLG (mgl)
Temps OG (h) vs OG (mgl)
Temps AF (h) vs AF (mgl)
Temps GLG-2 (h) vs GLG-2 (mgl)
Temps GLG (h) vs Activitat GLG (UA)
Temps OG (h) vs Activitat OG (UA)
Temps ARS (h) vs Activitat ARS (UA)
Temps GLG-2 (h) vs Activitat GLG-2 (UA) Temps ARS (h) vs ASR (mgl)
Temps AF (h) vs Activitat AF (UA)
DISCONTINUS REPETITS 24 hores
Gris Lanaset G co = 1556 mgL 946 decol
Orange G co = 1509 mgL 974 decol
Alizarin Red S co = 1425 mgL 874 decol
Acid Fuchsin co = 1370 mgL 982 decol
Gris Lanaset G co = 732 mgL 776 decol
Productes de degradacioacute del metabolisme del
fong per diferents famiacutelies de colorants
10 9 8 7 6 5 4 3 2 1 0 ppmLongitud dona (nm)
350 400 450 500 550 600 650
Absorb
agravencia
00
02
04
06
08
10
Temps 0 min
Temps 8 min
Temps 30 min
Temps 60 min
Temps 2h
Temps 4h
Temps 24h
0 min
4 h
24 h
60 min
2 h
30 min
8 min
N(CH2CH3)2
N(CH2CH3)2
BG1
CO2HCO2H
N(CH2CH3)2
CH3CHO
CH3CH(OH)2
CH3CO2H
NH(CH3CH2)2
+
SO4H-
Brilliant Green 1
N(CH2CH3)2
N(CH2CH3)2
BG1
CO2HCO2H
N(CH2CH3)2
CH3CHO
CH3CH(OH)2
CH3CO2H
NH(CH3CH2)2
+
SO4H-
N(CH2CH3)2
N(CH2CH3)2
BG1
CO2HCO2H
N(CH2CH3)2
CH3CHO
CH3CH(OH)2
CH3CO2H
NH(CH3CH2)2
+
SO4H-
NH(CH2CH3)2 + +
EL FONG EacuteS CAPACcedil DE DEGRADAR AgraveCID BENZOIC en 24 hores
H-RMN en liacutenea
Orange G
NH2CH2N
NH2
No subproductes
Acid Fuchsin
WRF
Citocromo P450
2 Lacasas
Lignina peroxidasa
Peroxidasa versaacutetil
MnP
1 Pero
xidasas
Enzimas modificadoras de lignina
Trametes versicolor
Enzimas extracelulares Enzimas intracelulares
Hidroxilacioacuten
Epoxidacioacuten
Reduccioacuten Desalquilacioacuten
Oxigenacioacuten
Ruptura C-C
Desmetilacioacuten
Hidroxilacioacuten Dipolimerizacioacuten fenoles
Oxidacioacuten alcoholes
El mecanismo de degradacioacuten de algunos contaminantes no esta ligado a la produccioacuten de los enzimas extracelulares sino al sistema intracelular Cytocromo P450 monooxigenasa
Identificacioacuten gen cyt P450 en P chrysosporium 1997 y en T versicolor 2002
Objetivo desarrollo de proceso
Reactor fludizado por pulsos de aire
Fong en forma de pegravelmiddotlets Biomassa fluiumlditzada per polsos drsquoaire Tordf ograveptima fong 25ordmC pH ograveptim fong 45 Nutrients (CN) y micronutrients Avaluacioacute activitat fuacutengica enzim lacasa Condicions esterils
Temps (d)
0 5 10 15 20
Glu
cosa
(gl)
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
Laca
sa (
UA
l)
0
250
500
750
1000
1250
1500
1750
2000
2250
Reducc
ioacute d
e c
olo
r (
)
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
Glucosa
Lacasa
Reduccioacute de color
TRH (h)
0 20 40 60 80 100 120
mg G
LG e
limin
ats
lmiddoth
0
5
10
15
20
25
30
Experimental
Normativa
Efecte del TRH
TRH 48 h
Temps (d)
0 5 10 15 20 25 30 35 40 45
Glu
cosa
(gl)
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
Laca
sa (
UA
l)
0
250
500
750
1000
1250
1500
1750
2000
2250
Reducc
ioacute d
e c
olo
r (
)
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
Glucosa
Lacasa
Reduccioacute de color
0
20
40
60
80
100
0 7 14 21 28 35 42 49 56 63P
erc
en
tatg
e d
e b
iom
as
sa
()
Temps (d)
gt42 dies
35 dies
28 dies
21 dies
14 dies
7 dies
0 dies
Estrategravegia purga i renovacioacute 13 de la
biomassa cada 7 dies
TRC 21 dies
decoloracions gt 90
distribucioacute drsquoedats constant
82 biomassa amb lt28 dies
Pegraverdua morfologiacutea dels pegravelmiddotlets lisis celmiddotlular
Tiempo (d)0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110
Glu
cosa
(gl)
0
1
2
3
4
5
6
7
8
Laca
sa (
UA
l)
0
500
1000
1500
2000
2500
3000
3500
4000
4500
5000
5500
Reducc
ioacuten d
e c
olo
r (
)
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
10068 525 59 72 4848
- Renovar la biomassa - Ni macro ni micronutrients - Glucosa qualitat industrial - Colorant no estegraveril
Formulacioacute del medi de cultiu
Seleccioacute del bioreactor
Escalat
Escalat de la produccioacute de biomassa
Produccioacute de pegravelmiddotlets clagravessica
Coll drsquoampolla
Cost medi (extracte de malta)
Limitacioacute en la produccioacute a escala Erlenmeyer
Objectius
Morfologia en forma de pelmiddotlets
Mida plusmn 3mm
Pasos experimentals
40 x
Biomassa gt 3 g DCWmiddotl-1
Morfologia adequada
280
598 0
50
100
150
200
250
300
Malt extract Defined medium
Co
st (
euromiddotK
g-1) Reduccioacute de cost 98
Escalat de la produccioacute de biomassa
La enzima lacasa es uno de los principales
catalizadores de la biodegradacioacuten pero no el uacutenico
responsable
El hongo degrada casi todos los colorantes
(algunos si estan en concentraciones subtoacutexicas)
La monitorizacioacuten de la produccioacuten enzimaacutetica y
consumo de glucosa son buenos indicadores de la
actividad metaboacutelica del hongo hay que
suministrar nutrientes para mantener la actividad
enzimaacutetica
El hongo puede degradar metabolitos resultantes
de la degradacioacuten que el enzima lacasa no puede
degradar
Algunas conclusiones
Porque utilizar microorganismos y no enzimas
si es mucho mas facil dosificar enzimas
los efluentes a tratar (liacutequidos o soacutelidos) contienen
una mezcla muy compleja de contaminantes no
podemos optimizar ni el enzima ni las condiciones
es difiacutecil que un enzima pueda degradar todos los
contaminantes presentes
en muchos casos los enzimas solo realizan un paso
de la transformacioacuten y se pueden formar TPs toacutexicos
o no biodegradables
el microorganismo es un sistema multienzimaacutetico
2010 20151985 1990 1995 2000 2005
Cronograma de los trabajos publicados en relacioacuten a biodegradacioacuten de contaminantes por hongos en medio liacutequido
Contaminantes emergentes
Pesticidas (DDT amp DDE)
PCBs HAPs Disolventes clorados
AR de produccioacuten Aceite de oliva
AR de la induacutestria del papel
Retardantes de llama (Bromados)
Faacutermacos
Filtros solares UV
Deteccioacuten faacutermacos en medio ambient
Colorantes sinteacuteticos Explosivos
TNT y nitroglicerina
AR de la industria textil
ASPECTOS GENERALES
A que se llama contaminantes emergentes
Productos considerados contaminantes actualmente pero no en el pasado presentes de forma constante en el medio ambiente a bajas concentraciones provocando problemas en el ecosistema y pendientes de ser regulados en un futuro proacuteximo
Entre ellos se incluyen los faacutermacos drogas de abuso productos asociados a la higiene y cuidado corporal retardantes de llama plaguicidashellip Caracteriacutesticas
alto consumo acumulacioacuten en el medio y organismos potencial disruptor endocrino toxicidadhellip
DEGRADACIOacuteN DE CONTAMINANTES EMERGENTES
EDAR
Mezcla de ldquocontaminantes emergentesrdquo
metabolitos
substancias conjugadas
EXCRECIOacuteNVERTIDO
Retenidos en los lodos
inalterados
transformados
Mineralizados
Transformados
Inalterados
Presencia en aguas subterraneas superficiales y
sedimentos
Presencia en suelos
efluente
influente
DEGRADACIOacuteN DE CONTAMINANTES EMERGENTES
bull 2005 la mayoriacutea de estudios realizados se centran en ndash Puesta a punto de meacutetodos analiacuteticos
ndash Deteccioacuten en aguas superficiales y subterraacuteneas
ndash Deteccioacuten en sistemas de tratamiento convencionales (EDARs)
ndash Deteccioacuten en efluentes de hospitales
bull Algunos estudios de degradacioacuten por bacterias en efluentes
bull Escasos (ninguno) estudios de degradacioacuten en lodos
DEGRADACIOacuteN DE CONTAMINANTES EMERGENTES
HONGOS
Cual es el principal problema que presenta estudiar su degradacioacuten
Las bajas concentraciones en que se encuentran y el
hecho de estar en matrices muy complejas dificulta
su deteccioacuten y cuantificacioacuten
Aplicacioacuten en matrices liquidas y soacutelidas
Matrices liacutequidas
Aguas residuales de hospital
Aguas residuales de la Vila Universitaria
Concentrado de un proceso de membranas
Aguas de un hospital veterinario
Matrices solidas
Lodos de depuradoras urbanas
Lodos de reactor MBR
37 Verlicchi et al J hydrology 2010 also WST 2010
erythromycin (antibiotic)
Iopromide (ICM)
ifosfamide (cytostatic)
Ibuprofen (analgesic)
Glucose
Therapeutic classes contrast media (ICM) heavy metals in a hospital effluentndash Comparison with an urban effluent
Hospital effluent Mean value
Urban effluent Mean value
Degradacioacuten de faacutermacos modelo e identificacioacuten de productos de transformacioacuten en condiciones esteacuteriles
Nos permite demostrar que el hongo es
el responsable de la degradacioacuten
Tratamiento de efluentes reales en condiciones no esteacuteriles Cuantificacioacuten de la eliminacioacuten de faacutermacos y ecotoxicidad
Tratamiento de efluentes por hongos Degradacioacuten de faacutermacos
38
EXPERIMENTOS IN VIVO PARA CUANTIFICAR DEGRADACIOacuteN
EXPERIMENTOS PARA DETERMINAR EL PAPEL DE LOS ENZIMAS
- In vitro Lacasa comercial
- In vivo Inhibidores del citocrom P450 (1-aminobenzotriazole)
ESTUDIO DE LA TOXICIDAD (Microtox regTest )
- Bacteria bioluminescente V ficheri
- EC50 a los 15 min Concentracioacuten que disminuye la luz emitida por la bacteria al 50
- Cuanto mas alta sea la EC50 menor es la toxicidad
ANAgraveLISIS DE FAgraveRMACOS EXTRACCIOacuteN EN FASE SOacuteLIDA i HPLC
IDENTIFICACIOacuteN DE SUBPRODUCTOS Servei RMN-UAB
(Medio + contaminante) (Medio + contaminante+ hongo inactivado)
Adsorcioacuten Degradacioacuten miacutenima
DEGRADACIOacuteN DE FAacuteRMACOS INDIVIDUALES
EC50
50
Cultiu en placa
Inoculacioacute dels Erlenmeyers
per a lrsquoobtencioacute de miceliObtencioacute del miceli
Homogeneiumltzacioacute amb NaCl 08 11 (vv)
Solucioacute stock de miceli
Inoculacioacute dels Erlenmeyers per lrsquoobtencioacute de pegravelmiddotletsObtencioacute de pegravelmiddotlets
Solucioacute stock de pegravelmiddotlets
7 dies6 dies
5 dies
inogravecul
Inoculacioacute del reactor
Cultiu en placa
Inoculacioacute dels Erlenmeyers
per a lrsquoobtencioacute de miceliObtencioacute del miceli
Homogeneiumltzacioacute amb NaCl 08 11 (vv)
Solucioacute stock de miceli
Inoculacioacute dels Erlenmeyers per lrsquoobtencioacute de pegravelmiddotletsObtencioacute de pegravelmiddotlets
Solucioacute stock de pegravelmiddotlets
7 dies6 dies
5 dies
inogravecul
Inoculacioacute del reactor
Cultiu en placa
Inoculacioacute dels Erlenmeyers
per a lrsquoobtencioacute de miceliObtencioacute del miceli
Homogeneiumltzacioacute amb NaCl 08 11 (vv)
Solucioacute stock de miceli
Inoculacioacute dels Erlenmeyers per lrsquoobtencioacute de pegravelmiddotletsObtencioacute de pegravelmiddotlets
Solucioacute stock de pegravelmiddotlets
7 dies6 dies
5 dies
inogravecul
Inoculacioacute del reactor
Cultiu en placa
Inoculacioacute dels Erlenmeyers
per a lrsquoobtencioacute de miceliObtencioacute del miceli
Homogeneiumltzacioacute amb NaCl 08 11 (vv)
Solucioacute stock de miceli
Inoculacioacute dels Erlenmeyers per lrsquoobtencioacute de pegravelmiddotletsObtencioacute de pegravelmiddotlets
Solucioacute stock de pegravelmiddotlets
7 dies6 dies
5 dies
inogravecul
Inoculacioacute del reactor
Cultiu en placa
Inoculacioacute dels Erlenmeyers
per a lrsquoobtencioacute de miceliObtencioacute del miceli
Homogeneiumltzacioacute amb NaCl 08 11 (vv)
Solucioacute stock de miceli
Inoculacioacute dels Erlenmeyers per lrsquoobtencioacute de pegravelmiddotletsObtencioacute de pegravelmiddotlets
Solucioacute stock de pegravelmiddotlets
7 dies6 dies
5 dies
inogravecul
Inoculacioacute del reactor
Cultiu en placa
Inoculacioacute dels Erlenmeyers
per a lrsquoobtencioacute de miceliObtencioacute del miceli
Homogeneiumltzacioacute amb NaCl 08 11 (vv)
Solucioacute stock de miceli
Inoculacioacute dels Erlenmeyers per lrsquoobtencioacute de pegravelmiddotletsObtencioacute de pegravelmiddotlets
Solucioacute stock de pegravelmiddotlets
7 dies6 dies
5 dies
inogravecul
Inoculacioacute del reactor
Control abioacutetico Control inactivado Experimental (Medio + contaminante+hongo activo)
Idaea-CSIC ICRA
Ketoprofeno
Eliminacioacute del 100
Metabolits hidroxilats
Perfil de concentracioacute de subproductes del ketoprofen
DEGRADACIOacuteN DE FAacuteRMACOS MODELO
IOPROMIDE degradation in Erlenmeyer flasks by
T versicolor pellets Time course degradation of Iopromide
added at approximately 12 mg L-1 Symbols non-inoculated controls ()
experimental cultures () heat-killed
controls () glucose () and laccase
activity (loz)
62 degradation is
observed after 7days of
exposure and remains
constant until the end of
the experiment
Toxicity by Microtox bioassay
Time EC50 ()
Non-biotic control 2
15min 2
8h 1
1d 43
4d 66
7d 87
12d 110
High toxicity at initial time
(EC50 2) Toxicity decreases
over time
Gros et al 2014 Water Research
Degradacioacuten de farmacos en aguas residuales
en bioreactor
CONDITIONS
Sterile effluent
No sterile
Batch
Continuous
Nutrients addition
Non-nutrients addition
Fluidized bed bioreactors 15
and 10 L
Air pulses
T versicolor in form of pellets
pH (45) and temperature (25ordmC)
control
MONITORING
Pharmaceuticals degradation
Acute toxicity (Microtox)
Laccase glucose etc
101
1-ep
oxyC
BZ
2-Hyd
roxy
CBZ
Cipro
floxa
cin
50
100
150
200
250
Inicial
15 min
6 h
1 d
2 d
5 d
8 d
Cef
alex
in
Ibup
rofe
n
Aceta
minop
hen
Azitro
micin
1
2
3
4
Ketop
rofe
n
Propr
anolol
Cita
lopr
am
Car
bamaz
epine
Acridon
e
Con
cen
tracioacute
(micro
g L
-1)
000
003
006
009
012
RESULTADOS AGUAS RESIDUALES URBANAS (Vila Universitaria de la UAB)
Tratamiento no esteril en batch
Eliminacioacuten completa del 70 de los faacutermacos detectados
Inicial
15 min
6 h
1 d
2 d
5 d
8 d
TRATAMIENTO DE EFLUENTES
Comparacioacuten de la eliminacioacuten de los faacutermacos por el
hongo versus lodos activados (bibliografia)
Grup Fagravermac Concentracioacute
(microg L-1)
Eliminacioacute estegraveril
()
Eliminacioacute no estegraveril
()
Eliminacioacute per llots activats
() Analgegravesics Acetaminofen 387 100 100 82-99
Ibuprofen 1261 100 100 82-99 Ketoprofen lt048 35 100 lt50 Codeina 002 100 - lt82 Antibiogravetics Azitromicin 431 - 100 lt40
Ciprofloxacin 8471 - 35 50-96 (adsorcioacute) Cefalexin 059 - -51 96 β-blockers Propanolol 006 - 100 59-70 Psiquiatrics Carbamazepina 07 -37 Augmenta lt20 Augmenta
1011- epoxy CBZ 755 100 79 - 2-Hydroxy CBZ 1638 46 100 -
Acridone 101 100 Augmenta - Citalopram 01 100 100 -
RESULTADOS AGUAS RESIDUALES URBANAS
TRATAMIENTO DE EFLUENTES
Porcentajes de eliminacioacuten superiores en el tratamiento por hongos
Problema cuantificacioacuten inicial de carbamazepina conjugacioacuten
Ace
tam
inop
hen
Ibup
rofen
Ket
opro
fen
Nap
roxe
n
Salicylic a
cid
Cod
eine
Phe
nazo
ne
Dex
amet
haso
ne
Diclofena
c
Piro
xica
m
Co
nce
ntr
atio
n (
microg
L-1
)
00
05
10
15
20
25
30
500
1000
1500
Initial
30 min
5 h
1 d
2 d
5 d
8 d
50
Tratamiento no esteacuteril Analgeacutesicos
RESULTADOS AGUAS RESIDUALES DE HOSPITAL
TRATAMIENTO DE EFLUENTES
46
Cipro
floxa
cin
Oflo
xacin
Clarit
hrom
ycin
Sulfam
etho
xazo
le
Azith
rom
ycin
Met
ronida
zole
Met
ronida
zole-O
H
Trim
etho
prim
Dim
etrid
azole
Ron
idaz
ole
Co
nce
ntr
atio
n (
microg
L-1
)
00
05
10
15
20
25
30
35
40
100
150
200
250
Initial
30 min
5 h
1 d
2 d
5 d
8 d
RESULTADOS AGUAS RESIDUALES DE HOSPITAL
Tratamiento no esteacuteril Antibioacuteticos
TRATAMIENTO DE EFLUENTES
101
1-ep
oxy
CBZ
2-Hyd
roxy
CBZ
Car
bam
azep
ine
Acr
idon
e
Lora
zepa
m
Cita
lopr
am
Ven
lafaxine
Pra
vast
atin
Olanz
apine
Ser
tralin
e
Fluox
etine
Par
oxet
ine
Co
nce
ntr
atio
n (
microg
L-1
)
000
025
050
075
100
400800
120016002000
Initial
30 min
5 h
1 d
2 d
5 d
8 d
RESULTADOS AGUAS RESIDUALES DE HOSPITAL
Tratamiento no esteacuteril Faacutermacos de uso psiquiaacutetrico
TRATAMIENTO DE EFLUENTES
Ben
zotri
azole
OP2E
O
Eth
ylpa
rabe
n
Pro
pylpar
aben
BPA
OP
Con
cen
tration
(micro
g L
-1)
0
2
4
6
8
10
20
30
40
50
60
RESULTADOS AGUAS RESIDUALES DE HOSPITAL
Tratamiento no esteacuteril Compuestos disruptores endocrinos
70 eliminacioacute
TRATAMIENTO DE EFLUENTES
Famiacutelia faacutermacos Tratamiento esteacuteril Tratamiento no esteacuteril
Carga inicial (microg)
Eliminacioacuten ()
Carga inicial (microg)
Eliminacioacute ()
Analgegravesics 1475 180 993 1511 179 988 Antibiogravetics 569 69 861 239 28 908 Cafeiumlna 757 92 79 1490 177 384 EDC 124 15 813 704 84 744 Iopromida 1046 128 755 4197 498 340 Altres fagravermacs 557 68 862 177 21 863 Psiquiagravetrics 3658 447 937 108 13 954 Cantidad total 8185 100 832 8427 100 533
Tratamiento adecuado para degradar faacutermacos en efluents de hospital
Siguiente objetivo Tratamiento en continuo de efluentes
RESULTADOS AGUAS RESIDUALES DE HOSPITAL
TRATAMIENTO DE EFLUENTES
Fungal inoculated (I)
34 Non-sterile continuous treatments of ROC and VHW
Non-inoculated (NI)
Non-sterile continuous
treatments of real effluents
VHW treatment
(
) Glucose concentration
(
) COD
(
) Laccase activity
(darr) Fungal biomass partial renovation
(mdash) Glucose addition rate
2 HRT studied
Decrease in laccase activity even with partial biomass renovation
Fungal inoculated (I)
Casas et al 2013 Env Technol 34 113
Glucose 026 g g DCW d
Ammonium 12 mg g DCW d
No glucose accumulation
Need for nutrients
Previous studies in synthetic
media and sterile conditions
CRT
Blaacutenquez et al 2006 Water Res 40 1650
CRT 21 days
13 biomass renovation every 7 days
CRT of 15 days
34 Non-sterile continuous treatments of ROC and VHW
Marina Badia Fabregat December 5th 2014 PhD Thesis
Que es lo que sucede
Se muere el hongo aunque estamos renovando la
biomasa no hay suficiente hongo
No hay degradacioacuten
52
Marina Badia Fabregat December 5th 2014 PhD Thesis
VHW treatment (2)
34 Non-sterile continuous treatments of ROC and VHW
NH4+ addition
PhACs removal
Fungal inoculated (I)
Non-inoculated (NI)
(
) Wastewater (Influent)
(
) Reactor effluent
The analyses have
been performed by
34 Non-sterile continuous treatments of ROC and VHW
Microbial community assessment (DGGE)
Marina Badia Fabregat December 5th 2014 PhD Thesis
Time
34 Non-sterile continuous treatments of ROC and VHW
Trametes versicolor
Candida spp
Fusarium solani
Unknown
T versicolor survived until the end of the treatment
laccase activity is not a good indicator
ESCENARIOS DE GESTIOacuteN DE EFLUENTES DE HOSPITAL
EDAR
No eliminacioacuten
de faacutermacos
Dilucioacuten en
el efluente
urbano
Aguas
urbanas
Fong
No eliminacioacuten
de DQO
Hongo Aguas
urbanas
EDAR
HOSPITAL
Srsquoha comprovat la capacitat de T versicolor per degradar fagravermacs
Badiacutea-Fabregat et al 2014 Rodriacuteguez-Rodriacuteguez et al 2014 Cruz-Moratoacute et al 2013
Tractament en continu drsquoHWW amb T versicolor en reactor
Inconvenients al tractament drsquo
aiguumles drsquohospitals reals
- Necessitat drsquoaddicionar nutrients - Competegravencia amb bacteris
Possibles solucions Estrategravegies
- Pretractament de lrsquoefluent - Altres configuracions de reactors - Canvi en la font de carboni
Posada a punt del sistema TRH Relacioacute QRQL
Tractament en continu drsquoHWW amb T versicolor en reactor
Alternativa filtre percolador amb T versicolor pre-crescut sobre fusta
1 2 3
4
5
6
7
1 Tanc drsquoalimentacioacute 2 Tanc de mescla 3 Tanc drsquoeluents de
sortida 4 Bomba de recirculacioacute 5 Bioreactor 6 Entrada drsquoaire 7 Controlador de pH
TRH 3d
QL
QR
QL
Tractament en continu drsquoHWW amb T versicolor en reactor
Alternativa filtre percolador amb T versicolor pre-crescut sobre fusta
Desenvolupament processos
Efluent hospital
real (HWW)
Aiguumles residuals urbanes
(UWW)
Trametes versicolor
T versicolor crescut sobre fusta
Filtre percolador amb T versicolor crescut sobre fusta
Microalgues Degradacioacute a
escala Erlenmeyer Fotobioreactor FBR
Degradacioacute drsquohormones i fagravermacs per microalgues
bull Degradacioacute drsquohormones del digestat drsquoun DA dopat amb E2 i EE2 amb les algues S capricornutum i C reinhardtii creixement i degradacioacute
No efecte togravexic de les hormones sobre les algues
Utilitzacioacute de digestat de llots per creixer
S capricornutum
S capricornutum
Selenastrum
capricornutum
Chlamydomonas
reinhardtii
E2 () EE2 () E2 () EE2 ()
24h 7d 24
h
7d 24h 7d 24
h
7d
B 47 88 30 60 89 100 26 100
C 2 46 0 41 27 86 6 71
G 91 100 27 95 98 100 28 76
Degradacioacute drsquohormones i fagravermacs per microalgues
bull Identificacioacute productes de degradacioacute drsquoE2 i EE2
bull Es detecten diferents productes de degradacioacute drsquoE2 i EE2 bull Majoritagraveriament productes de fotodegradacioacute bull Alguns directament relacionats amb la biodegradacioacute per part de les algues
E2 TP1 EE2 TP2
OH
HO
O
OH
HO
OH
Toilet sewage
1st settler (1m3)
2nd settler (1m3)
Wastewater pump
Wastewater PBR inlet
1
2
3
4
5
Algaebacteria consortia
Fotobioreactor de tractament
drsquo UrbanWW despres de
decantacioacute
Volum 1000L
Semiobert
Tubs plastic transparent
Tractament drsquoUrbanWW i eliminacioacute de PhACs en FBR
100L aigua del llac
Can Borrell Lake (StCugat)
900L U WW
Plagrave drsquooperacioacute del FBR
Tractament drsquoUWW i eliminacioacute de PhACs en FBR
Estat Estacionari - PhACs - Biodiversitat
303 mgL
265 mgL
155 mgL
Irradiacioacute solar darr Temperatura darr
TSSdarr Biomassa
pH augmenta amb lrsquoactivitat fotosintegravetica (consum CO2)
pH disminueix a la nit amb la respiracioacute
Tractament drsquoUWW i eliminacioacute de PhACs en FBR
pH
Entrada - COD=365 mgL - N-NH4
+=79 mgL - PT=17 mgL
COD N-NH4
+
PT
Paragravemetre Periacuteode I Periacuteode II Periacuteode III
DQO () 83 61 41
N-NH4+ () 86 99 80
PT () 54 89 75
Eliminacioacute de nutrients
Tractament drsquoUWW i eliminacioacute de PhACs en FBR
67
Napro
xen
Ibupro
fen
Aceta
min
ophen
Salic
ylic
acid
Keto
pro
fen
Azithro
myc
in
Cip
rofloxacin
Ofloxacin
Ery
thro
myc
in
Hyd
rochlo
roth
iazid
e
Furo
sem
ide
Codein
e
Lora
zepam
Ate
nolo
l
Dilt
iazem
Alp
razola
m
Paro
xetine
Co
nce
ntr
atio
n (
ngL
)
0
2000
4000
6000
8000
10000
12000
24000
30000
36000
42000
48000
54000
60000
Outlet
Inlet
Napro
xe
n
Ibupro
fen
Ace
tam
inophen
Salic
ylic
acid
Keto
pro
fen
Azithro
myc
in
Cip
rofloxa
cin
Ofloxa
cin
Ery
thro
myc
in
Hyd
roch
loro
thia
zid
e
Furo
se
mid
e
Codein
e
Lora
zepam
Ate
nolo
l
Dilt
iazem
Alp
razola
m
Paro
xe
tine
Concentr
ation (
ngL
)
0
2000
4000
6000
8000
10000
12000
24000
30000
36000
42000
48000
54000
60000
Outlet
Inlet
Antiinflamatoris Eliminacioacute gt85
Antibiogravetics Eliminacioacute gt 67
Antidepressius Eliminacioacute gt87
β-bloquejants Eliminacioacute gt86
Altres (ngL) Diuregravetics gt44 Bloquejants de canal lent gt72
Concentratioacute PhACs entrada
Concentratioacute PhACs sortida
TRH=8 d Estat estacionari
TRH=12 d Estat estacionari
48-54 μgL
24-54 μgL
4-10 μgL
2-4 μgL
4-6 μgL
ngL
ngL
8-10 μgL
4-10 μgL
ngL
ngL
PhACs
Tractament drsquoUWW i
eliminacioacute de PhACs en FBR
Valoritzacioacute de biomassa algal mitjanccedilant pretractament enzimagravetic i DA
Digestion time (days)
0 10 20 30 40 50
Meth
ane
yie
ld (
mL C
H4g
VS
)
0
50
100
150
200
250
Time (d) vs Microalgal control
Time (d) vs T control
Time (d) vs Cellulase
Time (d) vs Mix
Mix enzimagravetic Celmiddotlulasa
Biomassa microalgal + Control
Mix enzimagravetic 217 mL CH4g VS
Celmiddotlulasa 203 mL CH4g VS
Microalgues 188 mL CH4g VS
Mix enzimagravetic millora la produccioacute de metagrave
Brou fuacutengic + microalgues Control de brou fuacutengic
Lacasa + microalgues biomassa microalgal Control de lacasa
Brou fuacutengic 210 mL CH4
Lacasa 40 mL CH4
Produccioacute de biogas amb enzims no especiacutefics
Microalgues 38 mL CH4
Produccioacute de biogas amb enzims especiacutefics
Brou fuacutengic millora la produccioacute de metagrave
Projecte de colmiddotlaboracioacute entre el Consorci per a la Gestioacute de Residus del Valles Oriental i el grup de recerca Biorem UAB (2014SGR476) dins del
marc del programa de Doctorats Industrials de la Generalitat de Catalunya
Bioremediacioacute ldquoin siturdquo drsquoaquumliacutefers contaminats per compostos
organoclorats
Projecte de colmiddotlaboracioacute entre Litoclean i el grup de recerca Biorem UAB (2014SGR476) dins del marc del programa de Doctorats
Industrials de la Generalitat de Catalunya
Decloracioacute drsquoorganoclorats mitjanccedilant bacteris dehalorespiradors
1 Tecnologia consolidada amb centenars de casos drsquoaplicacioacute amb egravexit 2 Transformacioacute de productes organoclorats togravexics a innocus 3 Compatible amb altres megravetodes de remediacioacute 4 Disminucioacute del temps de remediacioacute de lrsquoaquumliacutefer i costos associats 5 Tecnologia meacutes econogravemica que tractaments fisico-quiacutemics 6 Potencialment pot eliminar els cloroalcans a concentracions le 0005 mgL 7 Percepcioacute social
PRINCIPALS AVANTATGES BIOREMEDIACIOacute
o Marc del projecte
Aplicacioacute de metodologies de Bioremediacioacute per via anaerogravebia en tres
emplaccedilaments afectats per la presencia de compostos organoclorats Cada un drsquoaquests tres emplaccedilaments constaragrave de les seguumlents fases
bull Fase 1 anagravelisis al laboratori a) Caracteritzacioacute de lrsquoemplaccedilament b) Assaig de laboratori Microcosmos
bull Fase 2 assaig in-situ
o Fase drsquoimplantacioacute A partir dels resultats obtinguts aplicacioacute de metodologia a lrsquoemplaccedilament estudiat per part de Litoclean
PCE TCE cis DCE
Caracteriacutestiques de lrsquoemplaccedilament
bull Emplaccedilament contaminat per un abocament controlat i finit de Percloretilegrave (PCE) en una parcelmiddotla amb activitat industrial
bull Respiren compostos orgagravenics clorats i els transformen a molegravecules menys clorades
bull Anaerobis estrictes bull Es poden trobar als aquumliacutefers contaminats bull El grup Biorem UAB (2014SGR476) disposa de diferents liacutenies de cultius de
bacteris decloradors amb capacitat per detoxificar un ampli ventall drsquoorganoclorats
bull Trueba-Santiso et al 2017 Sci
Total Environ 581-582 pp 640-
648
bull Mortan et al 2017 J Hazard
Mat In press
Dhg Dehalogenimonas
Dhc Dehalococcoides
Dhb Dehalobacterium
Diclorometagrave Agravecid acegravetic Agravecid fogravermic
+ Dhb
C C
H
H
H
H
Etegrave
C C
Cl
H
Cl
H
C C
H
Cl
Cl
H
C C
H
H
H
Cl
cis- i trans- DCE VC
Dhc Dhc
Dhc
C C
Cl
Cl
Cl
H
TCE
C C
C lC l
C l C l
P C E
Dhc
PCE
C
Cl
Cl
C
Cl
Cl
H H C
Cl
Cl
C
Cl
H
H H
1122-TeCA 112-TCA
Dhg Dhg
Abiogravetic
CC
HCl
HCl
HH
12-DCA
Dhg
12-DCA
Bacteris dehalorespiradors
Les poblacions bacterianes
autogravectones poden transformar els
contaminants fins a compostos innocus
Les condicions drsquoaquests aquumliacutefers soacuten adequades per
eliminar els compostos
organoclorats amb bacteris
dehalorespiradors
1 Anagravelisi dels paragravemetres
de camp
Bioestimulacioacute
2 Deteccioacute de lrsquoactivitat
decloradora
Atenuacioacute natural
monitoritzada
Bioaugmentacioacute Fase
2
Pregunta 1a Pregunta 2a
La poblacioacute bacteriana a lrsquoaquumliacutefer
eacutes suficient per completar el proceacutes de descontaminacioacute de forma natural
Pregunta 3a
Fase 1
Cultius anaerobis i anagravelisi de metabogravelits
Mostreig drsquoaigua del pou amb
sediments fins
Preparacioacute dels cultius en cambra
anaerogravebia
Incubacioacute dels cultius en cambra
climatitzada
Anagravelisi de metabogravelits per
cromatografia de gasos Mostres de
laquumliacutefer +
Substrat orgagravenic (candidats per
bioestimulacioacute)
1 Nomeacutes mostra 2 + Metanol i etanol 3 + Producte comercial 4 + Lactat
Concentracioacute de cloroetens
2 Deteccioacute de lrsquoactivitat decloradora
Fase 1
La biodegradacioacute eacutes completa (etegrave)
La bioestimulacioacute eacutes efectiva
La decloracioacute meacutes ragravepida eacutes amb lactat
PCE
TCE
cis- DCE
CV Etegrave
trans- DCE
0
5
10
15
20
25
30
35
0 50 100 150 200
Co
nce
ntr
atio
n (
microM
)
Day
0
2
4
6
8
10
0 50 100 150 200
Day
Mostra aigua nomeacutes (control)
Mostra aigua + etanol metanol
Mostra aigua + producte comercial
Mostra aigua + lactat
Resultats per a un pou
Cultius anaerobis i anagravelisi de metabogravelits
Fase 1
0
5
10
15
20
25
30
35
0 50 100 150 200Day
+ TCE
0
10
20
30
40
50
60
70
0 50 100 150 200
Day
+ TCE
2 Deteccioacute de lrsquoactivitat decloradora
TCE
cis-DCE
trans-DCE
Cloruro de vinilo Etileno
CC
Cl
Cl Cl
Cl
PCE
CC
Cl
H H
Cl
CC
H
ClH
Cl
CC
Cl
H
H
H
CC
H
H H
H
CC
Cl
Cl H
Cl
Deteccioacute i identificacioacute dels bacteris i enzims responsables de la degradacioacute completa
Tegravecniques moleculars (PCR)
Fase 1
Dehalobacter Desulforomonas
Sulfurospirillum Geobacter Desulfitobacterium
Desulfitobacterium
Dehalococcoides
pceA
tceA tceA bvcA
vcrA
2 Deteccioacute de lrsquoactivitat decloradora
Clorur de
vinil
Etegrave
Ma
rca
do
r
C+
Dh
c
Pou
C-
Dh
c
Assaig in situ per BIOESTIMULACIOacute
Fase 2
Injeccioacute i monitoritzacioacute bull Injeccioacute drsquoestimulant segons
conclusions de lrsquoassaig de laboratori (Lactat comercial) en les concentracions de diseny
bull Injeccioacute de traccedilador (fluoresceiumlna)
PCE TCE
cis-DCE
trans-DCE
CV Ethene 0
5
10
15
20
25
30
-1 19 39 59 79
Co
nce
ntr
atio
n (
mg
L)
Day
Chlorinated ethenes Lactate and fermenting products
Well PZ-1
Lactate Pyruvate
Acetate Formate
Potencial Redox
0
1
2
3
4
5
-1 19 39 59 79
Co
nce
ntr
atio
n (
mg
L)
Day
0
500
1000
1500
2000
2500
-1 19 39 59 79Day
0
10000
20000
30000
40000
50000
60000
70000
-1 19 39 59 79Day
-100
0
100
200
300
400
500
-1 19 39 59 79
OR
P (
mV
)
Day
PZ2
82
Chlorinated ethenes Lactate and fermenting products
Well PZ-2
Direct injection of lactate (MW-PZ2) Monitoring Wells PZ2 PZ1 PZ3 MW6 PZ22 PZ6 and ProfA
Conclusions de la Fase 2 (assaig in situ)
Els resultats de la Fase 1 soacuten vagravelids per decidir quin tractament de bioremediacioacute seguir a la Fase 2
El lactat estimula la degradacioacute
bull Augmenta la velocitat de decloracioacute bull Proporciona acetat i hidrogen als bacteris bull Consumeix lrsquooxigen present bull Disminueix el potencial redox
Es confirma la presegravencia de bacteris dehalorespiradors autogravectons i actius
Es detecta degradacioacute de PCE i transformacioacute a compostos menys clorats
A partir dels resultats obtinguts durant les dues fases es dissenyaragrave i es proposaragrave lrsquoexecucioacute drsquoun proceacutes de bioremediacioacute anaerogravebia estimulada aplicant la metodologia establerta
84
Gragravecies
Grup de recerca BioremUAB (teresavicentuabcat)
Las aguas procedentes de la industria textil se caracterizan
Hoy en diacutea auacuten no se ha desarrollado un tratamiento bioloacutegico universal de depuracioacuten de aguas residuales textiles
Variedad de colorantes utilizados
Los colorantes son estructuras complejas poco biodegradables y muy estables
El estudio de nuevos tratamientos bioloacutegicos para estos efluentes es una opcioacuten interesante
En las EDAR los colorantes se adsorben sobre la biomasa causando problemas
LA INDUSTRIA TEXTIL y SU PROBLEMAacuteTICA AMBIENTAL
HONGOS
En los experimentos realizados se han conseguido rendimientos
de eliminacioacuten del color de hasta el 90
iquestCual es el mecanismo de eliminacioacuten del
colorante
bull bioadsorcioacuten
bull biotransformacioacuten
t inicial t final
Pelets de T versicolor + colorante Gris Lanaset G Tratamiento en discontinuo
Se ha determinado la capacidad del hongo ligninoliacutetico para degradar el colorante Gris Lanaset G (Mezcla de colorantes metaacutelicos de estructura y composicioacuten no disponible)
Biomass
Cr-dye +
Cr free
Cr-dye +
Cr free
Metal
desorption
FINAL
Cr-dye
Cr-dye +
Cr free
STEP2
Dye in biomass
Cr-dye
INITIAL
t= 0 h
Dye adsorbed
Cr-dye
Cr-dye
degradation
STEP 1
t= 1 ht= 45 d
S
O
L
I
D
P
H
A
S
E
L
I
Q
U
I
D
P
H
A
S
E
Dye
Dye
Dye
adsorption
Dye
Biomass
Cr-dye +
Cr free
Cr-dye +
Cr free
Metal
desorption
FINAL
Cr-dye
Cr-dye +
Cr free
STEP2
Dye in biomass
Cr-dye
INITIAL
t= 0 h
Dye adsorbed
Cr-dye
Cr-dye
degradation
STEP 1
t= 1 ht= 45 d
S
O
L
I
D
P
H
A
S
E
L
I
Q
U
I
D
P
H
A
S
E
Dye
Dye
Dye
adsorption
Dye
MECANISMO DE DEGRADACIOacuteN DEL COLOR
Mecanismo de degradacioacuten de colorantes por
los hongos ligninoliacuteticos
1ra etapa adsorcioacuten en la biomasa del hongo
2ordf etapa degradacioacuten intracelular
En este caso gracias al metal podemos demostrar que la
degradacioacuten tiene lugar en el interior del hongo o al menos parte
de ella
Cual es el papel del enzima extracelular
es la enzima extracelular que estamos midiendo (lacasa) la
responsable de la degradacioacuten
TRATAMIENTO COLORANTE GRIS LANASET G
DEGRADACIOacuteN DEL COLORANTE GRIS LANASET G CON TRAMETES VERSICOLOR
Medida de la enzima lacasa intracelular y extracelular
98 de eliminacioacuten de color a las 75 h
(57 debido a la adsorcioacuten Killed control)
Medio inicial (A) y final (B) del tratamiento
Peacutelets antes (B) y despueacutes del tratamiento (C) y peacutelets tentildeidos con colorante a t=1h (A)
Tiempo (h)
0 50 100 150 200 250 300
Lacasa e
xtr
acelu
lar
tota
l (U
A)
0
200
400
600
800
1000
1200
1400
1600
1800
2000
Lacasa intr
acelu
lar
tota
l (U
A)
0
40
80
120
160
200
240
280
Conc
colo
rante
(gl)
0
20
40
60
80
100
120
140
160
Conc
glu
cosa (
gl)
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
Activitat extracelular
Activitat intracelular
Colorante
Glucosa
Glu
cosa
(g
l)
Co
lora
nte
(m
gl)
DEGRADACIOacuteN DE COLORANTES TEXTILES
Antes de las 24h deteccioacuten de lacasa intracelular
Si la enzima lacasa es la responsable de la degradacion
Porque utilizar microorganismos y no enzimas
Es mas facil trabajar con enzimas que con
microorganismos
Se puede utilizar la dosis de enzima necesaria
Perohellip
Un unico enzima puede degradar todos los colorantes en un efluente
Los enzimas hasta donde llegan Degradantransformanmineralizan
Un unico enzima puede hacer lo mismo que un microorganismo que es
multienzimaacutetico
APLICACIOacuteN DEL PROCESO DE DECOLORACIOacuteN A DIFERENTES COLORANTES
RESULTADOS DE DEGRADACIOacuteN DE LOS COLORANTES AacuteCIDOS
Colorante Lanasyn Grey
(Azo complejo metaacutelico)
Alizarin Red S
(Antraquinoacutenico)
Acid Fuchsin
(Triarilmetano)
Decoloracioacuten 796 938 9998
Reduccioacuten Toxicidad 12 12 19
O
N
NH
C OEt
O
N
S
O
MeO
O
C
O
OEt
NH R
H+
Cr3+
N
N
R
OO
S O
O
Me
O
O
OH
SO3Na
NH2
SO3
C
H3C
H2N
NaO3S
NH2
SO3Na
DEGRADACIOacuteN DE COLORANTES TEXTILES
ESTUDI DEL PROCEacuteS DEGRADACIOacute DE COLORANTS TEgraveXTILS AMB EL FONG Trametes versicolor
COLORANT Trametes versicolor ENZIM 1210 UL
Nom comuacute Classificacioacute quiacutemica Decoloracioacute
24 i 100 h
Decoloracioacute
24h
Acid Fuchsin Trifenilmetagrave 98-99 28
Acid Green 16 Trifenilmetagrave 90-99 60 gt
24h
Alizarin Red S Antraquinogravenic 92-94 84
Amino Black 10 Diazo 96-99 93
Azocarmine B Quinoneimine 90-99 84
Basic Fuchsin Trifenilmetagrave 12-40 18
Brilliant Green 1 Trifenilmetagrave 55-93 90
Brilliant Green 20 Trifenilmetagrave 76-78 90
Burdeos Lanset B (mescla) 83-88 67
Gris Lanaset G (mescla) 92-98 35
Pardo Lanaset B (mescla) 64-81 60
Lanasyn Grey G Metagravelmiddotlic azoic 72-87 49
Methylene Blue Tiazina 14-28 37
Naphtol Yellow S Nitro 8-50-92 (240h) 0
Orange G Azo 97-99 87
Desactivacioacute enzimagravetica
DEGRADACIOacute DE COLORANTS comparacioacute fong vs enzim lacasa
Biodegradacioacute drsquoaltres famiacutelies de colorants
2D Graph 3
Tems (h)
0 20 40 60 80 100 120
Co
nc
en
tra
cioacute
co
lor
(mg
L)
0
20
40
60
80
100
120
140
160
Ac
tivit
at
(UL
)
0
20
40
60
80
100
120
140
Temps GLG (h) vs GLG (mgl)
Temps OG (h) vs OG (mgl)
Temps AF (h) vs AF (mgl)
Temps GLG-2 (h) vs GLG-2 (mgl)
Temps GLG (h) vs Activitat GLG (UA)
Temps OG (h) vs Activitat OG (UA)
Temps ARS (h) vs Activitat ARS (UA)
Temps GLG-2 (h) vs Activitat GLG-2 (UA) Temps ARS (h) vs ASR (mgl)
Temps AF (h) vs Activitat AF (UA)
DISCONTINUS REPETITS 24 hores
Gris Lanaset G co = 1556 mgL 946 decol
Orange G co = 1509 mgL 974 decol
Alizarin Red S co = 1425 mgL 874 decol
Acid Fuchsin co = 1370 mgL 982 decol
Gris Lanaset G co = 732 mgL 776 decol
Productes de degradacioacute del metabolisme del
fong per diferents famiacutelies de colorants
10 9 8 7 6 5 4 3 2 1 0 ppmLongitud dona (nm)
350 400 450 500 550 600 650
Absorb
agravencia
00
02
04
06
08
10
Temps 0 min
Temps 8 min
Temps 30 min
Temps 60 min
Temps 2h
Temps 4h
Temps 24h
0 min
4 h
24 h
60 min
2 h
30 min
8 min
N(CH2CH3)2
N(CH2CH3)2
BG1
CO2HCO2H
N(CH2CH3)2
CH3CHO
CH3CH(OH)2
CH3CO2H
NH(CH3CH2)2
+
SO4H-
Brilliant Green 1
N(CH2CH3)2
N(CH2CH3)2
BG1
CO2HCO2H
N(CH2CH3)2
CH3CHO
CH3CH(OH)2
CH3CO2H
NH(CH3CH2)2
+
SO4H-
N(CH2CH3)2
N(CH2CH3)2
BG1
CO2HCO2H
N(CH2CH3)2
CH3CHO
CH3CH(OH)2
CH3CO2H
NH(CH3CH2)2
+
SO4H-
NH(CH2CH3)2 + +
EL FONG EacuteS CAPACcedil DE DEGRADAR AgraveCID BENZOIC en 24 hores
H-RMN en liacutenea
Orange G
NH2CH2N
NH2
No subproductes
Acid Fuchsin
WRF
Citocromo P450
2 Lacasas
Lignina peroxidasa
Peroxidasa versaacutetil
MnP
1 Pero
xidasas
Enzimas modificadoras de lignina
Trametes versicolor
Enzimas extracelulares Enzimas intracelulares
Hidroxilacioacuten
Epoxidacioacuten
Reduccioacuten Desalquilacioacuten
Oxigenacioacuten
Ruptura C-C
Desmetilacioacuten
Hidroxilacioacuten Dipolimerizacioacuten fenoles
Oxidacioacuten alcoholes
El mecanismo de degradacioacuten de algunos contaminantes no esta ligado a la produccioacuten de los enzimas extracelulares sino al sistema intracelular Cytocromo P450 monooxigenasa
Identificacioacuten gen cyt P450 en P chrysosporium 1997 y en T versicolor 2002
Objetivo desarrollo de proceso
Reactor fludizado por pulsos de aire
Fong en forma de pegravelmiddotlets Biomassa fluiumlditzada per polsos drsquoaire Tordf ograveptima fong 25ordmC pH ograveptim fong 45 Nutrients (CN) y micronutrients Avaluacioacute activitat fuacutengica enzim lacasa Condicions esterils
Temps (d)
0 5 10 15 20
Glu
cosa
(gl)
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
Laca
sa (
UA
l)
0
250
500
750
1000
1250
1500
1750
2000
2250
Reducc
ioacute d
e c
olo
r (
)
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
Glucosa
Lacasa
Reduccioacute de color
TRH (h)
0 20 40 60 80 100 120
mg G
LG e
limin
ats
lmiddoth
0
5
10
15
20
25
30
Experimental
Normativa
Efecte del TRH
TRH 48 h
Temps (d)
0 5 10 15 20 25 30 35 40 45
Glu
cosa
(gl)
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
Laca
sa (
UA
l)
0
250
500
750
1000
1250
1500
1750
2000
2250
Reducc
ioacute d
e c
olo
r (
)
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
Glucosa
Lacasa
Reduccioacute de color
0
20
40
60
80
100
0 7 14 21 28 35 42 49 56 63P
erc
en
tatg
e d
e b
iom
as
sa
()
Temps (d)
gt42 dies
35 dies
28 dies
21 dies
14 dies
7 dies
0 dies
Estrategravegia purga i renovacioacute 13 de la
biomassa cada 7 dies
TRC 21 dies
decoloracions gt 90
distribucioacute drsquoedats constant
82 biomassa amb lt28 dies
Pegraverdua morfologiacutea dels pegravelmiddotlets lisis celmiddotlular
Tiempo (d)0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110
Glu
cosa
(gl)
0
1
2
3
4
5
6
7
8
Laca
sa (
UA
l)
0
500
1000
1500
2000
2500
3000
3500
4000
4500
5000
5500
Reducc
ioacuten d
e c
olo
r (
)
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
10068 525 59 72 4848
- Renovar la biomassa - Ni macro ni micronutrients - Glucosa qualitat industrial - Colorant no estegraveril
Formulacioacute del medi de cultiu
Seleccioacute del bioreactor
Escalat
Escalat de la produccioacute de biomassa
Produccioacute de pegravelmiddotlets clagravessica
Coll drsquoampolla
Cost medi (extracte de malta)
Limitacioacute en la produccioacute a escala Erlenmeyer
Objectius
Morfologia en forma de pelmiddotlets
Mida plusmn 3mm
Pasos experimentals
40 x
Biomassa gt 3 g DCWmiddotl-1
Morfologia adequada
280
598 0
50
100
150
200
250
300
Malt extract Defined medium
Co
st (
euromiddotK
g-1) Reduccioacute de cost 98
Escalat de la produccioacute de biomassa
La enzima lacasa es uno de los principales
catalizadores de la biodegradacioacuten pero no el uacutenico
responsable
El hongo degrada casi todos los colorantes
(algunos si estan en concentraciones subtoacutexicas)
La monitorizacioacuten de la produccioacuten enzimaacutetica y
consumo de glucosa son buenos indicadores de la
actividad metaboacutelica del hongo hay que
suministrar nutrientes para mantener la actividad
enzimaacutetica
El hongo puede degradar metabolitos resultantes
de la degradacioacuten que el enzima lacasa no puede
degradar
Algunas conclusiones
Porque utilizar microorganismos y no enzimas
si es mucho mas facil dosificar enzimas
los efluentes a tratar (liacutequidos o soacutelidos) contienen
una mezcla muy compleja de contaminantes no
podemos optimizar ni el enzima ni las condiciones
es difiacutecil que un enzima pueda degradar todos los
contaminantes presentes
en muchos casos los enzimas solo realizan un paso
de la transformacioacuten y se pueden formar TPs toacutexicos
o no biodegradables
el microorganismo es un sistema multienzimaacutetico
2010 20151985 1990 1995 2000 2005
Cronograma de los trabajos publicados en relacioacuten a biodegradacioacuten de contaminantes por hongos en medio liacutequido
Contaminantes emergentes
Pesticidas (DDT amp DDE)
PCBs HAPs Disolventes clorados
AR de produccioacuten Aceite de oliva
AR de la induacutestria del papel
Retardantes de llama (Bromados)
Faacutermacos
Filtros solares UV
Deteccioacuten faacutermacos en medio ambient
Colorantes sinteacuteticos Explosivos
TNT y nitroglicerina
AR de la industria textil
ASPECTOS GENERALES
A que se llama contaminantes emergentes
Productos considerados contaminantes actualmente pero no en el pasado presentes de forma constante en el medio ambiente a bajas concentraciones provocando problemas en el ecosistema y pendientes de ser regulados en un futuro proacuteximo
Entre ellos se incluyen los faacutermacos drogas de abuso productos asociados a la higiene y cuidado corporal retardantes de llama plaguicidashellip Caracteriacutesticas
alto consumo acumulacioacuten en el medio y organismos potencial disruptor endocrino toxicidadhellip
DEGRADACIOacuteN DE CONTAMINANTES EMERGENTES
EDAR
Mezcla de ldquocontaminantes emergentesrdquo
metabolitos
substancias conjugadas
EXCRECIOacuteNVERTIDO
Retenidos en los lodos
inalterados
transformados
Mineralizados
Transformados
Inalterados
Presencia en aguas subterraneas superficiales y
sedimentos
Presencia en suelos
efluente
influente
DEGRADACIOacuteN DE CONTAMINANTES EMERGENTES
bull 2005 la mayoriacutea de estudios realizados se centran en ndash Puesta a punto de meacutetodos analiacuteticos
ndash Deteccioacuten en aguas superficiales y subterraacuteneas
ndash Deteccioacuten en sistemas de tratamiento convencionales (EDARs)
ndash Deteccioacuten en efluentes de hospitales
bull Algunos estudios de degradacioacuten por bacterias en efluentes
bull Escasos (ninguno) estudios de degradacioacuten en lodos
DEGRADACIOacuteN DE CONTAMINANTES EMERGENTES
HONGOS
Cual es el principal problema que presenta estudiar su degradacioacuten
Las bajas concentraciones en que se encuentran y el
hecho de estar en matrices muy complejas dificulta
su deteccioacuten y cuantificacioacuten
Aplicacioacuten en matrices liquidas y soacutelidas
Matrices liacutequidas
Aguas residuales de hospital
Aguas residuales de la Vila Universitaria
Concentrado de un proceso de membranas
Aguas de un hospital veterinario
Matrices solidas
Lodos de depuradoras urbanas
Lodos de reactor MBR
37 Verlicchi et al J hydrology 2010 also WST 2010
erythromycin (antibiotic)
Iopromide (ICM)
ifosfamide (cytostatic)
Ibuprofen (analgesic)
Glucose
Therapeutic classes contrast media (ICM) heavy metals in a hospital effluentndash Comparison with an urban effluent
Hospital effluent Mean value
Urban effluent Mean value
Degradacioacuten de faacutermacos modelo e identificacioacuten de productos de transformacioacuten en condiciones esteacuteriles
Nos permite demostrar que el hongo es
el responsable de la degradacioacuten
Tratamiento de efluentes reales en condiciones no esteacuteriles Cuantificacioacuten de la eliminacioacuten de faacutermacos y ecotoxicidad
Tratamiento de efluentes por hongos Degradacioacuten de faacutermacos
38
EXPERIMENTOS IN VIVO PARA CUANTIFICAR DEGRADACIOacuteN
EXPERIMENTOS PARA DETERMINAR EL PAPEL DE LOS ENZIMAS
- In vitro Lacasa comercial
- In vivo Inhibidores del citocrom P450 (1-aminobenzotriazole)
ESTUDIO DE LA TOXICIDAD (Microtox regTest )
- Bacteria bioluminescente V ficheri
- EC50 a los 15 min Concentracioacuten que disminuye la luz emitida por la bacteria al 50
- Cuanto mas alta sea la EC50 menor es la toxicidad
ANAgraveLISIS DE FAgraveRMACOS EXTRACCIOacuteN EN FASE SOacuteLIDA i HPLC
IDENTIFICACIOacuteN DE SUBPRODUCTOS Servei RMN-UAB
(Medio + contaminante) (Medio + contaminante+ hongo inactivado)
Adsorcioacuten Degradacioacuten miacutenima
DEGRADACIOacuteN DE FAacuteRMACOS INDIVIDUALES
EC50
50
Cultiu en placa
Inoculacioacute dels Erlenmeyers
per a lrsquoobtencioacute de miceliObtencioacute del miceli
Homogeneiumltzacioacute amb NaCl 08 11 (vv)
Solucioacute stock de miceli
Inoculacioacute dels Erlenmeyers per lrsquoobtencioacute de pegravelmiddotletsObtencioacute de pegravelmiddotlets
Solucioacute stock de pegravelmiddotlets
7 dies6 dies
5 dies
inogravecul
Inoculacioacute del reactor
Cultiu en placa
Inoculacioacute dels Erlenmeyers
per a lrsquoobtencioacute de miceliObtencioacute del miceli
Homogeneiumltzacioacute amb NaCl 08 11 (vv)
Solucioacute stock de miceli
Inoculacioacute dels Erlenmeyers per lrsquoobtencioacute de pegravelmiddotletsObtencioacute de pegravelmiddotlets
Solucioacute stock de pegravelmiddotlets
7 dies6 dies
5 dies
inogravecul
Inoculacioacute del reactor
Cultiu en placa
Inoculacioacute dels Erlenmeyers
per a lrsquoobtencioacute de miceliObtencioacute del miceli
Homogeneiumltzacioacute amb NaCl 08 11 (vv)
Solucioacute stock de miceli
Inoculacioacute dels Erlenmeyers per lrsquoobtencioacute de pegravelmiddotletsObtencioacute de pegravelmiddotlets
Solucioacute stock de pegravelmiddotlets
7 dies6 dies
5 dies
inogravecul
Inoculacioacute del reactor
Cultiu en placa
Inoculacioacute dels Erlenmeyers
per a lrsquoobtencioacute de miceliObtencioacute del miceli
Homogeneiumltzacioacute amb NaCl 08 11 (vv)
Solucioacute stock de miceli
Inoculacioacute dels Erlenmeyers per lrsquoobtencioacute de pegravelmiddotletsObtencioacute de pegravelmiddotlets
Solucioacute stock de pegravelmiddotlets
7 dies6 dies
5 dies
inogravecul
Inoculacioacute del reactor
Cultiu en placa
Inoculacioacute dels Erlenmeyers
per a lrsquoobtencioacute de miceliObtencioacute del miceli
Homogeneiumltzacioacute amb NaCl 08 11 (vv)
Solucioacute stock de miceli
Inoculacioacute dels Erlenmeyers per lrsquoobtencioacute de pegravelmiddotletsObtencioacute de pegravelmiddotlets
Solucioacute stock de pegravelmiddotlets
7 dies6 dies
5 dies
inogravecul
Inoculacioacute del reactor
Cultiu en placa
Inoculacioacute dels Erlenmeyers
per a lrsquoobtencioacute de miceliObtencioacute del miceli
Homogeneiumltzacioacute amb NaCl 08 11 (vv)
Solucioacute stock de miceli
Inoculacioacute dels Erlenmeyers per lrsquoobtencioacute de pegravelmiddotletsObtencioacute de pegravelmiddotlets
Solucioacute stock de pegravelmiddotlets
7 dies6 dies
5 dies
inogravecul
Inoculacioacute del reactor
Control abioacutetico Control inactivado Experimental (Medio + contaminante+hongo activo)
Idaea-CSIC ICRA
Ketoprofeno
Eliminacioacute del 100
Metabolits hidroxilats
Perfil de concentracioacute de subproductes del ketoprofen
DEGRADACIOacuteN DE FAacuteRMACOS MODELO
IOPROMIDE degradation in Erlenmeyer flasks by
T versicolor pellets Time course degradation of Iopromide
added at approximately 12 mg L-1 Symbols non-inoculated controls ()
experimental cultures () heat-killed
controls () glucose () and laccase
activity (loz)
62 degradation is
observed after 7days of
exposure and remains
constant until the end of
the experiment
Toxicity by Microtox bioassay
Time EC50 ()
Non-biotic control 2
15min 2
8h 1
1d 43
4d 66
7d 87
12d 110
High toxicity at initial time
(EC50 2) Toxicity decreases
over time
Gros et al 2014 Water Research
Degradacioacuten de farmacos en aguas residuales
en bioreactor
CONDITIONS
Sterile effluent
No sterile
Batch
Continuous
Nutrients addition
Non-nutrients addition
Fluidized bed bioreactors 15
and 10 L
Air pulses
T versicolor in form of pellets
pH (45) and temperature (25ordmC)
control
MONITORING
Pharmaceuticals degradation
Acute toxicity (Microtox)
Laccase glucose etc
101
1-ep
oxyC
BZ
2-Hyd
roxy
CBZ
Cipro
floxa
cin
50
100
150
200
250
Inicial
15 min
6 h
1 d
2 d
5 d
8 d
Cef
alex
in
Ibup
rofe
n
Aceta
minop
hen
Azitro
micin
1
2
3
4
Ketop
rofe
n
Propr
anolol
Cita
lopr
am
Car
bamaz
epine
Acridon
e
Con
cen
tracioacute
(micro
g L
-1)
000
003
006
009
012
RESULTADOS AGUAS RESIDUALES URBANAS (Vila Universitaria de la UAB)
Tratamiento no esteril en batch
Eliminacioacuten completa del 70 de los faacutermacos detectados
Inicial
15 min
6 h
1 d
2 d
5 d
8 d
TRATAMIENTO DE EFLUENTES
Comparacioacuten de la eliminacioacuten de los faacutermacos por el
hongo versus lodos activados (bibliografia)
Grup Fagravermac Concentracioacute
(microg L-1)
Eliminacioacute estegraveril
()
Eliminacioacute no estegraveril
()
Eliminacioacute per llots activats
() Analgegravesics Acetaminofen 387 100 100 82-99
Ibuprofen 1261 100 100 82-99 Ketoprofen lt048 35 100 lt50 Codeina 002 100 - lt82 Antibiogravetics Azitromicin 431 - 100 lt40
Ciprofloxacin 8471 - 35 50-96 (adsorcioacute) Cefalexin 059 - -51 96 β-blockers Propanolol 006 - 100 59-70 Psiquiatrics Carbamazepina 07 -37 Augmenta lt20 Augmenta
1011- epoxy CBZ 755 100 79 - 2-Hydroxy CBZ 1638 46 100 -
Acridone 101 100 Augmenta - Citalopram 01 100 100 -
RESULTADOS AGUAS RESIDUALES URBANAS
TRATAMIENTO DE EFLUENTES
Porcentajes de eliminacioacuten superiores en el tratamiento por hongos
Problema cuantificacioacuten inicial de carbamazepina conjugacioacuten
Ace
tam
inop
hen
Ibup
rofen
Ket
opro
fen
Nap
roxe
n
Salicylic a
cid
Cod
eine
Phe
nazo
ne
Dex
amet
haso
ne
Diclofena
c
Piro
xica
m
Co
nce
ntr
atio
n (
microg
L-1
)
00
05
10
15
20
25
30
500
1000
1500
Initial
30 min
5 h
1 d
2 d
5 d
8 d
50
Tratamiento no esteacuteril Analgeacutesicos
RESULTADOS AGUAS RESIDUALES DE HOSPITAL
TRATAMIENTO DE EFLUENTES
46
Cipro
floxa
cin
Oflo
xacin
Clarit
hrom
ycin
Sulfam
etho
xazo
le
Azith
rom
ycin
Met
ronida
zole
Met
ronida
zole-O
H
Trim
etho
prim
Dim
etrid
azole
Ron
idaz
ole
Co
nce
ntr
atio
n (
microg
L-1
)
00
05
10
15
20
25
30
35
40
100
150
200
250
Initial
30 min
5 h
1 d
2 d
5 d
8 d
RESULTADOS AGUAS RESIDUALES DE HOSPITAL
Tratamiento no esteacuteril Antibioacuteticos
TRATAMIENTO DE EFLUENTES
101
1-ep
oxy
CBZ
2-Hyd
roxy
CBZ
Car
bam
azep
ine
Acr
idon
e
Lora
zepa
m
Cita
lopr
am
Ven
lafaxine
Pra
vast
atin
Olanz
apine
Ser
tralin
e
Fluox
etine
Par
oxet
ine
Co
nce
ntr
atio
n (
microg
L-1
)
000
025
050
075
100
400800
120016002000
Initial
30 min
5 h
1 d
2 d
5 d
8 d
RESULTADOS AGUAS RESIDUALES DE HOSPITAL
Tratamiento no esteacuteril Faacutermacos de uso psiquiaacutetrico
TRATAMIENTO DE EFLUENTES
Ben
zotri
azole
OP2E
O
Eth
ylpa
rabe
n
Pro
pylpar
aben
BPA
OP
Con
cen
tration
(micro
g L
-1)
0
2
4
6
8
10
20
30
40
50
60
RESULTADOS AGUAS RESIDUALES DE HOSPITAL
Tratamiento no esteacuteril Compuestos disruptores endocrinos
70 eliminacioacute
TRATAMIENTO DE EFLUENTES
Famiacutelia faacutermacos Tratamiento esteacuteril Tratamiento no esteacuteril
Carga inicial (microg)
Eliminacioacuten ()
Carga inicial (microg)
Eliminacioacute ()
Analgegravesics 1475 180 993 1511 179 988 Antibiogravetics 569 69 861 239 28 908 Cafeiumlna 757 92 79 1490 177 384 EDC 124 15 813 704 84 744 Iopromida 1046 128 755 4197 498 340 Altres fagravermacs 557 68 862 177 21 863 Psiquiagravetrics 3658 447 937 108 13 954 Cantidad total 8185 100 832 8427 100 533
Tratamiento adecuado para degradar faacutermacos en efluents de hospital
Siguiente objetivo Tratamiento en continuo de efluentes
RESULTADOS AGUAS RESIDUALES DE HOSPITAL
TRATAMIENTO DE EFLUENTES
Fungal inoculated (I)
34 Non-sterile continuous treatments of ROC and VHW
Non-inoculated (NI)
Non-sterile continuous
treatments of real effluents
VHW treatment
(
) Glucose concentration
(
) COD
(
) Laccase activity
(darr) Fungal biomass partial renovation
(mdash) Glucose addition rate
2 HRT studied
Decrease in laccase activity even with partial biomass renovation
Fungal inoculated (I)
Casas et al 2013 Env Technol 34 113
Glucose 026 g g DCW d
Ammonium 12 mg g DCW d
No glucose accumulation
Need for nutrients
Previous studies in synthetic
media and sterile conditions
CRT
Blaacutenquez et al 2006 Water Res 40 1650
CRT 21 days
13 biomass renovation every 7 days
CRT of 15 days
34 Non-sterile continuous treatments of ROC and VHW
Marina Badia Fabregat December 5th 2014 PhD Thesis
Que es lo que sucede
Se muere el hongo aunque estamos renovando la
biomasa no hay suficiente hongo
No hay degradacioacuten
52
Marina Badia Fabregat December 5th 2014 PhD Thesis
VHW treatment (2)
34 Non-sterile continuous treatments of ROC and VHW
NH4+ addition
PhACs removal
Fungal inoculated (I)
Non-inoculated (NI)
(
) Wastewater (Influent)
(
) Reactor effluent
The analyses have
been performed by
34 Non-sterile continuous treatments of ROC and VHW
Microbial community assessment (DGGE)
Marina Badia Fabregat December 5th 2014 PhD Thesis
Time
34 Non-sterile continuous treatments of ROC and VHW
Trametes versicolor
Candida spp
Fusarium solani
Unknown
T versicolor survived until the end of the treatment
laccase activity is not a good indicator
ESCENARIOS DE GESTIOacuteN DE EFLUENTES DE HOSPITAL
EDAR
No eliminacioacuten
de faacutermacos
Dilucioacuten en
el efluente
urbano
Aguas
urbanas
Fong
No eliminacioacuten
de DQO
Hongo Aguas
urbanas
EDAR
HOSPITAL
Srsquoha comprovat la capacitat de T versicolor per degradar fagravermacs
Badiacutea-Fabregat et al 2014 Rodriacuteguez-Rodriacuteguez et al 2014 Cruz-Moratoacute et al 2013
Tractament en continu drsquoHWW amb T versicolor en reactor
Inconvenients al tractament drsquo
aiguumles drsquohospitals reals
- Necessitat drsquoaddicionar nutrients - Competegravencia amb bacteris
Possibles solucions Estrategravegies
- Pretractament de lrsquoefluent - Altres configuracions de reactors - Canvi en la font de carboni
Posada a punt del sistema TRH Relacioacute QRQL
Tractament en continu drsquoHWW amb T versicolor en reactor
Alternativa filtre percolador amb T versicolor pre-crescut sobre fusta
1 2 3
4
5
6
7
1 Tanc drsquoalimentacioacute 2 Tanc de mescla 3 Tanc drsquoeluents de
sortida 4 Bomba de recirculacioacute 5 Bioreactor 6 Entrada drsquoaire 7 Controlador de pH
TRH 3d
QL
QR
QL
Tractament en continu drsquoHWW amb T versicolor en reactor
Alternativa filtre percolador amb T versicolor pre-crescut sobre fusta
Desenvolupament processos
Efluent hospital
real (HWW)
Aiguumles residuals urbanes
(UWW)
Trametes versicolor
T versicolor crescut sobre fusta
Filtre percolador amb T versicolor crescut sobre fusta
Microalgues Degradacioacute a
escala Erlenmeyer Fotobioreactor FBR
Degradacioacute drsquohormones i fagravermacs per microalgues
bull Degradacioacute drsquohormones del digestat drsquoun DA dopat amb E2 i EE2 amb les algues S capricornutum i C reinhardtii creixement i degradacioacute
No efecte togravexic de les hormones sobre les algues
Utilitzacioacute de digestat de llots per creixer
S capricornutum
S capricornutum
Selenastrum
capricornutum
Chlamydomonas
reinhardtii
E2 () EE2 () E2 () EE2 ()
24h 7d 24
h
7d 24h 7d 24
h
7d
B 47 88 30 60 89 100 26 100
C 2 46 0 41 27 86 6 71
G 91 100 27 95 98 100 28 76
Degradacioacute drsquohormones i fagravermacs per microalgues
bull Identificacioacute productes de degradacioacute drsquoE2 i EE2
bull Es detecten diferents productes de degradacioacute drsquoE2 i EE2 bull Majoritagraveriament productes de fotodegradacioacute bull Alguns directament relacionats amb la biodegradacioacute per part de les algues
E2 TP1 EE2 TP2
OH
HO
O
OH
HO
OH
Toilet sewage
1st settler (1m3)
2nd settler (1m3)
Wastewater pump
Wastewater PBR inlet
1
2
3
4
5
Algaebacteria consortia
Fotobioreactor de tractament
drsquo UrbanWW despres de
decantacioacute
Volum 1000L
Semiobert
Tubs plastic transparent
Tractament drsquoUrbanWW i eliminacioacute de PhACs en FBR
100L aigua del llac
Can Borrell Lake (StCugat)
900L U WW
Plagrave drsquooperacioacute del FBR
Tractament drsquoUWW i eliminacioacute de PhACs en FBR
Estat Estacionari - PhACs - Biodiversitat
303 mgL
265 mgL
155 mgL
Irradiacioacute solar darr Temperatura darr
TSSdarr Biomassa
pH augmenta amb lrsquoactivitat fotosintegravetica (consum CO2)
pH disminueix a la nit amb la respiracioacute
Tractament drsquoUWW i eliminacioacute de PhACs en FBR
pH
Entrada - COD=365 mgL - N-NH4
+=79 mgL - PT=17 mgL
COD N-NH4
+
PT
Paragravemetre Periacuteode I Periacuteode II Periacuteode III
DQO () 83 61 41
N-NH4+ () 86 99 80
PT () 54 89 75
Eliminacioacute de nutrients
Tractament drsquoUWW i eliminacioacute de PhACs en FBR
67
Napro
xen
Ibupro
fen
Aceta
min
ophen
Salic
ylic
acid
Keto
pro
fen
Azithro
myc
in
Cip
rofloxacin
Ofloxacin
Ery
thro
myc
in
Hyd
rochlo
roth
iazid
e
Furo
sem
ide
Codein
e
Lora
zepam
Ate
nolo
l
Dilt
iazem
Alp
razola
m
Paro
xetine
Co
nce
ntr
atio
n (
ngL
)
0
2000
4000
6000
8000
10000
12000
24000
30000
36000
42000
48000
54000
60000
Outlet
Inlet
Napro
xe
n
Ibupro
fen
Ace
tam
inophen
Salic
ylic
acid
Keto
pro
fen
Azithro
myc
in
Cip
rofloxa
cin
Ofloxa
cin
Ery
thro
myc
in
Hyd
roch
loro
thia
zid
e
Furo
se
mid
e
Codein
e
Lora
zepam
Ate
nolo
l
Dilt
iazem
Alp
razola
m
Paro
xe
tine
Concentr
ation (
ngL
)
0
2000
4000
6000
8000
10000
12000
24000
30000
36000
42000
48000
54000
60000
Outlet
Inlet
Antiinflamatoris Eliminacioacute gt85
Antibiogravetics Eliminacioacute gt 67
Antidepressius Eliminacioacute gt87
β-bloquejants Eliminacioacute gt86
Altres (ngL) Diuregravetics gt44 Bloquejants de canal lent gt72
Concentratioacute PhACs entrada
Concentratioacute PhACs sortida
TRH=8 d Estat estacionari
TRH=12 d Estat estacionari
48-54 μgL
24-54 μgL
4-10 μgL
2-4 μgL
4-6 μgL
ngL
ngL
8-10 μgL
4-10 μgL
ngL
ngL
PhACs
Tractament drsquoUWW i
eliminacioacute de PhACs en FBR
Valoritzacioacute de biomassa algal mitjanccedilant pretractament enzimagravetic i DA
Digestion time (days)
0 10 20 30 40 50
Meth
ane
yie
ld (
mL C
H4g
VS
)
0
50
100
150
200
250
Time (d) vs Microalgal control
Time (d) vs T control
Time (d) vs Cellulase
Time (d) vs Mix
Mix enzimagravetic Celmiddotlulasa
Biomassa microalgal + Control
Mix enzimagravetic 217 mL CH4g VS
Celmiddotlulasa 203 mL CH4g VS
Microalgues 188 mL CH4g VS
Mix enzimagravetic millora la produccioacute de metagrave
Brou fuacutengic + microalgues Control de brou fuacutengic
Lacasa + microalgues biomassa microalgal Control de lacasa
Brou fuacutengic 210 mL CH4
Lacasa 40 mL CH4
Produccioacute de biogas amb enzims no especiacutefics
Microalgues 38 mL CH4
Produccioacute de biogas amb enzims especiacutefics
Brou fuacutengic millora la produccioacute de metagrave
Projecte de colmiddotlaboracioacute entre el Consorci per a la Gestioacute de Residus del Valles Oriental i el grup de recerca Biorem UAB (2014SGR476) dins del
marc del programa de Doctorats Industrials de la Generalitat de Catalunya
Bioremediacioacute ldquoin siturdquo drsquoaquumliacutefers contaminats per compostos
organoclorats
Projecte de colmiddotlaboracioacute entre Litoclean i el grup de recerca Biorem UAB (2014SGR476) dins del marc del programa de Doctorats
Industrials de la Generalitat de Catalunya
Decloracioacute drsquoorganoclorats mitjanccedilant bacteris dehalorespiradors
1 Tecnologia consolidada amb centenars de casos drsquoaplicacioacute amb egravexit 2 Transformacioacute de productes organoclorats togravexics a innocus 3 Compatible amb altres megravetodes de remediacioacute 4 Disminucioacute del temps de remediacioacute de lrsquoaquumliacutefer i costos associats 5 Tecnologia meacutes econogravemica que tractaments fisico-quiacutemics 6 Potencialment pot eliminar els cloroalcans a concentracions le 0005 mgL 7 Percepcioacute social
PRINCIPALS AVANTATGES BIOREMEDIACIOacute
o Marc del projecte
Aplicacioacute de metodologies de Bioremediacioacute per via anaerogravebia en tres
emplaccedilaments afectats per la presencia de compostos organoclorats Cada un drsquoaquests tres emplaccedilaments constaragrave de les seguumlents fases
bull Fase 1 anagravelisis al laboratori a) Caracteritzacioacute de lrsquoemplaccedilament b) Assaig de laboratori Microcosmos
bull Fase 2 assaig in-situ
o Fase drsquoimplantacioacute A partir dels resultats obtinguts aplicacioacute de metodologia a lrsquoemplaccedilament estudiat per part de Litoclean
PCE TCE cis DCE
Caracteriacutestiques de lrsquoemplaccedilament
bull Emplaccedilament contaminat per un abocament controlat i finit de Percloretilegrave (PCE) en una parcelmiddotla amb activitat industrial
bull Respiren compostos orgagravenics clorats i els transformen a molegravecules menys clorades
bull Anaerobis estrictes bull Es poden trobar als aquumliacutefers contaminats bull El grup Biorem UAB (2014SGR476) disposa de diferents liacutenies de cultius de
bacteris decloradors amb capacitat per detoxificar un ampli ventall drsquoorganoclorats
bull Trueba-Santiso et al 2017 Sci
Total Environ 581-582 pp 640-
648
bull Mortan et al 2017 J Hazard
Mat In press
Dhg Dehalogenimonas
Dhc Dehalococcoides
Dhb Dehalobacterium
Diclorometagrave Agravecid acegravetic Agravecid fogravermic
+ Dhb
C C
H
H
H
H
Etegrave
C C
Cl
H
Cl
H
C C
H
Cl
Cl
H
C C
H
H
H
Cl
cis- i trans- DCE VC
Dhc Dhc
Dhc
C C
Cl
Cl
Cl
H
TCE
C C
C lC l
C l C l
P C E
Dhc
PCE
C
Cl
Cl
C
Cl
Cl
H H C
Cl
Cl
C
Cl
H
H H
1122-TeCA 112-TCA
Dhg Dhg
Abiogravetic
CC
HCl
HCl
HH
12-DCA
Dhg
12-DCA
Bacteris dehalorespiradors
Les poblacions bacterianes
autogravectones poden transformar els
contaminants fins a compostos innocus
Les condicions drsquoaquests aquumliacutefers soacuten adequades per
eliminar els compostos
organoclorats amb bacteris
dehalorespiradors
1 Anagravelisi dels paragravemetres
de camp
Bioestimulacioacute
2 Deteccioacute de lrsquoactivitat
decloradora
Atenuacioacute natural
monitoritzada
Bioaugmentacioacute Fase
2
Pregunta 1a Pregunta 2a
La poblacioacute bacteriana a lrsquoaquumliacutefer
eacutes suficient per completar el proceacutes de descontaminacioacute de forma natural
Pregunta 3a
Fase 1
Cultius anaerobis i anagravelisi de metabogravelits
Mostreig drsquoaigua del pou amb
sediments fins
Preparacioacute dels cultius en cambra
anaerogravebia
Incubacioacute dels cultius en cambra
climatitzada
Anagravelisi de metabogravelits per
cromatografia de gasos Mostres de
laquumliacutefer +
Substrat orgagravenic (candidats per
bioestimulacioacute)
1 Nomeacutes mostra 2 + Metanol i etanol 3 + Producte comercial 4 + Lactat
Concentracioacute de cloroetens
2 Deteccioacute de lrsquoactivitat decloradora
Fase 1
La biodegradacioacute eacutes completa (etegrave)
La bioestimulacioacute eacutes efectiva
La decloracioacute meacutes ragravepida eacutes amb lactat
PCE
TCE
cis- DCE
CV Etegrave
trans- DCE
0
5
10
15
20
25
30
35
0 50 100 150 200
Co
nce
ntr
atio
n (
microM
)
Day
0
2
4
6
8
10
0 50 100 150 200
Day
Mostra aigua nomeacutes (control)
Mostra aigua + etanol metanol
Mostra aigua + producte comercial
Mostra aigua + lactat
Resultats per a un pou
Cultius anaerobis i anagravelisi de metabogravelits
Fase 1
0
5
10
15
20
25
30
35
0 50 100 150 200Day
+ TCE
0
10
20
30
40
50
60
70
0 50 100 150 200
Day
+ TCE
2 Deteccioacute de lrsquoactivitat decloradora
TCE
cis-DCE
trans-DCE
Cloruro de vinilo Etileno
CC
Cl
Cl Cl
Cl
PCE
CC
Cl
H H
Cl
CC
H
ClH
Cl
CC
Cl
H
H
H
CC
H
H H
H
CC
Cl
Cl H
Cl
Deteccioacute i identificacioacute dels bacteris i enzims responsables de la degradacioacute completa
Tegravecniques moleculars (PCR)
Fase 1
Dehalobacter Desulforomonas
Sulfurospirillum Geobacter Desulfitobacterium
Desulfitobacterium
Dehalococcoides
pceA
tceA tceA bvcA
vcrA
2 Deteccioacute de lrsquoactivitat decloradora
Clorur de
vinil
Etegrave
Ma
rca
do
r
C+
Dh
c
Pou
C-
Dh
c
Assaig in situ per BIOESTIMULACIOacute
Fase 2
Injeccioacute i monitoritzacioacute bull Injeccioacute drsquoestimulant segons
conclusions de lrsquoassaig de laboratori (Lactat comercial) en les concentracions de diseny
bull Injeccioacute de traccedilador (fluoresceiumlna)
PCE TCE
cis-DCE
trans-DCE
CV Ethene 0
5
10
15
20
25
30
-1 19 39 59 79
Co
nce
ntr
atio
n (
mg
L)
Day
Chlorinated ethenes Lactate and fermenting products
Well PZ-1
Lactate Pyruvate
Acetate Formate
Potencial Redox
0
1
2
3
4
5
-1 19 39 59 79
Co
nce
ntr
atio
n (
mg
L)
Day
0
500
1000
1500
2000
2500
-1 19 39 59 79Day
0
10000
20000
30000
40000
50000
60000
70000
-1 19 39 59 79Day
-100
0
100
200
300
400
500
-1 19 39 59 79
OR
P (
mV
)
Day
PZ2
82
Chlorinated ethenes Lactate and fermenting products
Well PZ-2
Direct injection of lactate (MW-PZ2) Monitoring Wells PZ2 PZ1 PZ3 MW6 PZ22 PZ6 and ProfA
Conclusions de la Fase 2 (assaig in situ)
Els resultats de la Fase 1 soacuten vagravelids per decidir quin tractament de bioremediacioacute seguir a la Fase 2
El lactat estimula la degradacioacute
bull Augmenta la velocitat de decloracioacute bull Proporciona acetat i hidrogen als bacteris bull Consumeix lrsquooxigen present bull Disminueix el potencial redox
Es confirma la presegravencia de bacteris dehalorespiradors autogravectons i actius
Es detecta degradacioacute de PCE i transformacioacute a compostos menys clorats
A partir dels resultats obtinguts durant les dues fases es dissenyaragrave i es proposaragrave lrsquoexecucioacute drsquoun proceacutes de bioremediacioacute anaerogravebia estimulada aplicant la metodologia establerta
84
Gragravecies
Grup de recerca BioremUAB (teresavicentuabcat)
En los experimentos realizados se han conseguido rendimientos
de eliminacioacuten del color de hasta el 90
iquestCual es el mecanismo de eliminacioacuten del
colorante
bull bioadsorcioacuten
bull biotransformacioacuten
t inicial t final
Pelets de T versicolor + colorante Gris Lanaset G Tratamiento en discontinuo
Se ha determinado la capacidad del hongo ligninoliacutetico para degradar el colorante Gris Lanaset G (Mezcla de colorantes metaacutelicos de estructura y composicioacuten no disponible)
Biomass
Cr-dye +
Cr free
Cr-dye +
Cr free
Metal
desorption
FINAL
Cr-dye
Cr-dye +
Cr free
STEP2
Dye in biomass
Cr-dye
INITIAL
t= 0 h
Dye adsorbed
Cr-dye
Cr-dye
degradation
STEP 1
t= 1 ht= 45 d
S
O
L
I
D
P
H
A
S
E
L
I
Q
U
I
D
P
H
A
S
E
Dye
Dye
Dye
adsorption
Dye
Biomass
Cr-dye +
Cr free
Cr-dye +
Cr free
Metal
desorption
FINAL
Cr-dye
Cr-dye +
Cr free
STEP2
Dye in biomass
Cr-dye
INITIAL
t= 0 h
Dye adsorbed
Cr-dye
Cr-dye
degradation
STEP 1
t= 1 ht= 45 d
S
O
L
I
D
P
H
A
S
E
L
I
Q
U
I
D
P
H
A
S
E
Dye
Dye
Dye
adsorption
Dye
MECANISMO DE DEGRADACIOacuteN DEL COLOR
Mecanismo de degradacioacuten de colorantes por
los hongos ligninoliacuteticos
1ra etapa adsorcioacuten en la biomasa del hongo
2ordf etapa degradacioacuten intracelular
En este caso gracias al metal podemos demostrar que la
degradacioacuten tiene lugar en el interior del hongo o al menos parte
de ella
Cual es el papel del enzima extracelular
es la enzima extracelular que estamos midiendo (lacasa) la
responsable de la degradacioacuten
TRATAMIENTO COLORANTE GRIS LANASET G
DEGRADACIOacuteN DEL COLORANTE GRIS LANASET G CON TRAMETES VERSICOLOR
Medida de la enzima lacasa intracelular y extracelular
98 de eliminacioacuten de color a las 75 h
(57 debido a la adsorcioacuten Killed control)
Medio inicial (A) y final (B) del tratamiento
Peacutelets antes (B) y despueacutes del tratamiento (C) y peacutelets tentildeidos con colorante a t=1h (A)
Tiempo (h)
0 50 100 150 200 250 300
Lacasa e
xtr
acelu
lar
tota
l (U
A)
0
200
400
600
800
1000
1200
1400
1600
1800
2000
Lacasa intr
acelu
lar
tota
l (U
A)
0
40
80
120
160
200
240
280
Conc
colo
rante
(gl)
0
20
40
60
80
100
120
140
160
Conc
glu
cosa (
gl)
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
Activitat extracelular
Activitat intracelular
Colorante
Glucosa
Glu
cosa
(g
l)
Co
lora
nte
(m
gl)
DEGRADACIOacuteN DE COLORANTES TEXTILES
Antes de las 24h deteccioacuten de lacasa intracelular
Si la enzima lacasa es la responsable de la degradacion
Porque utilizar microorganismos y no enzimas
Es mas facil trabajar con enzimas que con
microorganismos
Se puede utilizar la dosis de enzima necesaria
Perohellip
Un unico enzima puede degradar todos los colorantes en un efluente
Los enzimas hasta donde llegan Degradantransformanmineralizan
Un unico enzima puede hacer lo mismo que un microorganismo que es
multienzimaacutetico
APLICACIOacuteN DEL PROCESO DE DECOLORACIOacuteN A DIFERENTES COLORANTES
RESULTADOS DE DEGRADACIOacuteN DE LOS COLORANTES AacuteCIDOS
Colorante Lanasyn Grey
(Azo complejo metaacutelico)
Alizarin Red S
(Antraquinoacutenico)
Acid Fuchsin
(Triarilmetano)
Decoloracioacuten 796 938 9998
Reduccioacuten Toxicidad 12 12 19
O
N
NH
C OEt
O
N
S
O
MeO
O
C
O
OEt
NH R
H+
Cr3+
N
N
R
OO
S O
O
Me
O
O
OH
SO3Na
NH2
SO3
C
H3C
H2N
NaO3S
NH2
SO3Na
DEGRADACIOacuteN DE COLORANTES TEXTILES
ESTUDI DEL PROCEacuteS DEGRADACIOacute DE COLORANTS TEgraveXTILS AMB EL FONG Trametes versicolor
COLORANT Trametes versicolor ENZIM 1210 UL
Nom comuacute Classificacioacute quiacutemica Decoloracioacute
24 i 100 h
Decoloracioacute
24h
Acid Fuchsin Trifenilmetagrave 98-99 28
Acid Green 16 Trifenilmetagrave 90-99 60 gt
24h
Alizarin Red S Antraquinogravenic 92-94 84
Amino Black 10 Diazo 96-99 93
Azocarmine B Quinoneimine 90-99 84
Basic Fuchsin Trifenilmetagrave 12-40 18
Brilliant Green 1 Trifenilmetagrave 55-93 90
Brilliant Green 20 Trifenilmetagrave 76-78 90
Burdeos Lanset B (mescla) 83-88 67
Gris Lanaset G (mescla) 92-98 35
Pardo Lanaset B (mescla) 64-81 60
Lanasyn Grey G Metagravelmiddotlic azoic 72-87 49
Methylene Blue Tiazina 14-28 37
Naphtol Yellow S Nitro 8-50-92 (240h) 0
Orange G Azo 97-99 87
Desactivacioacute enzimagravetica
DEGRADACIOacute DE COLORANTS comparacioacute fong vs enzim lacasa
Biodegradacioacute drsquoaltres famiacutelies de colorants
2D Graph 3
Tems (h)
0 20 40 60 80 100 120
Co
nc
en
tra
cioacute
co
lor
(mg
L)
0
20
40
60
80
100
120
140
160
Ac
tivit
at
(UL
)
0
20
40
60
80
100
120
140
Temps GLG (h) vs GLG (mgl)
Temps OG (h) vs OG (mgl)
Temps AF (h) vs AF (mgl)
Temps GLG-2 (h) vs GLG-2 (mgl)
Temps GLG (h) vs Activitat GLG (UA)
Temps OG (h) vs Activitat OG (UA)
Temps ARS (h) vs Activitat ARS (UA)
Temps GLG-2 (h) vs Activitat GLG-2 (UA) Temps ARS (h) vs ASR (mgl)
Temps AF (h) vs Activitat AF (UA)
DISCONTINUS REPETITS 24 hores
Gris Lanaset G co = 1556 mgL 946 decol
Orange G co = 1509 mgL 974 decol
Alizarin Red S co = 1425 mgL 874 decol
Acid Fuchsin co = 1370 mgL 982 decol
Gris Lanaset G co = 732 mgL 776 decol
Productes de degradacioacute del metabolisme del
fong per diferents famiacutelies de colorants
10 9 8 7 6 5 4 3 2 1 0 ppmLongitud dona (nm)
350 400 450 500 550 600 650
Absorb
agravencia
00
02
04
06
08
10
Temps 0 min
Temps 8 min
Temps 30 min
Temps 60 min
Temps 2h
Temps 4h
Temps 24h
0 min
4 h
24 h
60 min
2 h
30 min
8 min
N(CH2CH3)2
N(CH2CH3)2
BG1
CO2HCO2H
N(CH2CH3)2
CH3CHO
CH3CH(OH)2
CH3CO2H
NH(CH3CH2)2
+
SO4H-
Brilliant Green 1
N(CH2CH3)2
N(CH2CH3)2
BG1
CO2HCO2H
N(CH2CH3)2
CH3CHO
CH3CH(OH)2
CH3CO2H
NH(CH3CH2)2
+
SO4H-
N(CH2CH3)2
N(CH2CH3)2
BG1
CO2HCO2H
N(CH2CH3)2
CH3CHO
CH3CH(OH)2
CH3CO2H
NH(CH3CH2)2
+
SO4H-
NH(CH2CH3)2 + +
EL FONG EacuteS CAPACcedil DE DEGRADAR AgraveCID BENZOIC en 24 hores
H-RMN en liacutenea
Orange G
NH2CH2N
NH2
No subproductes
Acid Fuchsin
WRF
Citocromo P450
2 Lacasas
Lignina peroxidasa
Peroxidasa versaacutetil
MnP
1 Pero
xidasas
Enzimas modificadoras de lignina
Trametes versicolor
Enzimas extracelulares Enzimas intracelulares
Hidroxilacioacuten
Epoxidacioacuten
Reduccioacuten Desalquilacioacuten
Oxigenacioacuten
Ruptura C-C
Desmetilacioacuten
Hidroxilacioacuten Dipolimerizacioacuten fenoles
Oxidacioacuten alcoholes
El mecanismo de degradacioacuten de algunos contaminantes no esta ligado a la produccioacuten de los enzimas extracelulares sino al sistema intracelular Cytocromo P450 monooxigenasa
Identificacioacuten gen cyt P450 en P chrysosporium 1997 y en T versicolor 2002
Objetivo desarrollo de proceso
Reactor fludizado por pulsos de aire
Fong en forma de pegravelmiddotlets Biomassa fluiumlditzada per polsos drsquoaire Tordf ograveptima fong 25ordmC pH ograveptim fong 45 Nutrients (CN) y micronutrients Avaluacioacute activitat fuacutengica enzim lacasa Condicions esterils
Temps (d)
0 5 10 15 20
Glu
cosa
(gl)
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
Laca
sa (
UA
l)
0
250
500
750
1000
1250
1500
1750
2000
2250
Reducc
ioacute d
e c
olo
r (
)
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
Glucosa
Lacasa
Reduccioacute de color
TRH (h)
0 20 40 60 80 100 120
mg G
LG e
limin
ats
lmiddoth
0
5
10
15
20
25
30
Experimental
Normativa
Efecte del TRH
TRH 48 h
Temps (d)
0 5 10 15 20 25 30 35 40 45
Glu
cosa
(gl)
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
Laca
sa (
UA
l)
0
250
500
750
1000
1250
1500
1750
2000
2250
Reducc
ioacute d
e c
olo
r (
)
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
Glucosa
Lacasa
Reduccioacute de color
0
20
40
60
80
100
0 7 14 21 28 35 42 49 56 63P
erc
en
tatg
e d
e b
iom
as
sa
()
Temps (d)
gt42 dies
35 dies
28 dies
21 dies
14 dies
7 dies
0 dies
Estrategravegia purga i renovacioacute 13 de la
biomassa cada 7 dies
TRC 21 dies
decoloracions gt 90
distribucioacute drsquoedats constant
82 biomassa amb lt28 dies
Pegraverdua morfologiacutea dels pegravelmiddotlets lisis celmiddotlular
Tiempo (d)0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110
Glu
cosa
(gl)
0
1
2
3
4
5
6
7
8
Laca
sa (
UA
l)
0
500
1000
1500
2000
2500
3000
3500
4000
4500
5000
5500
Reducc
ioacuten d
e c
olo
r (
)
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
10068 525 59 72 4848
- Renovar la biomassa - Ni macro ni micronutrients - Glucosa qualitat industrial - Colorant no estegraveril
Formulacioacute del medi de cultiu
Seleccioacute del bioreactor
Escalat
Escalat de la produccioacute de biomassa
Produccioacute de pegravelmiddotlets clagravessica
Coll drsquoampolla
Cost medi (extracte de malta)
Limitacioacute en la produccioacute a escala Erlenmeyer
Objectius
Morfologia en forma de pelmiddotlets
Mida plusmn 3mm
Pasos experimentals
40 x
Biomassa gt 3 g DCWmiddotl-1
Morfologia adequada
280
598 0
50
100
150
200
250
300
Malt extract Defined medium
Co
st (
euromiddotK
g-1) Reduccioacute de cost 98
Escalat de la produccioacute de biomassa
La enzima lacasa es uno de los principales
catalizadores de la biodegradacioacuten pero no el uacutenico
responsable
El hongo degrada casi todos los colorantes
(algunos si estan en concentraciones subtoacutexicas)
La monitorizacioacuten de la produccioacuten enzimaacutetica y
consumo de glucosa son buenos indicadores de la
actividad metaboacutelica del hongo hay que
suministrar nutrientes para mantener la actividad
enzimaacutetica
El hongo puede degradar metabolitos resultantes
de la degradacioacuten que el enzima lacasa no puede
degradar
Algunas conclusiones
Porque utilizar microorganismos y no enzimas
si es mucho mas facil dosificar enzimas
los efluentes a tratar (liacutequidos o soacutelidos) contienen
una mezcla muy compleja de contaminantes no
podemos optimizar ni el enzima ni las condiciones
es difiacutecil que un enzima pueda degradar todos los
contaminantes presentes
en muchos casos los enzimas solo realizan un paso
de la transformacioacuten y se pueden formar TPs toacutexicos
o no biodegradables
el microorganismo es un sistema multienzimaacutetico
2010 20151985 1990 1995 2000 2005
Cronograma de los trabajos publicados en relacioacuten a biodegradacioacuten de contaminantes por hongos en medio liacutequido
Contaminantes emergentes
Pesticidas (DDT amp DDE)
PCBs HAPs Disolventes clorados
AR de produccioacuten Aceite de oliva
AR de la induacutestria del papel
Retardantes de llama (Bromados)
Faacutermacos
Filtros solares UV
Deteccioacuten faacutermacos en medio ambient
Colorantes sinteacuteticos Explosivos
TNT y nitroglicerina
AR de la industria textil
ASPECTOS GENERALES
A que se llama contaminantes emergentes
Productos considerados contaminantes actualmente pero no en el pasado presentes de forma constante en el medio ambiente a bajas concentraciones provocando problemas en el ecosistema y pendientes de ser regulados en un futuro proacuteximo
Entre ellos se incluyen los faacutermacos drogas de abuso productos asociados a la higiene y cuidado corporal retardantes de llama plaguicidashellip Caracteriacutesticas
alto consumo acumulacioacuten en el medio y organismos potencial disruptor endocrino toxicidadhellip
DEGRADACIOacuteN DE CONTAMINANTES EMERGENTES
EDAR
Mezcla de ldquocontaminantes emergentesrdquo
metabolitos
substancias conjugadas
EXCRECIOacuteNVERTIDO
Retenidos en los lodos
inalterados
transformados
Mineralizados
Transformados
Inalterados
Presencia en aguas subterraneas superficiales y
sedimentos
Presencia en suelos
efluente
influente
DEGRADACIOacuteN DE CONTAMINANTES EMERGENTES
bull 2005 la mayoriacutea de estudios realizados se centran en ndash Puesta a punto de meacutetodos analiacuteticos
ndash Deteccioacuten en aguas superficiales y subterraacuteneas
ndash Deteccioacuten en sistemas de tratamiento convencionales (EDARs)
ndash Deteccioacuten en efluentes de hospitales
bull Algunos estudios de degradacioacuten por bacterias en efluentes
bull Escasos (ninguno) estudios de degradacioacuten en lodos
DEGRADACIOacuteN DE CONTAMINANTES EMERGENTES
HONGOS
Cual es el principal problema que presenta estudiar su degradacioacuten
Las bajas concentraciones en que se encuentran y el
hecho de estar en matrices muy complejas dificulta
su deteccioacuten y cuantificacioacuten
Aplicacioacuten en matrices liquidas y soacutelidas
Matrices liacutequidas
Aguas residuales de hospital
Aguas residuales de la Vila Universitaria
Concentrado de un proceso de membranas
Aguas de un hospital veterinario
Matrices solidas
Lodos de depuradoras urbanas
Lodos de reactor MBR
37 Verlicchi et al J hydrology 2010 also WST 2010
erythromycin (antibiotic)
Iopromide (ICM)
ifosfamide (cytostatic)
Ibuprofen (analgesic)
Glucose
Therapeutic classes contrast media (ICM) heavy metals in a hospital effluentndash Comparison with an urban effluent
Hospital effluent Mean value
Urban effluent Mean value
Degradacioacuten de faacutermacos modelo e identificacioacuten de productos de transformacioacuten en condiciones esteacuteriles
Nos permite demostrar que el hongo es
el responsable de la degradacioacuten
Tratamiento de efluentes reales en condiciones no esteacuteriles Cuantificacioacuten de la eliminacioacuten de faacutermacos y ecotoxicidad
Tratamiento de efluentes por hongos Degradacioacuten de faacutermacos
38
EXPERIMENTOS IN VIVO PARA CUANTIFICAR DEGRADACIOacuteN
EXPERIMENTOS PARA DETERMINAR EL PAPEL DE LOS ENZIMAS
- In vitro Lacasa comercial
- In vivo Inhibidores del citocrom P450 (1-aminobenzotriazole)
ESTUDIO DE LA TOXICIDAD (Microtox regTest )
- Bacteria bioluminescente V ficheri
- EC50 a los 15 min Concentracioacuten que disminuye la luz emitida por la bacteria al 50
- Cuanto mas alta sea la EC50 menor es la toxicidad
ANAgraveLISIS DE FAgraveRMACOS EXTRACCIOacuteN EN FASE SOacuteLIDA i HPLC
IDENTIFICACIOacuteN DE SUBPRODUCTOS Servei RMN-UAB
(Medio + contaminante) (Medio + contaminante+ hongo inactivado)
Adsorcioacuten Degradacioacuten miacutenima
DEGRADACIOacuteN DE FAacuteRMACOS INDIVIDUALES
EC50
50
Cultiu en placa
Inoculacioacute dels Erlenmeyers
per a lrsquoobtencioacute de miceliObtencioacute del miceli
Homogeneiumltzacioacute amb NaCl 08 11 (vv)
Solucioacute stock de miceli
Inoculacioacute dels Erlenmeyers per lrsquoobtencioacute de pegravelmiddotletsObtencioacute de pegravelmiddotlets
Solucioacute stock de pegravelmiddotlets
7 dies6 dies
5 dies
inogravecul
Inoculacioacute del reactor
Cultiu en placa
Inoculacioacute dels Erlenmeyers
per a lrsquoobtencioacute de miceliObtencioacute del miceli
Homogeneiumltzacioacute amb NaCl 08 11 (vv)
Solucioacute stock de miceli
Inoculacioacute dels Erlenmeyers per lrsquoobtencioacute de pegravelmiddotletsObtencioacute de pegravelmiddotlets
Solucioacute stock de pegravelmiddotlets
7 dies6 dies
5 dies
inogravecul
Inoculacioacute del reactor
Cultiu en placa
Inoculacioacute dels Erlenmeyers
per a lrsquoobtencioacute de miceliObtencioacute del miceli
Homogeneiumltzacioacute amb NaCl 08 11 (vv)
Solucioacute stock de miceli
Inoculacioacute dels Erlenmeyers per lrsquoobtencioacute de pegravelmiddotletsObtencioacute de pegravelmiddotlets
Solucioacute stock de pegravelmiddotlets
7 dies6 dies
5 dies
inogravecul
Inoculacioacute del reactor
Cultiu en placa
Inoculacioacute dels Erlenmeyers
per a lrsquoobtencioacute de miceliObtencioacute del miceli
Homogeneiumltzacioacute amb NaCl 08 11 (vv)
Solucioacute stock de miceli
Inoculacioacute dels Erlenmeyers per lrsquoobtencioacute de pegravelmiddotletsObtencioacute de pegravelmiddotlets
Solucioacute stock de pegravelmiddotlets
7 dies6 dies
5 dies
inogravecul
Inoculacioacute del reactor
Cultiu en placa
Inoculacioacute dels Erlenmeyers
per a lrsquoobtencioacute de miceliObtencioacute del miceli
Homogeneiumltzacioacute amb NaCl 08 11 (vv)
Solucioacute stock de miceli
Inoculacioacute dels Erlenmeyers per lrsquoobtencioacute de pegravelmiddotletsObtencioacute de pegravelmiddotlets
Solucioacute stock de pegravelmiddotlets
7 dies6 dies
5 dies
inogravecul
Inoculacioacute del reactor
Cultiu en placa
Inoculacioacute dels Erlenmeyers
per a lrsquoobtencioacute de miceliObtencioacute del miceli
Homogeneiumltzacioacute amb NaCl 08 11 (vv)
Solucioacute stock de miceli
Inoculacioacute dels Erlenmeyers per lrsquoobtencioacute de pegravelmiddotletsObtencioacute de pegravelmiddotlets
Solucioacute stock de pegravelmiddotlets
7 dies6 dies
5 dies
inogravecul
Inoculacioacute del reactor
Control abioacutetico Control inactivado Experimental (Medio + contaminante+hongo activo)
Idaea-CSIC ICRA
Ketoprofeno
Eliminacioacute del 100
Metabolits hidroxilats
Perfil de concentracioacute de subproductes del ketoprofen
DEGRADACIOacuteN DE FAacuteRMACOS MODELO
IOPROMIDE degradation in Erlenmeyer flasks by
T versicolor pellets Time course degradation of Iopromide
added at approximately 12 mg L-1 Symbols non-inoculated controls ()
experimental cultures () heat-killed
controls () glucose () and laccase
activity (loz)
62 degradation is
observed after 7days of
exposure and remains
constant until the end of
the experiment
Toxicity by Microtox bioassay
Time EC50 ()
Non-biotic control 2
15min 2
8h 1
1d 43
4d 66
7d 87
12d 110
High toxicity at initial time
(EC50 2) Toxicity decreases
over time
Gros et al 2014 Water Research
Degradacioacuten de farmacos en aguas residuales
en bioreactor
CONDITIONS
Sterile effluent
No sterile
Batch
Continuous
Nutrients addition
Non-nutrients addition
Fluidized bed bioreactors 15
and 10 L
Air pulses
T versicolor in form of pellets
pH (45) and temperature (25ordmC)
control
MONITORING
Pharmaceuticals degradation
Acute toxicity (Microtox)
Laccase glucose etc
101
1-ep
oxyC
BZ
2-Hyd
roxy
CBZ
Cipro
floxa
cin
50
100
150
200
250
Inicial
15 min
6 h
1 d
2 d
5 d
8 d
Cef
alex
in
Ibup
rofe
n
Aceta
minop
hen
Azitro
micin
1
2
3
4
Ketop
rofe
n
Propr
anolol
Cita
lopr
am
Car
bamaz
epine
Acridon
e
Con
cen
tracioacute
(micro
g L
-1)
000
003
006
009
012
RESULTADOS AGUAS RESIDUALES URBANAS (Vila Universitaria de la UAB)
Tratamiento no esteril en batch
Eliminacioacuten completa del 70 de los faacutermacos detectados
Inicial
15 min
6 h
1 d
2 d
5 d
8 d
TRATAMIENTO DE EFLUENTES
Comparacioacuten de la eliminacioacuten de los faacutermacos por el
hongo versus lodos activados (bibliografia)
Grup Fagravermac Concentracioacute
(microg L-1)
Eliminacioacute estegraveril
()
Eliminacioacute no estegraveril
()
Eliminacioacute per llots activats
() Analgegravesics Acetaminofen 387 100 100 82-99
Ibuprofen 1261 100 100 82-99 Ketoprofen lt048 35 100 lt50 Codeina 002 100 - lt82 Antibiogravetics Azitromicin 431 - 100 lt40
Ciprofloxacin 8471 - 35 50-96 (adsorcioacute) Cefalexin 059 - -51 96 β-blockers Propanolol 006 - 100 59-70 Psiquiatrics Carbamazepina 07 -37 Augmenta lt20 Augmenta
1011- epoxy CBZ 755 100 79 - 2-Hydroxy CBZ 1638 46 100 -
Acridone 101 100 Augmenta - Citalopram 01 100 100 -
RESULTADOS AGUAS RESIDUALES URBANAS
TRATAMIENTO DE EFLUENTES
Porcentajes de eliminacioacuten superiores en el tratamiento por hongos
Problema cuantificacioacuten inicial de carbamazepina conjugacioacuten
Ace
tam
inop
hen
Ibup
rofen
Ket
opro
fen
Nap
roxe
n
Salicylic a
cid
Cod
eine
Phe
nazo
ne
Dex
amet
haso
ne
Diclofena
c
Piro
xica
m
Co
nce
ntr
atio
n (
microg
L-1
)
00
05
10
15
20
25
30
500
1000
1500
Initial
30 min
5 h
1 d
2 d
5 d
8 d
50
Tratamiento no esteacuteril Analgeacutesicos
RESULTADOS AGUAS RESIDUALES DE HOSPITAL
TRATAMIENTO DE EFLUENTES
46
Cipro
floxa
cin
Oflo
xacin
Clarit
hrom
ycin
Sulfam
etho
xazo
le
Azith
rom
ycin
Met
ronida
zole
Met
ronida
zole-O
H
Trim
etho
prim
Dim
etrid
azole
Ron
idaz
ole
Co
nce
ntr
atio
n (
microg
L-1
)
00
05
10
15
20
25
30
35
40
100
150
200
250
Initial
30 min
5 h
1 d
2 d
5 d
8 d
RESULTADOS AGUAS RESIDUALES DE HOSPITAL
Tratamiento no esteacuteril Antibioacuteticos
TRATAMIENTO DE EFLUENTES
101
1-ep
oxy
CBZ
2-Hyd
roxy
CBZ
Car
bam
azep
ine
Acr
idon
e
Lora
zepa
m
Cita
lopr
am
Ven
lafaxine
Pra
vast
atin
Olanz
apine
Ser
tralin
e
Fluox
etine
Par
oxet
ine
Co
nce
ntr
atio
n (
microg
L-1
)
000
025
050
075
100
400800
120016002000
Initial
30 min
5 h
1 d
2 d
5 d
8 d
RESULTADOS AGUAS RESIDUALES DE HOSPITAL
Tratamiento no esteacuteril Faacutermacos de uso psiquiaacutetrico
TRATAMIENTO DE EFLUENTES
Ben
zotri
azole
OP2E
O
Eth
ylpa
rabe
n
Pro
pylpar
aben
BPA
OP
Con
cen
tration
(micro
g L
-1)
0
2
4
6
8
10
20
30
40
50
60
RESULTADOS AGUAS RESIDUALES DE HOSPITAL
Tratamiento no esteacuteril Compuestos disruptores endocrinos
70 eliminacioacute
TRATAMIENTO DE EFLUENTES
Famiacutelia faacutermacos Tratamiento esteacuteril Tratamiento no esteacuteril
Carga inicial (microg)
Eliminacioacuten ()
Carga inicial (microg)
Eliminacioacute ()
Analgegravesics 1475 180 993 1511 179 988 Antibiogravetics 569 69 861 239 28 908 Cafeiumlna 757 92 79 1490 177 384 EDC 124 15 813 704 84 744 Iopromida 1046 128 755 4197 498 340 Altres fagravermacs 557 68 862 177 21 863 Psiquiagravetrics 3658 447 937 108 13 954 Cantidad total 8185 100 832 8427 100 533
Tratamiento adecuado para degradar faacutermacos en efluents de hospital
Siguiente objetivo Tratamiento en continuo de efluentes
RESULTADOS AGUAS RESIDUALES DE HOSPITAL
TRATAMIENTO DE EFLUENTES
Fungal inoculated (I)
34 Non-sterile continuous treatments of ROC and VHW
Non-inoculated (NI)
Non-sterile continuous
treatments of real effluents
VHW treatment
(
) Glucose concentration
(
) COD
(
) Laccase activity
(darr) Fungal biomass partial renovation
(mdash) Glucose addition rate
2 HRT studied
Decrease in laccase activity even with partial biomass renovation
Fungal inoculated (I)
Casas et al 2013 Env Technol 34 113
Glucose 026 g g DCW d
Ammonium 12 mg g DCW d
No glucose accumulation
Need for nutrients
Previous studies in synthetic
media and sterile conditions
CRT
Blaacutenquez et al 2006 Water Res 40 1650
CRT 21 days
13 biomass renovation every 7 days
CRT of 15 days
34 Non-sterile continuous treatments of ROC and VHW
Marina Badia Fabregat December 5th 2014 PhD Thesis
Que es lo que sucede
Se muere el hongo aunque estamos renovando la
biomasa no hay suficiente hongo
No hay degradacioacuten
52
Marina Badia Fabregat December 5th 2014 PhD Thesis
VHW treatment (2)
34 Non-sterile continuous treatments of ROC and VHW
NH4+ addition
PhACs removal
Fungal inoculated (I)
Non-inoculated (NI)
(
) Wastewater (Influent)
(
) Reactor effluent
The analyses have
been performed by
34 Non-sterile continuous treatments of ROC and VHW
Microbial community assessment (DGGE)
Marina Badia Fabregat December 5th 2014 PhD Thesis
Time
34 Non-sterile continuous treatments of ROC and VHW
Trametes versicolor
Candida spp
Fusarium solani
Unknown
T versicolor survived until the end of the treatment
laccase activity is not a good indicator
ESCENARIOS DE GESTIOacuteN DE EFLUENTES DE HOSPITAL
EDAR
No eliminacioacuten
de faacutermacos
Dilucioacuten en
el efluente
urbano
Aguas
urbanas
Fong
No eliminacioacuten
de DQO
Hongo Aguas
urbanas
EDAR
HOSPITAL
Srsquoha comprovat la capacitat de T versicolor per degradar fagravermacs
Badiacutea-Fabregat et al 2014 Rodriacuteguez-Rodriacuteguez et al 2014 Cruz-Moratoacute et al 2013
Tractament en continu drsquoHWW amb T versicolor en reactor
Inconvenients al tractament drsquo
aiguumles drsquohospitals reals
- Necessitat drsquoaddicionar nutrients - Competegravencia amb bacteris
Possibles solucions Estrategravegies
- Pretractament de lrsquoefluent - Altres configuracions de reactors - Canvi en la font de carboni
Posada a punt del sistema TRH Relacioacute QRQL
Tractament en continu drsquoHWW amb T versicolor en reactor
Alternativa filtre percolador amb T versicolor pre-crescut sobre fusta
1 2 3
4
5
6
7
1 Tanc drsquoalimentacioacute 2 Tanc de mescla 3 Tanc drsquoeluents de
sortida 4 Bomba de recirculacioacute 5 Bioreactor 6 Entrada drsquoaire 7 Controlador de pH
TRH 3d
QL
QR
QL
Tractament en continu drsquoHWW amb T versicolor en reactor
Alternativa filtre percolador amb T versicolor pre-crescut sobre fusta
Desenvolupament processos
Efluent hospital
real (HWW)
Aiguumles residuals urbanes
(UWW)
Trametes versicolor
T versicolor crescut sobre fusta
Filtre percolador amb T versicolor crescut sobre fusta
Microalgues Degradacioacute a
escala Erlenmeyer Fotobioreactor FBR
Degradacioacute drsquohormones i fagravermacs per microalgues
bull Degradacioacute drsquohormones del digestat drsquoun DA dopat amb E2 i EE2 amb les algues S capricornutum i C reinhardtii creixement i degradacioacute
No efecte togravexic de les hormones sobre les algues
Utilitzacioacute de digestat de llots per creixer
S capricornutum
S capricornutum
Selenastrum
capricornutum
Chlamydomonas
reinhardtii
E2 () EE2 () E2 () EE2 ()
24h 7d 24
h
7d 24h 7d 24
h
7d
B 47 88 30 60 89 100 26 100
C 2 46 0 41 27 86 6 71
G 91 100 27 95 98 100 28 76
Degradacioacute drsquohormones i fagravermacs per microalgues
bull Identificacioacute productes de degradacioacute drsquoE2 i EE2
bull Es detecten diferents productes de degradacioacute drsquoE2 i EE2 bull Majoritagraveriament productes de fotodegradacioacute bull Alguns directament relacionats amb la biodegradacioacute per part de les algues
E2 TP1 EE2 TP2
OH
HO
O
OH
HO
OH
Toilet sewage
1st settler (1m3)
2nd settler (1m3)
Wastewater pump
Wastewater PBR inlet
1
2
3
4
5
Algaebacteria consortia
Fotobioreactor de tractament
drsquo UrbanWW despres de
decantacioacute
Volum 1000L
Semiobert
Tubs plastic transparent
Tractament drsquoUrbanWW i eliminacioacute de PhACs en FBR
100L aigua del llac
Can Borrell Lake (StCugat)
900L U WW
Plagrave drsquooperacioacute del FBR
Tractament drsquoUWW i eliminacioacute de PhACs en FBR
Estat Estacionari - PhACs - Biodiversitat
303 mgL
265 mgL
155 mgL
Irradiacioacute solar darr Temperatura darr
TSSdarr Biomassa
pH augmenta amb lrsquoactivitat fotosintegravetica (consum CO2)
pH disminueix a la nit amb la respiracioacute
Tractament drsquoUWW i eliminacioacute de PhACs en FBR
pH
Entrada - COD=365 mgL - N-NH4
+=79 mgL - PT=17 mgL
COD N-NH4
+
PT
Paragravemetre Periacuteode I Periacuteode II Periacuteode III
DQO () 83 61 41
N-NH4+ () 86 99 80
PT () 54 89 75
Eliminacioacute de nutrients
Tractament drsquoUWW i eliminacioacute de PhACs en FBR
67
Napro
xen
Ibupro
fen
Aceta
min
ophen
Salic
ylic
acid
Keto
pro
fen
Azithro
myc
in
Cip
rofloxacin
Ofloxacin
Ery
thro
myc
in
Hyd
rochlo
roth
iazid
e
Furo
sem
ide
Codein
e
Lora
zepam
Ate
nolo
l
Dilt
iazem
Alp
razola
m
Paro
xetine
Co
nce
ntr
atio
n (
ngL
)
0
2000
4000
6000
8000
10000
12000
24000
30000
36000
42000
48000
54000
60000
Outlet
Inlet
Napro
xe
n
Ibupro
fen
Ace
tam
inophen
Salic
ylic
acid
Keto
pro
fen
Azithro
myc
in
Cip
rofloxa
cin
Ofloxa
cin
Ery
thro
myc
in
Hyd
roch
loro
thia
zid
e
Furo
se
mid
e
Codein
e
Lora
zepam
Ate
nolo
l
Dilt
iazem
Alp
razola
m
Paro
xe
tine
Concentr
ation (
ngL
)
0
2000
4000
6000
8000
10000
12000
24000
30000
36000
42000
48000
54000
60000
Outlet
Inlet
Antiinflamatoris Eliminacioacute gt85
Antibiogravetics Eliminacioacute gt 67
Antidepressius Eliminacioacute gt87
β-bloquejants Eliminacioacute gt86
Altres (ngL) Diuregravetics gt44 Bloquejants de canal lent gt72
Concentratioacute PhACs entrada
Concentratioacute PhACs sortida
TRH=8 d Estat estacionari
TRH=12 d Estat estacionari
48-54 μgL
24-54 μgL
4-10 μgL
2-4 μgL
4-6 μgL
ngL
ngL
8-10 μgL
4-10 μgL
ngL
ngL
PhACs
Tractament drsquoUWW i
eliminacioacute de PhACs en FBR
Valoritzacioacute de biomassa algal mitjanccedilant pretractament enzimagravetic i DA
Digestion time (days)
0 10 20 30 40 50
Meth
ane
yie
ld (
mL C
H4g
VS
)
0
50
100
150
200
250
Time (d) vs Microalgal control
Time (d) vs T control
Time (d) vs Cellulase
Time (d) vs Mix
Mix enzimagravetic Celmiddotlulasa
Biomassa microalgal + Control
Mix enzimagravetic 217 mL CH4g VS
Celmiddotlulasa 203 mL CH4g VS
Microalgues 188 mL CH4g VS
Mix enzimagravetic millora la produccioacute de metagrave
Brou fuacutengic + microalgues Control de brou fuacutengic
Lacasa + microalgues biomassa microalgal Control de lacasa
Brou fuacutengic 210 mL CH4
Lacasa 40 mL CH4
Produccioacute de biogas amb enzims no especiacutefics
Microalgues 38 mL CH4
Produccioacute de biogas amb enzims especiacutefics
Brou fuacutengic millora la produccioacute de metagrave
Projecte de colmiddotlaboracioacute entre el Consorci per a la Gestioacute de Residus del Valles Oriental i el grup de recerca Biorem UAB (2014SGR476) dins del
marc del programa de Doctorats Industrials de la Generalitat de Catalunya
Bioremediacioacute ldquoin siturdquo drsquoaquumliacutefers contaminats per compostos
organoclorats
Projecte de colmiddotlaboracioacute entre Litoclean i el grup de recerca Biorem UAB (2014SGR476) dins del marc del programa de Doctorats
Industrials de la Generalitat de Catalunya
Decloracioacute drsquoorganoclorats mitjanccedilant bacteris dehalorespiradors
1 Tecnologia consolidada amb centenars de casos drsquoaplicacioacute amb egravexit 2 Transformacioacute de productes organoclorats togravexics a innocus 3 Compatible amb altres megravetodes de remediacioacute 4 Disminucioacute del temps de remediacioacute de lrsquoaquumliacutefer i costos associats 5 Tecnologia meacutes econogravemica que tractaments fisico-quiacutemics 6 Potencialment pot eliminar els cloroalcans a concentracions le 0005 mgL 7 Percepcioacute social
PRINCIPALS AVANTATGES BIOREMEDIACIOacute
o Marc del projecte
Aplicacioacute de metodologies de Bioremediacioacute per via anaerogravebia en tres
emplaccedilaments afectats per la presencia de compostos organoclorats Cada un drsquoaquests tres emplaccedilaments constaragrave de les seguumlents fases
bull Fase 1 anagravelisis al laboratori a) Caracteritzacioacute de lrsquoemplaccedilament b) Assaig de laboratori Microcosmos
bull Fase 2 assaig in-situ
o Fase drsquoimplantacioacute A partir dels resultats obtinguts aplicacioacute de metodologia a lrsquoemplaccedilament estudiat per part de Litoclean
PCE TCE cis DCE
Caracteriacutestiques de lrsquoemplaccedilament
bull Emplaccedilament contaminat per un abocament controlat i finit de Percloretilegrave (PCE) en una parcelmiddotla amb activitat industrial
bull Respiren compostos orgagravenics clorats i els transformen a molegravecules menys clorades
bull Anaerobis estrictes bull Es poden trobar als aquumliacutefers contaminats bull El grup Biorem UAB (2014SGR476) disposa de diferents liacutenies de cultius de
bacteris decloradors amb capacitat per detoxificar un ampli ventall drsquoorganoclorats
bull Trueba-Santiso et al 2017 Sci
Total Environ 581-582 pp 640-
648
bull Mortan et al 2017 J Hazard
Mat In press
Dhg Dehalogenimonas
Dhc Dehalococcoides
Dhb Dehalobacterium
Diclorometagrave Agravecid acegravetic Agravecid fogravermic
+ Dhb
C C
H
H
H
H
Etegrave
C C
Cl
H
Cl
H
C C
H
Cl
Cl
H
C C
H
H
H
Cl
cis- i trans- DCE VC
Dhc Dhc
Dhc
C C
Cl
Cl
Cl
H
TCE
C C
C lC l
C l C l
P C E
Dhc
PCE
C
Cl
Cl
C
Cl
Cl
H H C
Cl
Cl
C
Cl
H
H H
1122-TeCA 112-TCA
Dhg Dhg
Abiogravetic
CC
HCl
HCl
HH
12-DCA
Dhg
12-DCA
Bacteris dehalorespiradors
Les poblacions bacterianes
autogravectones poden transformar els
contaminants fins a compostos innocus
Les condicions drsquoaquests aquumliacutefers soacuten adequades per
eliminar els compostos
organoclorats amb bacteris
dehalorespiradors
1 Anagravelisi dels paragravemetres
de camp
Bioestimulacioacute
2 Deteccioacute de lrsquoactivitat
decloradora
Atenuacioacute natural
monitoritzada
Bioaugmentacioacute Fase
2
Pregunta 1a Pregunta 2a
La poblacioacute bacteriana a lrsquoaquumliacutefer
eacutes suficient per completar el proceacutes de descontaminacioacute de forma natural
Pregunta 3a
Fase 1
Cultius anaerobis i anagravelisi de metabogravelits
Mostreig drsquoaigua del pou amb
sediments fins
Preparacioacute dels cultius en cambra
anaerogravebia
Incubacioacute dels cultius en cambra
climatitzada
Anagravelisi de metabogravelits per
cromatografia de gasos Mostres de
laquumliacutefer +
Substrat orgagravenic (candidats per
bioestimulacioacute)
1 Nomeacutes mostra 2 + Metanol i etanol 3 + Producte comercial 4 + Lactat
Concentracioacute de cloroetens
2 Deteccioacute de lrsquoactivitat decloradora
Fase 1
La biodegradacioacute eacutes completa (etegrave)
La bioestimulacioacute eacutes efectiva
La decloracioacute meacutes ragravepida eacutes amb lactat
PCE
TCE
cis- DCE
CV Etegrave
trans- DCE
0
5
10
15
20
25
30
35
0 50 100 150 200
Co
nce
ntr
atio
n (
microM
)
Day
0
2
4
6
8
10
0 50 100 150 200
Day
Mostra aigua nomeacutes (control)
Mostra aigua + etanol metanol
Mostra aigua + producte comercial
Mostra aigua + lactat
Resultats per a un pou
Cultius anaerobis i anagravelisi de metabogravelits
Fase 1
0
5
10
15
20
25
30
35
0 50 100 150 200Day
+ TCE
0
10
20
30
40
50
60
70
0 50 100 150 200
Day
+ TCE
2 Deteccioacute de lrsquoactivitat decloradora
TCE
cis-DCE
trans-DCE
Cloruro de vinilo Etileno
CC
Cl
Cl Cl
Cl
PCE
CC
Cl
H H
Cl
CC
H
ClH
Cl
CC
Cl
H
H
H
CC
H
H H
H
CC
Cl
Cl H
Cl
Deteccioacute i identificacioacute dels bacteris i enzims responsables de la degradacioacute completa
Tegravecniques moleculars (PCR)
Fase 1
Dehalobacter Desulforomonas
Sulfurospirillum Geobacter Desulfitobacterium
Desulfitobacterium
Dehalococcoides
pceA
tceA tceA bvcA
vcrA
2 Deteccioacute de lrsquoactivitat decloradora
Clorur de
vinil
Etegrave
Ma
rca
do
r
C+
Dh
c
Pou
C-
Dh
c
Assaig in situ per BIOESTIMULACIOacute
Fase 2
Injeccioacute i monitoritzacioacute bull Injeccioacute drsquoestimulant segons
conclusions de lrsquoassaig de laboratori (Lactat comercial) en les concentracions de diseny
bull Injeccioacute de traccedilador (fluoresceiumlna)
PCE TCE
cis-DCE
trans-DCE
CV Ethene 0
5
10
15
20
25
30
-1 19 39 59 79
Co
nce
ntr
atio
n (
mg
L)
Day
Chlorinated ethenes Lactate and fermenting products
Well PZ-1
Lactate Pyruvate
Acetate Formate
Potencial Redox
0
1
2
3
4
5
-1 19 39 59 79
Co
nce
ntr
atio
n (
mg
L)
Day
0
500
1000
1500
2000
2500
-1 19 39 59 79Day
0
10000
20000
30000
40000
50000
60000
70000
-1 19 39 59 79Day
-100
0
100
200
300
400
500
-1 19 39 59 79
OR
P (
mV
)
Day
PZ2
82
Chlorinated ethenes Lactate and fermenting products
Well PZ-2
Direct injection of lactate (MW-PZ2) Monitoring Wells PZ2 PZ1 PZ3 MW6 PZ22 PZ6 and ProfA
Conclusions de la Fase 2 (assaig in situ)
Els resultats de la Fase 1 soacuten vagravelids per decidir quin tractament de bioremediacioacute seguir a la Fase 2
El lactat estimula la degradacioacute
bull Augmenta la velocitat de decloracioacute bull Proporciona acetat i hidrogen als bacteris bull Consumeix lrsquooxigen present bull Disminueix el potencial redox
Es confirma la presegravencia de bacteris dehalorespiradors autogravectons i actius
Es detecta degradacioacute de PCE i transformacioacute a compostos menys clorats
A partir dels resultats obtinguts durant les dues fases es dissenyaragrave i es proposaragrave lrsquoexecucioacute drsquoun proceacutes de bioremediacioacute anaerogravebia estimulada aplicant la metodologia establerta
84
Gragravecies
Grup de recerca BioremUAB (teresavicentuabcat)
Se ha determinado la capacidad del hongo ligninoliacutetico para degradar el colorante Gris Lanaset G (Mezcla de colorantes metaacutelicos de estructura y composicioacuten no disponible)
Biomass
Cr-dye +
Cr free
Cr-dye +
Cr free
Metal
desorption
FINAL
Cr-dye
Cr-dye +
Cr free
STEP2
Dye in biomass
Cr-dye
INITIAL
t= 0 h
Dye adsorbed
Cr-dye
Cr-dye
degradation
STEP 1
t= 1 ht= 45 d
S
O
L
I
D
P
H
A
S
E
L
I
Q
U
I
D
P
H
A
S
E
Dye
Dye
Dye
adsorption
Dye
Biomass
Cr-dye +
Cr free
Cr-dye +
Cr free
Metal
desorption
FINAL
Cr-dye
Cr-dye +
Cr free
STEP2
Dye in biomass
Cr-dye
INITIAL
t= 0 h
Dye adsorbed
Cr-dye
Cr-dye
degradation
STEP 1
t= 1 ht= 45 d
S
O
L
I
D
P
H
A
S
E
L
I
Q
U
I
D
P
H
A
S
E
Dye
Dye
Dye
adsorption
Dye
MECANISMO DE DEGRADACIOacuteN DEL COLOR
Mecanismo de degradacioacuten de colorantes por
los hongos ligninoliacuteticos
1ra etapa adsorcioacuten en la biomasa del hongo
2ordf etapa degradacioacuten intracelular
En este caso gracias al metal podemos demostrar que la
degradacioacuten tiene lugar en el interior del hongo o al menos parte
de ella
Cual es el papel del enzima extracelular
es la enzima extracelular que estamos midiendo (lacasa) la
responsable de la degradacioacuten
TRATAMIENTO COLORANTE GRIS LANASET G
DEGRADACIOacuteN DEL COLORANTE GRIS LANASET G CON TRAMETES VERSICOLOR
Medida de la enzima lacasa intracelular y extracelular
98 de eliminacioacuten de color a las 75 h
(57 debido a la adsorcioacuten Killed control)
Medio inicial (A) y final (B) del tratamiento
Peacutelets antes (B) y despueacutes del tratamiento (C) y peacutelets tentildeidos con colorante a t=1h (A)
Tiempo (h)
0 50 100 150 200 250 300
Lacasa e
xtr
acelu
lar
tota
l (U
A)
0
200
400
600
800
1000
1200
1400
1600
1800
2000
Lacasa intr
acelu
lar
tota
l (U
A)
0
40
80
120
160
200
240
280
Conc
colo
rante
(gl)
0
20
40
60
80
100
120
140
160
Conc
glu
cosa (
gl)
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
Activitat extracelular
Activitat intracelular
Colorante
Glucosa
Glu
cosa
(g
l)
Co
lora
nte
(m
gl)
DEGRADACIOacuteN DE COLORANTES TEXTILES
Antes de las 24h deteccioacuten de lacasa intracelular
Si la enzima lacasa es la responsable de la degradacion
Porque utilizar microorganismos y no enzimas
Es mas facil trabajar con enzimas que con
microorganismos
Se puede utilizar la dosis de enzima necesaria
Perohellip
Un unico enzima puede degradar todos los colorantes en un efluente
Los enzimas hasta donde llegan Degradantransformanmineralizan
Un unico enzima puede hacer lo mismo que un microorganismo que es
multienzimaacutetico
APLICACIOacuteN DEL PROCESO DE DECOLORACIOacuteN A DIFERENTES COLORANTES
RESULTADOS DE DEGRADACIOacuteN DE LOS COLORANTES AacuteCIDOS
Colorante Lanasyn Grey
(Azo complejo metaacutelico)
Alizarin Red S
(Antraquinoacutenico)
Acid Fuchsin
(Triarilmetano)
Decoloracioacuten 796 938 9998
Reduccioacuten Toxicidad 12 12 19
O
N
NH
C OEt
O
N
S
O
MeO
O
C
O
OEt
NH R
H+
Cr3+
N
N
R
OO
S O
O
Me
O
O
OH
SO3Na
NH2
SO3
C
H3C
H2N
NaO3S
NH2
SO3Na
DEGRADACIOacuteN DE COLORANTES TEXTILES
ESTUDI DEL PROCEacuteS DEGRADACIOacute DE COLORANTS TEgraveXTILS AMB EL FONG Trametes versicolor
COLORANT Trametes versicolor ENZIM 1210 UL
Nom comuacute Classificacioacute quiacutemica Decoloracioacute
24 i 100 h
Decoloracioacute
24h
Acid Fuchsin Trifenilmetagrave 98-99 28
Acid Green 16 Trifenilmetagrave 90-99 60 gt
24h
Alizarin Red S Antraquinogravenic 92-94 84
Amino Black 10 Diazo 96-99 93
Azocarmine B Quinoneimine 90-99 84
Basic Fuchsin Trifenilmetagrave 12-40 18
Brilliant Green 1 Trifenilmetagrave 55-93 90
Brilliant Green 20 Trifenilmetagrave 76-78 90
Burdeos Lanset B (mescla) 83-88 67
Gris Lanaset G (mescla) 92-98 35
Pardo Lanaset B (mescla) 64-81 60
Lanasyn Grey G Metagravelmiddotlic azoic 72-87 49
Methylene Blue Tiazina 14-28 37
Naphtol Yellow S Nitro 8-50-92 (240h) 0
Orange G Azo 97-99 87
Desactivacioacute enzimagravetica
DEGRADACIOacute DE COLORANTS comparacioacute fong vs enzim lacasa
Biodegradacioacute drsquoaltres famiacutelies de colorants
2D Graph 3
Tems (h)
0 20 40 60 80 100 120
Co
nc
en
tra
cioacute
co
lor
(mg
L)
0
20
40
60
80
100
120
140
160
Ac
tivit
at
(UL
)
0
20
40
60
80
100
120
140
Temps GLG (h) vs GLG (mgl)
Temps OG (h) vs OG (mgl)
Temps AF (h) vs AF (mgl)
Temps GLG-2 (h) vs GLG-2 (mgl)
Temps GLG (h) vs Activitat GLG (UA)
Temps OG (h) vs Activitat OG (UA)
Temps ARS (h) vs Activitat ARS (UA)
Temps GLG-2 (h) vs Activitat GLG-2 (UA) Temps ARS (h) vs ASR (mgl)
Temps AF (h) vs Activitat AF (UA)
DISCONTINUS REPETITS 24 hores
Gris Lanaset G co = 1556 mgL 946 decol
Orange G co = 1509 mgL 974 decol
Alizarin Red S co = 1425 mgL 874 decol
Acid Fuchsin co = 1370 mgL 982 decol
Gris Lanaset G co = 732 mgL 776 decol
Productes de degradacioacute del metabolisme del
fong per diferents famiacutelies de colorants
10 9 8 7 6 5 4 3 2 1 0 ppmLongitud dona (nm)
350 400 450 500 550 600 650
Absorb
agravencia
00
02
04
06
08
10
Temps 0 min
Temps 8 min
Temps 30 min
Temps 60 min
Temps 2h
Temps 4h
Temps 24h
0 min
4 h
24 h
60 min
2 h
30 min
8 min
N(CH2CH3)2
N(CH2CH3)2
BG1
CO2HCO2H
N(CH2CH3)2
CH3CHO
CH3CH(OH)2
CH3CO2H
NH(CH3CH2)2
+
SO4H-
Brilliant Green 1
N(CH2CH3)2
N(CH2CH3)2
BG1
CO2HCO2H
N(CH2CH3)2
CH3CHO
CH3CH(OH)2
CH3CO2H
NH(CH3CH2)2
+
SO4H-
N(CH2CH3)2
N(CH2CH3)2
BG1
CO2HCO2H
N(CH2CH3)2
CH3CHO
CH3CH(OH)2
CH3CO2H
NH(CH3CH2)2
+
SO4H-
NH(CH2CH3)2 + +
EL FONG EacuteS CAPACcedil DE DEGRADAR AgraveCID BENZOIC en 24 hores
H-RMN en liacutenea
Orange G
NH2CH2N
NH2
No subproductes
Acid Fuchsin
WRF
Citocromo P450
2 Lacasas
Lignina peroxidasa
Peroxidasa versaacutetil
MnP
1 Pero
xidasas
Enzimas modificadoras de lignina
Trametes versicolor
Enzimas extracelulares Enzimas intracelulares
Hidroxilacioacuten
Epoxidacioacuten
Reduccioacuten Desalquilacioacuten
Oxigenacioacuten
Ruptura C-C
Desmetilacioacuten
Hidroxilacioacuten Dipolimerizacioacuten fenoles
Oxidacioacuten alcoholes
El mecanismo de degradacioacuten de algunos contaminantes no esta ligado a la produccioacuten de los enzimas extracelulares sino al sistema intracelular Cytocromo P450 monooxigenasa
Identificacioacuten gen cyt P450 en P chrysosporium 1997 y en T versicolor 2002
Objetivo desarrollo de proceso
Reactor fludizado por pulsos de aire
Fong en forma de pegravelmiddotlets Biomassa fluiumlditzada per polsos drsquoaire Tordf ograveptima fong 25ordmC pH ograveptim fong 45 Nutrients (CN) y micronutrients Avaluacioacute activitat fuacutengica enzim lacasa Condicions esterils
Temps (d)
0 5 10 15 20
Glu
cosa
(gl)
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
Laca
sa (
UA
l)
0
250
500
750
1000
1250
1500
1750
2000
2250
Reducc
ioacute d
e c
olo
r (
)
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
Glucosa
Lacasa
Reduccioacute de color
TRH (h)
0 20 40 60 80 100 120
mg G
LG e
limin
ats
lmiddoth
0
5
10
15
20
25
30
Experimental
Normativa
Efecte del TRH
TRH 48 h
Temps (d)
0 5 10 15 20 25 30 35 40 45
Glu
cosa
(gl)
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
Laca
sa (
UA
l)
0
250
500
750
1000
1250
1500
1750
2000
2250
Reducc
ioacute d
e c
olo
r (
)
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
Glucosa
Lacasa
Reduccioacute de color
0
20
40
60
80
100
0 7 14 21 28 35 42 49 56 63P
erc
en
tatg
e d
e b
iom
as
sa
()
Temps (d)
gt42 dies
35 dies
28 dies
21 dies
14 dies
7 dies
0 dies
Estrategravegia purga i renovacioacute 13 de la
biomassa cada 7 dies
TRC 21 dies
decoloracions gt 90
distribucioacute drsquoedats constant
82 biomassa amb lt28 dies
Pegraverdua morfologiacutea dels pegravelmiddotlets lisis celmiddotlular
Tiempo (d)0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110
Glu
cosa
(gl)
0
1
2
3
4
5
6
7
8
Laca
sa (
UA
l)
0
500
1000
1500
2000
2500
3000
3500
4000
4500
5000
5500
Reducc
ioacuten d
e c
olo
r (
)
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
10068 525 59 72 4848
- Renovar la biomassa - Ni macro ni micronutrients - Glucosa qualitat industrial - Colorant no estegraveril
Formulacioacute del medi de cultiu
Seleccioacute del bioreactor
Escalat
Escalat de la produccioacute de biomassa
Produccioacute de pegravelmiddotlets clagravessica
Coll drsquoampolla
Cost medi (extracte de malta)
Limitacioacute en la produccioacute a escala Erlenmeyer
Objectius
Morfologia en forma de pelmiddotlets
Mida plusmn 3mm
Pasos experimentals
40 x
Biomassa gt 3 g DCWmiddotl-1
Morfologia adequada
280
598 0
50
100
150
200
250
300
Malt extract Defined medium
Co
st (
euromiddotK
g-1) Reduccioacute de cost 98
Escalat de la produccioacute de biomassa
La enzima lacasa es uno de los principales
catalizadores de la biodegradacioacuten pero no el uacutenico
responsable
El hongo degrada casi todos los colorantes
(algunos si estan en concentraciones subtoacutexicas)
La monitorizacioacuten de la produccioacuten enzimaacutetica y
consumo de glucosa son buenos indicadores de la
actividad metaboacutelica del hongo hay que
suministrar nutrientes para mantener la actividad
enzimaacutetica
El hongo puede degradar metabolitos resultantes
de la degradacioacuten que el enzima lacasa no puede
degradar
Algunas conclusiones
Porque utilizar microorganismos y no enzimas
si es mucho mas facil dosificar enzimas
los efluentes a tratar (liacutequidos o soacutelidos) contienen
una mezcla muy compleja de contaminantes no
podemos optimizar ni el enzima ni las condiciones
es difiacutecil que un enzima pueda degradar todos los
contaminantes presentes
en muchos casos los enzimas solo realizan un paso
de la transformacioacuten y se pueden formar TPs toacutexicos
o no biodegradables
el microorganismo es un sistema multienzimaacutetico
2010 20151985 1990 1995 2000 2005
Cronograma de los trabajos publicados en relacioacuten a biodegradacioacuten de contaminantes por hongos en medio liacutequido
Contaminantes emergentes
Pesticidas (DDT amp DDE)
PCBs HAPs Disolventes clorados
AR de produccioacuten Aceite de oliva
AR de la induacutestria del papel
Retardantes de llama (Bromados)
Faacutermacos
Filtros solares UV
Deteccioacuten faacutermacos en medio ambient
Colorantes sinteacuteticos Explosivos
TNT y nitroglicerina
AR de la industria textil
ASPECTOS GENERALES
A que se llama contaminantes emergentes
Productos considerados contaminantes actualmente pero no en el pasado presentes de forma constante en el medio ambiente a bajas concentraciones provocando problemas en el ecosistema y pendientes de ser regulados en un futuro proacuteximo
Entre ellos se incluyen los faacutermacos drogas de abuso productos asociados a la higiene y cuidado corporal retardantes de llama plaguicidashellip Caracteriacutesticas
alto consumo acumulacioacuten en el medio y organismos potencial disruptor endocrino toxicidadhellip
DEGRADACIOacuteN DE CONTAMINANTES EMERGENTES
EDAR
Mezcla de ldquocontaminantes emergentesrdquo
metabolitos
substancias conjugadas
EXCRECIOacuteNVERTIDO
Retenidos en los lodos
inalterados
transformados
Mineralizados
Transformados
Inalterados
Presencia en aguas subterraneas superficiales y
sedimentos
Presencia en suelos
efluente
influente
DEGRADACIOacuteN DE CONTAMINANTES EMERGENTES
bull 2005 la mayoriacutea de estudios realizados se centran en ndash Puesta a punto de meacutetodos analiacuteticos
ndash Deteccioacuten en aguas superficiales y subterraacuteneas
ndash Deteccioacuten en sistemas de tratamiento convencionales (EDARs)
ndash Deteccioacuten en efluentes de hospitales
bull Algunos estudios de degradacioacuten por bacterias en efluentes
bull Escasos (ninguno) estudios de degradacioacuten en lodos
DEGRADACIOacuteN DE CONTAMINANTES EMERGENTES
HONGOS
Cual es el principal problema que presenta estudiar su degradacioacuten
Las bajas concentraciones en que se encuentran y el
hecho de estar en matrices muy complejas dificulta
su deteccioacuten y cuantificacioacuten
Aplicacioacuten en matrices liquidas y soacutelidas
Matrices liacutequidas
Aguas residuales de hospital
Aguas residuales de la Vila Universitaria
Concentrado de un proceso de membranas
Aguas de un hospital veterinario
Matrices solidas
Lodos de depuradoras urbanas
Lodos de reactor MBR
37 Verlicchi et al J hydrology 2010 also WST 2010
erythromycin (antibiotic)
Iopromide (ICM)
ifosfamide (cytostatic)
Ibuprofen (analgesic)
Glucose
Therapeutic classes contrast media (ICM) heavy metals in a hospital effluentndash Comparison with an urban effluent
Hospital effluent Mean value
Urban effluent Mean value
Degradacioacuten de faacutermacos modelo e identificacioacuten de productos de transformacioacuten en condiciones esteacuteriles
Nos permite demostrar que el hongo es
el responsable de la degradacioacuten
Tratamiento de efluentes reales en condiciones no esteacuteriles Cuantificacioacuten de la eliminacioacuten de faacutermacos y ecotoxicidad
Tratamiento de efluentes por hongos Degradacioacuten de faacutermacos
38
EXPERIMENTOS IN VIVO PARA CUANTIFICAR DEGRADACIOacuteN
EXPERIMENTOS PARA DETERMINAR EL PAPEL DE LOS ENZIMAS
- In vitro Lacasa comercial
- In vivo Inhibidores del citocrom P450 (1-aminobenzotriazole)
ESTUDIO DE LA TOXICIDAD (Microtox regTest )
- Bacteria bioluminescente V ficheri
- EC50 a los 15 min Concentracioacuten que disminuye la luz emitida por la bacteria al 50
- Cuanto mas alta sea la EC50 menor es la toxicidad
ANAgraveLISIS DE FAgraveRMACOS EXTRACCIOacuteN EN FASE SOacuteLIDA i HPLC
IDENTIFICACIOacuteN DE SUBPRODUCTOS Servei RMN-UAB
(Medio + contaminante) (Medio + contaminante+ hongo inactivado)
Adsorcioacuten Degradacioacuten miacutenima
DEGRADACIOacuteN DE FAacuteRMACOS INDIVIDUALES
EC50
50
Cultiu en placa
Inoculacioacute dels Erlenmeyers
per a lrsquoobtencioacute de miceliObtencioacute del miceli
Homogeneiumltzacioacute amb NaCl 08 11 (vv)
Solucioacute stock de miceli
Inoculacioacute dels Erlenmeyers per lrsquoobtencioacute de pegravelmiddotletsObtencioacute de pegravelmiddotlets
Solucioacute stock de pegravelmiddotlets
7 dies6 dies
5 dies
inogravecul
Inoculacioacute del reactor
Cultiu en placa
Inoculacioacute dels Erlenmeyers
per a lrsquoobtencioacute de miceliObtencioacute del miceli
Homogeneiumltzacioacute amb NaCl 08 11 (vv)
Solucioacute stock de miceli
Inoculacioacute dels Erlenmeyers per lrsquoobtencioacute de pegravelmiddotletsObtencioacute de pegravelmiddotlets
Solucioacute stock de pegravelmiddotlets
7 dies6 dies
5 dies
inogravecul
Inoculacioacute del reactor
Cultiu en placa
Inoculacioacute dels Erlenmeyers
per a lrsquoobtencioacute de miceliObtencioacute del miceli
Homogeneiumltzacioacute amb NaCl 08 11 (vv)
Solucioacute stock de miceli
Inoculacioacute dels Erlenmeyers per lrsquoobtencioacute de pegravelmiddotletsObtencioacute de pegravelmiddotlets
Solucioacute stock de pegravelmiddotlets
7 dies6 dies
5 dies
inogravecul
Inoculacioacute del reactor
Cultiu en placa
Inoculacioacute dels Erlenmeyers
per a lrsquoobtencioacute de miceliObtencioacute del miceli
Homogeneiumltzacioacute amb NaCl 08 11 (vv)
Solucioacute stock de miceli
Inoculacioacute dels Erlenmeyers per lrsquoobtencioacute de pegravelmiddotletsObtencioacute de pegravelmiddotlets
Solucioacute stock de pegravelmiddotlets
7 dies6 dies
5 dies
inogravecul
Inoculacioacute del reactor
Cultiu en placa
Inoculacioacute dels Erlenmeyers
per a lrsquoobtencioacute de miceliObtencioacute del miceli
Homogeneiumltzacioacute amb NaCl 08 11 (vv)
Solucioacute stock de miceli
Inoculacioacute dels Erlenmeyers per lrsquoobtencioacute de pegravelmiddotletsObtencioacute de pegravelmiddotlets
Solucioacute stock de pegravelmiddotlets
7 dies6 dies
5 dies
inogravecul
Inoculacioacute del reactor
Cultiu en placa
Inoculacioacute dels Erlenmeyers
per a lrsquoobtencioacute de miceliObtencioacute del miceli
Homogeneiumltzacioacute amb NaCl 08 11 (vv)
Solucioacute stock de miceli
Inoculacioacute dels Erlenmeyers per lrsquoobtencioacute de pegravelmiddotletsObtencioacute de pegravelmiddotlets
Solucioacute stock de pegravelmiddotlets
7 dies6 dies
5 dies
inogravecul
Inoculacioacute del reactor
Control abioacutetico Control inactivado Experimental (Medio + contaminante+hongo activo)
Idaea-CSIC ICRA
Ketoprofeno
Eliminacioacute del 100
Metabolits hidroxilats
Perfil de concentracioacute de subproductes del ketoprofen
DEGRADACIOacuteN DE FAacuteRMACOS MODELO
IOPROMIDE degradation in Erlenmeyer flasks by
T versicolor pellets Time course degradation of Iopromide
added at approximately 12 mg L-1 Symbols non-inoculated controls ()
experimental cultures () heat-killed
controls () glucose () and laccase
activity (loz)
62 degradation is
observed after 7days of
exposure and remains
constant until the end of
the experiment
Toxicity by Microtox bioassay
Time EC50 ()
Non-biotic control 2
15min 2
8h 1
1d 43
4d 66
7d 87
12d 110
High toxicity at initial time
(EC50 2) Toxicity decreases
over time
Gros et al 2014 Water Research
Degradacioacuten de farmacos en aguas residuales
en bioreactor
CONDITIONS
Sterile effluent
No sterile
Batch
Continuous
Nutrients addition
Non-nutrients addition
Fluidized bed bioreactors 15
and 10 L
Air pulses
T versicolor in form of pellets
pH (45) and temperature (25ordmC)
control
MONITORING
Pharmaceuticals degradation
Acute toxicity (Microtox)
Laccase glucose etc
101
1-ep
oxyC
BZ
2-Hyd
roxy
CBZ
Cipro
floxa
cin
50
100
150
200
250
Inicial
15 min
6 h
1 d
2 d
5 d
8 d
Cef
alex
in
Ibup
rofe
n
Aceta
minop
hen
Azitro
micin
1
2
3
4
Ketop
rofe
n
Propr
anolol
Cita
lopr
am
Car
bamaz
epine
Acridon
e
Con
cen
tracioacute
(micro
g L
-1)
000
003
006
009
012
RESULTADOS AGUAS RESIDUALES URBANAS (Vila Universitaria de la UAB)
Tratamiento no esteril en batch
Eliminacioacuten completa del 70 de los faacutermacos detectados
Inicial
15 min
6 h
1 d
2 d
5 d
8 d
TRATAMIENTO DE EFLUENTES
Comparacioacuten de la eliminacioacuten de los faacutermacos por el
hongo versus lodos activados (bibliografia)
Grup Fagravermac Concentracioacute
(microg L-1)
Eliminacioacute estegraveril
()
Eliminacioacute no estegraveril
()
Eliminacioacute per llots activats
() Analgegravesics Acetaminofen 387 100 100 82-99
Ibuprofen 1261 100 100 82-99 Ketoprofen lt048 35 100 lt50 Codeina 002 100 - lt82 Antibiogravetics Azitromicin 431 - 100 lt40
Ciprofloxacin 8471 - 35 50-96 (adsorcioacute) Cefalexin 059 - -51 96 β-blockers Propanolol 006 - 100 59-70 Psiquiatrics Carbamazepina 07 -37 Augmenta lt20 Augmenta
1011- epoxy CBZ 755 100 79 - 2-Hydroxy CBZ 1638 46 100 -
Acridone 101 100 Augmenta - Citalopram 01 100 100 -
RESULTADOS AGUAS RESIDUALES URBANAS
TRATAMIENTO DE EFLUENTES
Porcentajes de eliminacioacuten superiores en el tratamiento por hongos
Problema cuantificacioacuten inicial de carbamazepina conjugacioacuten
Ace
tam
inop
hen
Ibup
rofen
Ket
opro
fen
Nap
roxe
n
Salicylic a
cid
Cod
eine
Phe
nazo
ne
Dex
amet
haso
ne
Diclofena
c
Piro
xica
m
Co
nce
ntr
atio
n (
microg
L-1
)
00
05
10
15
20
25
30
500
1000
1500
Initial
30 min
5 h
1 d
2 d
5 d
8 d
50
Tratamiento no esteacuteril Analgeacutesicos
RESULTADOS AGUAS RESIDUALES DE HOSPITAL
TRATAMIENTO DE EFLUENTES
46
Cipro
floxa
cin
Oflo
xacin
Clarit
hrom
ycin
Sulfam
etho
xazo
le
Azith
rom
ycin
Met
ronida
zole
Met
ronida
zole-O
H
Trim
etho
prim
Dim
etrid
azole
Ron
idaz
ole
Co
nce
ntr
atio
n (
microg
L-1
)
00
05
10
15
20
25
30
35
40
100
150
200
250
Initial
30 min
5 h
1 d
2 d
5 d
8 d
RESULTADOS AGUAS RESIDUALES DE HOSPITAL
Tratamiento no esteacuteril Antibioacuteticos
TRATAMIENTO DE EFLUENTES
101
1-ep
oxy
CBZ
2-Hyd
roxy
CBZ
Car
bam
azep
ine
Acr
idon
e
Lora
zepa
m
Cita
lopr
am
Ven
lafaxine
Pra
vast
atin
Olanz
apine
Ser
tralin
e
Fluox
etine
Par
oxet
ine
Co
nce
ntr
atio
n (
microg
L-1
)
000
025
050
075
100
400800
120016002000
Initial
30 min
5 h
1 d
2 d
5 d
8 d
RESULTADOS AGUAS RESIDUALES DE HOSPITAL
Tratamiento no esteacuteril Faacutermacos de uso psiquiaacutetrico
TRATAMIENTO DE EFLUENTES
Ben
zotri
azole
OP2E
O
Eth
ylpa
rabe
n
Pro
pylpar
aben
BPA
OP
Con
cen
tration
(micro
g L
-1)
0
2
4
6
8
10
20
30
40
50
60
RESULTADOS AGUAS RESIDUALES DE HOSPITAL
Tratamiento no esteacuteril Compuestos disruptores endocrinos
70 eliminacioacute
TRATAMIENTO DE EFLUENTES
Famiacutelia faacutermacos Tratamiento esteacuteril Tratamiento no esteacuteril
Carga inicial (microg)
Eliminacioacuten ()
Carga inicial (microg)
Eliminacioacute ()
Analgegravesics 1475 180 993 1511 179 988 Antibiogravetics 569 69 861 239 28 908 Cafeiumlna 757 92 79 1490 177 384 EDC 124 15 813 704 84 744 Iopromida 1046 128 755 4197 498 340 Altres fagravermacs 557 68 862 177 21 863 Psiquiagravetrics 3658 447 937 108 13 954 Cantidad total 8185 100 832 8427 100 533
Tratamiento adecuado para degradar faacutermacos en efluents de hospital
Siguiente objetivo Tratamiento en continuo de efluentes
RESULTADOS AGUAS RESIDUALES DE HOSPITAL
TRATAMIENTO DE EFLUENTES
Fungal inoculated (I)
34 Non-sterile continuous treatments of ROC and VHW
Non-inoculated (NI)
Non-sterile continuous
treatments of real effluents
VHW treatment
(
) Glucose concentration
(
) COD
(
) Laccase activity
(darr) Fungal biomass partial renovation
(mdash) Glucose addition rate
2 HRT studied
Decrease in laccase activity even with partial biomass renovation
Fungal inoculated (I)
Casas et al 2013 Env Technol 34 113
Glucose 026 g g DCW d
Ammonium 12 mg g DCW d
No glucose accumulation
Need for nutrients
Previous studies in synthetic
media and sterile conditions
CRT
Blaacutenquez et al 2006 Water Res 40 1650
CRT 21 days
13 biomass renovation every 7 days
CRT of 15 days
34 Non-sterile continuous treatments of ROC and VHW
Marina Badia Fabregat December 5th 2014 PhD Thesis
Que es lo que sucede
Se muere el hongo aunque estamos renovando la
biomasa no hay suficiente hongo
No hay degradacioacuten
52
Marina Badia Fabregat December 5th 2014 PhD Thesis
VHW treatment (2)
34 Non-sterile continuous treatments of ROC and VHW
NH4+ addition
PhACs removal
Fungal inoculated (I)
Non-inoculated (NI)
(
) Wastewater (Influent)
(
) Reactor effluent
The analyses have
been performed by
34 Non-sterile continuous treatments of ROC and VHW
Microbial community assessment (DGGE)
Marina Badia Fabregat December 5th 2014 PhD Thesis
Time
34 Non-sterile continuous treatments of ROC and VHW
Trametes versicolor
Candida spp
Fusarium solani
Unknown
T versicolor survived until the end of the treatment
laccase activity is not a good indicator
ESCENARIOS DE GESTIOacuteN DE EFLUENTES DE HOSPITAL
EDAR
No eliminacioacuten
de faacutermacos
Dilucioacuten en
el efluente
urbano
Aguas
urbanas
Fong
No eliminacioacuten
de DQO
Hongo Aguas
urbanas
EDAR
HOSPITAL
Srsquoha comprovat la capacitat de T versicolor per degradar fagravermacs
Badiacutea-Fabregat et al 2014 Rodriacuteguez-Rodriacuteguez et al 2014 Cruz-Moratoacute et al 2013
Tractament en continu drsquoHWW amb T versicolor en reactor
Inconvenients al tractament drsquo
aiguumles drsquohospitals reals
- Necessitat drsquoaddicionar nutrients - Competegravencia amb bacteris
Possibles solucions Estrategravegies
- Pretractament de lrsquoefluent - Altres configuracions de reactors - Canvi en la font de carboni
Posada a punt del sistema TRH Relacioacute QRQL
Tractament en continu drsquoHWW amb T versicolor en reactor
Alternativa filtre percolador amb T versicolor pre-crescut sobre fusta
1 2 3
4
5
6
7
1 Tanc drsquoalimentacioacute 2 Tanc de mescla 3 Tanc drsquoeluents de
sortida 4 Bomba de recirculacioacute 5 Bioreactor 6 Entrada drsquoaire 7 Controlador de pH
TRH 3d
QL
QR
QL
Tractament en continu drsquoHWW amb T versicolor en reactor
Alternativa filtre percolador amb T versicolor pre-crescut sobre fusta
Desenvolupament processos
Efluent hospital
real (HWW)
Aiguumles residuals urbanes
(UWW)
Trametes versicolor
T versicolor crescut sobre fusta
Filtre percolador amb T versicolor crescut sobre fusta
Microalgues Degradacioacute a
escala Erlenmeyer Fotobioreactor FBR
Degradacioacute drsquohormones i fagravermacs per microalgues
bull Degradacioacute drsquohormones del digestat drsquoun DA dopat amb E2 i EE2 amb les algues S capricornutum i C reinhardtii creixement i degradacioacute
No efecte togravexic de les hormones sobre les algues
Utilitzacioacute de digestat de llots per creixer
S capricornutum
S capricornutum
Selenastrum
capricornutum
Chlamydomonas
reinhardtii
E2 () EE2 () E2 () EE2 ()
24h 7d 24
h
7d 24h 7d 24
h
7d
B 47 88 30 60 89 100 26 100
C 2 46 0 41 27 86 6 71
G 91 100 27 95 98 100 28 76
Degradacioacute drsquohormones i fagravermacs per microalgues
bull Identificacioacute productes de degradacioacute drsquoE2 i EE2
bull Es detecten diferents productes de degradacioacute drsquoE2 i EE2 bull Majoritagraveriament productes de fotodegradacioacute bull Alguns directament relacionats amb la biodegradacioacute per part de les algues
E2 TP1 EE2 TP2
OH
HO
O
OH
HO
OH
Toilet sewage
1st settler (1m3)
2nd settler (1m3)
Wastewater pump
Wastewater PBR inlet
1
2
3
4
5
Algaebacteria consortia
Fotobioreactor de tractament
drsquo UrbanWW despres de
decantacioacute
Volum 1000L
Semiobert
Tubs plastic transparent
Tractament drsquoUrbanWW i eliminacioacute de PhACs en FBR
100L aigua del llac
Can Borrell Lake (StCugat)
900L U WW
Plagrave drsquooperacioacute del FBR
Tractament drsquoUWW i eliminacioacute de PhACs en FBR
Estat Estacionari - PhACs - Biodiversitat
303 mgL
265 mgL
155 mgL
Irradiacioacute solar darr Temperatura darr
TSSdarr Biomassa
pH augmenta amb lrsquoactivitat fotosintegravetica (consum CO2)
pH disminueix a la nit amb la respiracioacute
Tractament drsquoUWW i eliminacioacute de PhACs en FBR
pH
Entrada - COD=365 mgL - N-NH4
+=79 mgL - PT=17 mgL
COD N-NH4
+
PT
Paragravemetre Periacuteode I Periacuteode II Periacuteode III
DQO () 83 61 41
N-NH4+ () 86 99 80
PT () 54 89 75
Eliminacioacute de nutrients
Tractament drsquoUWW i eliminacioacute de PhACs en FBR
67
Napro
xen
Ibupro
fen
Aceta
min
ophen
Salic
ylic
acid
Keto
pro
fen
Azithro
myc
in
Cip
rofloxacin
Ofloxacin
Ery
thro
myc
in
Hyd
rochlo
roth
iazid
e
Furo
sem
ide
Codein
e
Lora
zepam
Ate
nolo
l
Dilt
iazem
Alp
razola
m
Paro
xetine
Co
nce
ntr
atio
n (
ngL
)
0
2000
4000
6000
8000
10000
12000
24000
30000
36000
42000
48000
54000
60000
Outlet
Inlet
Napro
xe
n
Ibupro
fen
Ace
tam
inophen
Salic
ylic
acid
Keto
pro
fen
Azithro
myc
in
Cip
rofloxa
cin
Ofloxa
cin
Ery
thro
myc
in
Hyd
roch
loro
thia
zid
e
Furo
se
mid
e
Codein
e
Lora
zepam
Ate
nolo
l
Dilt
iazem
Alp
razola
m
Paro
xe
tine
Concentr
ation (
ngL
)
0
2000
4000
6000
8000
10000
12000
24000
30000
36000
42000
48000
54000
60000
Outlet
Inlet
Antiinflamatoris Eliminacioacute gt85
Antibiogravetics Eliminacioacute gt 67
Antidepressius Eliminacioacute gt87
β-bloquejants Eliminacioacute gt86
Altres (ngL) Diuregravetics gt44 Bloquejants de canal lent gt72
Concentratioacute PhACs entrada
Concentratioacute PhACs sortida
TRH=8 d Estat estacionari
TRH=12 d Estat estacionari
48-54 μgL
24-54 μgL
4-10 μgL
2-4 μgL
4-6 μgL
ngL
ngL
8-10 μgL
4-10 μgL
ngL
ngL
PhACs
Tractament drsquoUWW i
eliminacioacute de PhACs en FBR
Valoritzacioacute de biomassa algal mitjanccedilant pretractament enzimagravetic i DA
Digestion time (days)
0 10 20 30 40 50
Meth
ane
yie
ld (
mL C
H4g
VS
)
0
50
100
150
200
250
Time (d) vs Microalgal control
Time (d) vs T control
Time (d) vs Cellulase
Time (d) vs Mix
Mix enzimagravetic Celmiddotlulasa
Biomassa microalgal + Control
Mix enzimagravetic 217 mL CH4g VS
Celmiddotlulasa 203 mL CH4g VS
Microalgues 188 mL CH4g VS
Mix enzimagravetic millora la produccioacute de metagrave
Brou fuacutengic + microalgues Control de brou fuacutengic
Lacasa + microalgues biomassa microalgal Control de lacasa
Brou fuacutengic 210 mL CH4
Lacasa 40 mL CH4
Produccioacute de biogas amb enzims no especiacutefics
Microalgues 38 mL CH4
Produccioacute de biogas amb enzims especiacutefics
Brou fuacutengic millora la produccioacute de metagrave
Projecte de colmiddotlaboracioacute entre el Consorci per a la Gestioacute de Residus del Valles Oriental i el grup de recerca Biorem UAB (2014SGR476) dins del
marc del programa de Doctorats Industrials de la Generalitat de Catalunya
Bioremediacioacute ldquoin siturdquo drsquoaquumliacutefers contaminats per compostos
organoclorats
Projecte de colmiddotlaboracioacute entre Litoclean i el grup de recerca Biorem UAB (2014SGR476) dins del marc del programa de Doctorats
Industrials de la Generalitat de Catalunya
Decloracioacute drsquoorganoclorats mitjanccedilant bacteris dehalorespiradors
1 Tecnologia consolidada amb centenars de casos drsquoaplicacioacute amb egravexit 2 Transformacioacute de productes organoclorats togravexics a innocus 3 Compatible amb altres megravetodes de remediacioacute 4 Disminucioacute del temps de remediacioacute de lrsquoaquumliacutefer i costos associats 5 Tecnologia meacutes econogravemica que tractaments fisico-quiacutemics 6 Potencialment pot eliminar els cloroalcans a concentracions le 0005 mgL 7 Percepcioacute social
PRINCIPALS AVANTATGES BIOREMEDIACIOacute
o Marc del projecte
Aplicacioacute de metodologies de Bioremediacioacute per via anaerogravebia en tres
emplaccedilaments afectats per la presencia de compostos organoclorats Cada un drsquoaquests tres emplaccedilaments constaragrave de les seguumlents fases
bull Fase 1 anagravelisis al laboratori a) Caracteritzacioacute de lrsquoemplaccedilament b) Assaig de laboratori Microcosmos
bull Fase 2 assaig in-situ
o Fase drsquoimplantacioacute A partir dels resultats obtinguts aplicacioacute de metodologia a lrsquoemplaccedilament estudiat per part de Litoclean
PCE TCE cis DCE
Caracteriacutestiques de lrsquoemplaccedilament
bull Emplaccedilament contaminat per un abocament controlat i finit de Percloretilegrave (PCE) en una parcelmiddotla amb activitat industrial
bull Respiren compostos orgagravenics clorats i els transformen a molegravecules menys clorades
bull Anaerobis estrictes bull Es poden trobar als aquumliacutefers contaminats bull El grup Biorem UAB (2014SGR476) disposa de diferents liacutenies de cultius de
bacteris decloradors amb capacitat per detoxificar un ampli ventall drsquoorganoclorats
bull Trueba-Santiso et al 2017 Sci
Total Environ 581-582 pp 640-
648
bull Mortan et al 2017 J Hazard
Mat In press
Dhg Dehalogenimonas
Dhc Dehalococcoides
Dhb Dehalobacterium
Diclorometagrave Agravecid acegravetic Agravecid fogravermic
+ Dhb
C C
H
H
H
H
Etegrave
C C
Cl
H
Cl
H
C C
H
Cl
Cl
H
C C
H
H
H
Cl
cis- i trans- DCE VC
Dhc Dhc
Dhc
C C
Cl
Cl
Cl
H
TCE
C C
C lC l
C l C l
P C E
Dhc
PCE
C
Cl
Cl
C
Cl
Cl
H H C
Cl
Cl
C
Cl
H
H H
1122-TeCA 112-TCA
Dhg Dhg
Abiogravetic
CC
HCl
HCl
HH
12-DCA
Dhg
12-DCA
Bacteris dehalorespiradors
Les poblacions bacterianes
autogravectones poden transformar els
contaminants fins a compostos innocus
Les condicions drsquoaquests aquumliacutefers soacuten adequades per
eliminar els compostos
organoclorats amb bacteris
dehalorespiradors
1 Anagravelisi dels paragravemetres
de camp
Bioestimulacioacute
2 Deteccioacute de lrsquoactivitat
decloradora
Atenuacioacute natural
monitoritzada
Bioaugmentacioacute Fase
2
Pregunta 1a Pregunta 2a
La poblacioacute bacteriana a lrsquoaquumliacutefer
eacutes suficient per completar el proceacutes de descontaminacioacute de forma natural
Pregunta 3a
Fase 1
Cultius anaerobis i anagravelisi de metabogravelits
Mostreig drsquoaigua del pou amb
sediments fins
Preparacioacute dels cultius en cambra
anaerogravebia
Incubacioacute dels cultius en cambra
climatitzada
Anagravelisi de metabogravelits per
cromatografia de gasos Mostres de
laquumliacutefer +
Substrat orgagravenic (candidats per
bioestimulacioacute)
1 Nomeacutes mostra 2 + Metanol i etanol 3 + Producte comercial 4 + Lactat
Concentracioacute de cloroetens
2 Deteccioacute de lrsquoactivitat decloradora
Fase 1
La biodegradacioacute eacutes completa (etegrave)
La bioestimulacioacute eacutes efectiva
La decloracioacute meacutes ragravepida eacutes amb lactat
PCE
TCE
cis- DCE
CV Etegrave
trans- DCE
0
5
10
15
20
25
30
35
0 50 100 150 200
Co
nce
ntr
atio
n (
microM
)
Day
0
2
4
6
8
10
0 50 100 150 200
Day
Mostra aigua nomeacutes (control)
Mostra aigua + etanol metanol
Mostra aigua + producte comercial
Mostra aigua + lactat
Resultats per a un pou
Cultius anaerobis i anagravelisi de metabogravelits
Fase 1
0
5
10
15
20
25
30
35
0 50 100 150 200Day
+ TCE
0
10
20
30
40
50
60
70
0 50 100 150 200
Day
+ TCE
2 Deteccioacute de lrsquoactivitat decloradora
TCE
cis-DCE
trans-DCE
Cloruro de vinilo Etileno
CC
Cl
Cl Cl
Cl
PCE
CC
Cl
H H
Cl
CC
H
ClH
Cl
CC
Cl
H
H
H
CC
H
H H
H
CC
Cl
Cl H
Cl
Deteccioacute i identificacioacute dels bacteris i enzims responsables de la degradacioacute completa
Tegravecniques moleculars (PCR)
Fase 1
Dehalobacter Desulforomonas
Sulfurospirillum Geobacter Desulfitobacterium
Desulfitobacterium
Dehalococcoides
pceA
tceA tceA bvcA
vcrA
2 Deteccioacute de lrsquoactivitat decloradora
Clorur de
vinil
Etegrave
Ma
rca
do
r
C+
Dh
c
Pou
C-
Dh
c
Assaig in situ per BIOESTIMULACIOacute
Fase 2
Injeccioacute i monitoritzacioacute bull Injeccioacute drsquoestimulant segons
conclusions de lrsquoassaig de laboratori (Lactat comercial) en les concentracions de diseny
bull Injeccioacute de traccedilador (fluoresceiumlna)
PCE TCE
cis-DCE
trans-DCE
CV Ethene 0
5
10
15
20
25
30
-1 19 39 59 79
Co
nce
ntr
atio
n (
mg
L)
Day
Chlorinated ethenes Lactate and fermenting products
Well PZ-1
Lactate Pyruvate
Acetate Formate
Potencial Redox
0
1
2
3
4
5
-1 19 39 59 79
Co
nce
ntr
atio
n (
mg
L)
Day
0
500
1000
1500
2000
2500
-1 19 39 59 79Day
0
10000
20000
30000
40000
50000
60000
70000
-1 19 39 59 79Day
-100
0
100
200
300
400
500
-1 19 39 59 79
OR
P (
mV
)
Day
PZ2
82
Chlorinated ethenes Lactate and fermenting products
Well PZ-2
Direct injection of lactate (MW-PZ2) Monitoring Wells PZ2 PZ1 PZ3 MW6 PZ22 PZ6 and ProfA
Conclusions de la Fase 2 (assaig in situ)
Els resultats de la Fase 1 soacuten vagravelids per decidir quin tractament de bioremediacioacute seguir a la Fase 2
El lactat estimula la degradacioacute
bull Augmenta la velocitat de decloracioacute bull Proporciona acetat i hidrogen als bacteris bull Consumeix lrsquooxigen present bull Disminueix el potencial redox
Es confirma la presegravencia de bacteris dehalorespiradors autogravectons i actius
Es detecta degradacioacute de PCE i transformacioacute a compostos menys clorats
A partir dels resultats obtinguts durant les dues fases es dissenyaragrave i es proposaragrave lrsquoexecucioacute drsquoun proceacutes de bioremediacioacute anaerogravebia estimulada aplicant la metodologia establerta
84
Gragravecies
Grup de recerca BioremUAB (teresavicentuabcat)
Mecanismo de degradacioacuten de colorantes por
los hongos ligninoliacuteticos
1ra etapa adsorcioacuten en la biomasa del hongo
2ordf etapa degradacioacuten intracelular
En este caso gracias al metal podemos demostrar que la
degradacioacuten tiene lugar en el interior del hongo o al menos parte
de ella
Cual es el papel del enzima extracelular
es la enzima extracelular que estamos midiendo (lacasa) la
responsable de la degradacioacuten
TRATAMIENTO COLORANTE GRIS LANASET G
DEGRADACIOacuteN DEL COLORANTE GRIS LANASET G CON TRAMETES VERSICOLOR
Medida de la enzima lacasa intracelular y extracelular
98 de eliminacioacuten de color a las 75 h
(57 debido a la adsorcioacuten Killed control)
Medio inicial (A) y final (B) del tratamiento
Peacutelets antes (B) y despueacutes del tratamiento (C) y peacutelets tentildeidos con colorante a t=1h (A)
Tiempo (h)
0 50 100 150 200 250 300
Lacasa e
xtr
acelu
lar
tota
l (U
A)
0
200
400
600
800
1000
1200
1400
1600
1800
2000
Lacasa intr
acelu
lar
tota
l (U
A)
0
40
80
120
160
200
240
280
Conc
colo
rante
(gl)
0
20
40
60
80
100
120
140
160
Conc
glu
cosa (
gl)
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
Activitat extracelular
Activitat intracelular
Colorante
Glucosa
Glu
cosa
(g
l)
Co
lora
nte
(m
gl)
DEGRADACIOacuteN DE COLORANTES TEXTILES
Antes de las 24h deteccioacuten de lacasa intracelular
Si la enzima lacasa es la responsable de la degradacion
Porque utilizar microorganismos y no enzimas
Es mas facil trabajar con enzimas que con
microorganismos
Se puede utilizar la dosis de enzima necesaria
Perohellip
Un unico enzima puede degradar todos los colorantes en un efluente
Los enzimas hasta donde llegan Degradantransformanmineralizan
Un unico enzima puede hacer lo mismo que un microorganismo que es
multienzimaacutetico
APLICACIOacuteN DEL PROCESO DE DECOLORACIOacuteN A DIFERENTES COLORANTES
RESULTADOS DE DEGRADACIOacuteN DE LOS COLORANTES AacuteCIDOS
Colorante Lanasyn Grey
(Azo complejo metaacutelico)
Alizarin Red S
(Antraquinoacutenico)
Acid Fuchsin
(Triarilmetano)
Decoloracioacuten 796 938 9998
Reduccioacuten Toxicidad 12 12 19
O
N
NH
C OEt
O
N
S
O
MeO
O
C
O
OEt
NH R
H+
Cr3+
N
N
R
OO
S O
O
Me
O
O
OH
SO3Na
NH2
SO3
C
H3C
H2N
NaO3S
NH2
SO3Na
DEGRADACIOacuteN DE COLORANTES TEXTILES
ESTUDI DEL PROCEacuteS DEGRADACIOacute DE COLORANTS TEgraveXTILS AMB EL FONG Trametes versicolor
COLORANT Trametes versicolor ENZIM 1210 UL
Nom comuacute Classificacioacute quiacutemica Decoloracioacute
24 i 100 h
Decoloracioacute
24h
Acid Fuchsin Trifenilmetagrave 98-99 28
Acid Green 16 Trifenilmetagrave 90-99 60 gt
24h
Alizarin Red S Antraquinogravenic 92-94 84
Amino Black 10 Diazo 96-99 93
Azocarmine B Quinoneimine 90-99 84
Basic Fuchsin Trifenilmetagrave 12-40 18
Brilliant Green 1 Trifenilmetagrave 55-93 90
Brilliant Green 20 Trifenilmetagrave 76-78 90
Burdeos Lanset B (mescla) 83-88 67
Gris Lanaset G (mescla) 92-98 35
Pardo Lanaset B (mescla) 64-81 60
Lanasyn Grey G Metagravelmiddotlic azoic 72-87 49
Methylene Blue Tiazina 14-28 37
Naphtol Yellow S Nitro 8-50-92 (240h) 0
Orange G Azo 97-99 87
Desactivacioacute enzimagravetica
DEGRADACIOacute DE COLORANTS comparacioacute fong vs enzim lacasa
Biodegradacioacute drsquoaltres famiacutelies de colorants
2D Graph 3
Tems (h)
0 20 40 60 80 100 120
Co
nc
en
tra
cioacute
co
lor
(mg
L)
0
20
40
60
80
100
120
140
160
Ac
tivit
at
(UL
)
0
20
40
60
80
100
120
140
Temps GLG (h) vs GLG (mgl)
Temps OG (h) vs OG (mgl)
Temps AF (h) vs AF (mgl)
Temps GLG-2 (h) vs GLG-2 (mgl)
Temps GLG (h) vs Activitat GLG (UA)
Temps OG (h) vs Activitat OG (UA)
Temps ARS (h) vs Activitat ARS (UA)
Temps GLG-2 (h) vs Activitat GLG-2 (UA) Temps ARS (h) vs ASR (mgl)
Temps AF (h) vs Activitat AF (UA)
DISCONTINUS REPETITS 24 hores
Gris Lanaset G co = 1556 mgL 946 decol
Orange G co = 1509 mgL 974 decol
Alizarin Red S co = 1425 mgL 874 decol
Acid Fuchsin co = 1370 mgL 982 decol
Gris Lanaset G co = 732 mgL 776 decol
Productes de degradacioacute del metabolisme del
fong per diferents famiacutelies de colorants
10 9 8 7 6 5 4 3 2 1 0 ppmLongitud dona (nm)
350 400 450 500 550 600 650
Absorb
agravencia
00
02
04
06
08
10
Temps 0 min
Temps 8 min
Temps 30 min
Temps 60 min
Temps 2h
Temps 4h
Temps 24h
0 min
4 h
24 h
60 min
2 h
30 min
8 min
N(CH2CH3)2
N(CH2CH3)2
BG1
CO2HCO2H
N(CH2CH3)2
CH3CHO
CH3CH(OH)2
CH3CO2H
NH(CH3CH2)2
+
SO4H-
Brilliant Green 1
N(CH2CH3)2
N(CH2CH3)2
BG1
CO2HCO2H
N(CH2CH3)2
CH3CHO
CH3CH(OH)2
CH3CO2H
NH(CH3CH2)2
+
SO4H-
N(CH2CH3)2
N(CH2CH3)2
BG1
CO2HCO2H
N(CH2CH3)2
CH3CHO
CH3CH(OH)2
CH3CO2H
NH(CH3CH2)2
+
SO4H-
NH(CH2CH3)2 + +
EL FONG EacuteS CAPACcedil DE DEGRADAR AgraveCID BENZOIC en 24 hores
H-RMN en liacutenea
Orange G
NH2CH2N
NH2
No subproductes
Acid Fuchsin
WRF
Citocromo P450
2 Lacasas
Lignina peroxidasa
Peroxidasa versaacutetil
MnP
1 Pero
xidasas
Enzimas modificadoras de lignina
Trametes versicolor
Enzimas extracelulares Enzimas intracelulares
Hidroxilacioacuten
Epoxidacioacuten
Reduccioacuten Desalquilacioacuten
Oxigenacioacuten
Ruptura C-C
Desmetilacioacuten
Hidroxilacioacuten Dipolimerizacioacuten fenoles
Oxidacioacuten alcoholes
El mecanismo de degradacioacuten de algunos contaminantes no esta ligado a la produccioacuten de los enzimas extracelulares sino al sistema intracelular Cytocromo P450 monooxigenasa
Identificacioacuten gen cyt P450 en P chrysosporium 1997 y en T versicolor 2002
Objetivo desarrollo de proceso
Reactor fludizado por pulsos de aire
Fong en forma de pegravelmiddotlets Biomassa fluiumlditzada per polsos drsquoaire Tordf ograveptima fong 25ordmC pH ograveptim fong 45 Nutrients (CN) y micronutrients Avaluacioacute activitat fuacutengica enzim lacasa Condicions esterils
Temps (d)
0 5 10 15 20
Glu
cosa
(gl)
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
Laca
sa (
UA
l)
0
250
500
750
1000
1250
1500
1750
2000
2250
Reducc
ioacute d
e c
olo
r (
)
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
Glucosa
Lacasa
Reduccioacute de color
TRH (h)
0 20 40 60 80 100 120
mg G
LG e
limin
ats
lmiddoth
0
5
10
15
20
25
30
Experimental
Normativa
Efecte del TRH
TRH 48 h
Temps (d)
0 5 10 15 20 25 30 35 40 45
Glu
cosa
(gl)
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
Laca
sa (
UA
l)
0
250
500
750
1000
1250
1500
1750
2000
2250
Reducc
ioacute d
e c
olo
r (
)
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
Glucosa
Lacasa
Reduccioacute de color
0
20
40
60
80
100
0 7 14 21 28 35 42 49 56 63P
erc
en
tatg
e d
e b
iom
as
sa
()
Temps (d)
gt42 dies
35 dies
28 dies
21 dies
14 dies
7 dies
0 dies
Estrategravegia purga i renovacioacute 13 de la
biomassa cada 7 dies
TRC 21 dies
decoloracions gt 90
distribucioacute drsquoedats constant
82 biomassa amb lt28 dies
Pegraverdua morfologiacutea dels pegravelmiddotlets lisis celmiddotlular
Tiempo (d)0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110
Glu
cosa
(gl)
0
1
2
3
4
5
6
7
8
Laca
sa (
UA
l)
0
500
1000
1500
2000
2500
3000
3500
4000
4500
5000
5500
Reducc
ioacuten d
e c
olo
r (
)
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
10068 525 59 72 4848
- Renovar la biomassa - Ni macro ni micronutrients - Glucosa qualitat industrial - Colorant no estegraveril
Formulacioacute del medi de cultiu
Seleccioacute del bioreactor
Escalat
Escalat de la produccioacute de biomassa
Produccioacute de pegravelmiddotlets clagravessica
Coll drsquoampolla
Cost medi (extracte de malta)
Limitacioacute en la produccioacute a escala Erlenmeyer
Objectius
Morfologia en forma de pelmiddotlets
Mida plusmn 3mm
Pasos experimentals
40 x
Biomassa gt 3 g DCWmiddotl-1
Morfologia adequada
280
598 0
50
100
150
200
250
300
Malt extract Defined medium
Co
st (
euromiddotK
g-1) Reduccioacute de cost 98
Escalat de la produccioacute de biomassa
La enzima lacasa es uno de los principales
catalizadores de la biodegradacioacuten pero no el uacutenico
responsable
El hongo degrada casi todos los colorantes
(algunos si estan en concentraciones subtoacutexicas)
La monitorizacioacuten de la produccioacuten enzimaacutetica y
consumo de glucosa son buenos indicadores de la
actividad metaboacutelica del hongo hay que
suministrar nutrientes para mantener la actividad
enzimaacutetica
El hongo puede degradar metabolitos resultantes
de la degradacioacuten que el enzima lacasa no puede
degradar
Algunas conclusiones
Porque utilizar microorganismos y no enzimas
si es mucho mas facil dosificar enzimas
los efluentes a tratar (liacutequidos o soacutelidos) contienen
una mezcla muy compleja de contaminantes no
podemos optimizar ni el enzima ni las condiciones
es difiacutecil que un enzima pueda degradar todos los
contaminantes presentes
en muchos casos los enzimas solo realizan un paso
de la transformacioacuten y se pueden formar TPs toacutexicos
o no biodegradables
el microorganismo es un sistema multienzimaacutetico
2010 20151985 1990 1995 2000 2005
Cronograma de los trabajos publicados en relacioacuten a biodegradacioacuten de contaminantes por hongos en medio liacutequido
Contaminantes emergentes
Pesticidas (DDT amp DDE)
PCBs HAPs Disolventes clorados
AR de produccioacuten Aceite de oliva
AR de la induacutestria del papel
Retardantes de llama (Bromados)
Faacutermacos
Filtros solares UV
Deteccioacuten faacutermacos en medio ambient
Colorantes sinteacuteticos Explosivos
TNT y nitroglicerina
AR de la industria textil
ASPECTOS GENERALES
A que se llama contaminantes emergentes
Productos considerados contaminantes actualmente pero no en el pasado presentes de forma constante en el medio ambiente a bajas concentraciones provocando problemas en el ecosistema y pendientes de ser regulados en un futuro proacuteximo
Entre ellos se incluyen los faacutermacos drogas de abuso productos asociados a la higiene y cuidado corporal retardantes de llama plaguicidashellip Caracteriacutesticas
alto consumo acumulacioacuten en el medio y organismos potencial disruptor endocrino toxicidadhellip
DEGRADACIOacuteN DE CONTAMINANTES EMERGENTES
EDAR
Mezcla de ldquocontaminantes emergentesrdquo
metabolitos
substancias conjugadas
EXCRECIOacuteNVERTIDO
Retenidos en los lodos
inalterados
transformados
Mineralizados
Transformados
Inalterados
Presencia en aguas subterraneas superficiales y
sedimentos
Presencia en suelos
efluente
influente
DEGRADACIOacuteN DE CONTAMINANTES EMERGENTES
bull 2005 la mayoriacutea de estudios realizados se centran en ndash Puesta a punto de meacutetodos analiacuteticos
ndash Deteccioacuten en aguas superficiales y subterraacuteneas
ndash Deteccioacuten en sistemas de tratamiento convencionales (EDARs)
ndash Deteccioacuten en efluentes de hospitales
bull Algunos estudios de degradacioacuten por bacterias en efluentes
bull Escasos (ninguno) estudios de degradacioacuten en lodos
DEGRADACIOacuteN DE CONTAMINANTES EMERGENTES
HONGOS
Cual es el principal problema que presenta estudiar su degradacioacuten
Las bajas concentraciones en que se encuentran y el
hecho de estar en matrices muy complejas dificulta
su deteccioacuten y cuantificacioacuten
Aplicacioacuten en matrices liquidas y soacutelidas
Matrices liacutequidas
Aguas residuales de hospital
Aguas residuales de la Vila Universitaria
Concentrado de un proceso de membranas
Aguas de un hospital veterinario
Matrices solidas
Lodos de depuradoras urbanas
Lodos de reactor MBR
37 Verlicchi et al J hydrology 2010 also WST 2010
erythromycin (antibiotic)
Iopromide (ICM)
ifosfamide (cytostatic)
Ibuprofen (analgesic)
Glucose
Therapeutic classes contrast media (ICM) heavy metals in a hospital effluentndash Comparison with an urban effluent
Hospital effluent Mean value
Urban effluent Mean value
Degradacioacuten de faacutermacos modelo e identificacioacuten de productos de transformacioacuten en condiciones esteacuteriles
Nos permite demostrar que el hongo es
el responsable de la degradacioacuten
Tratamiento de efluentes reales en condiciones no esteacuteriles Cuantificacioacuten de la eliminacioacuten de faacutermacos y ecotoxicidad
Tratamiento de efluentes por hongos Degradacioacuten de faacutermacos
38
EXPERIMENTOS IN VIVO PARA CUANTIFICAR DEGRADACIOacuteN
EXPERIMENTOS PARA DETERMINAR EL PAPEL DE LOS ENZIMAS
- In vitro Lacasa comercial
- In vivo Inhibidores del citocrom P450 (1-aminobenzotriazole)
ESTUDIO DE LA TOXICIDAD (Microtox regTest )
- Bacteria bioluminescente V ficheri
- EC50 a los 15 min Concentracioacuten que disminuye la luz emitida por la bacteria al 50
- Cuanto mas alta sea la EC50 menor es la toxicidad
ANAgraveLISIS DE FAgraveRMACOS EXTRACCIOacuteN EN FASE SOacuteLIDA i HPLC
IDENTIFICACIOacuteN DE SUBPRODUCTOS Servei RMN-UAB
(Medio + contaminante) (Medio + contaminante+ hongo inactivado)
Adsorcioacuten Degradacioacuten miacutenima
DEGRADACIOacuteN DE FAacuteRMACOS INDIVIDUALES
EC50
50
Cultiu en placa
Inoculacioacute dels Erlenmeyers
per a lrsquoobtencioacute de miceliObtencioacute del miceli
Homogeneiumltzacioacute amb NaCl 08 11 (vv)
Solucioacute stock de miceli
Inoculacioacute dels Erlenmeyers per lrsquoobtencioacute de pegravelmiddotletsObtencioacute de pegravelmiddotlets
Solucioacute stock de pegravelmiddotlets
7 dies6 dies
5 dies
inogravecul
Inoculacioacute del reactor
Cultiu en placa
Inoculacioacute dels Erlenmeyers
per a lrsquoobtencioacute de miceliObtencioacute del miceli
Homogeneiumltzacioacute amb NaCl 08 11 (vv)
Solucioacute stock de miceli
Inoculacioacute dels Erlenmeyers per lrsquoobtencioacute de pegravelmiddotletsObtencioacute de pegravelmiddotlets
Solucioacute stock de pegravelmiddotlets
7 dies6 dies
5 dies
inogravecul
Inoculacioacute del reactor
Cultiu en placa
Inoculacioacute dels Erlenmeyers
per a lrsquoobtencioacute de miceliObtencioacute del miceli
Homogeneiumltzacioacute amb NaCl 08 11 (vv)
Solucioacute stock de miceli
Inoculacioacute dels Erlenmeyers per lrsquoobtencioacute de pegravelmiddotletsObtencioacute de pegravelmiddotlets
Solucioacute stock de pegravelmiddotlets
7 dies6 dies
5 dies
inogravecul
Inoculacioacute del reactor
Cultiu en placa
Inoculacioacute dels Erlenmeyers
per a lrsquoobtencioacute de miceliObtencioacute del miceli
Homogeneiumltzacioacute amb NaCl 08 11 (vv)
Solucioacute stock de miceli
Inoculacioacute dels Erlenmeyers per lrsquoobtencioacute de pegravelmiddotletsObtencioacute de pegravelmiddotlets
Solucioacute stock de pegravelmiddotlets
7 dies6 dies
5 dies
inogravecul
Inoculacioacute del reactor
Cultiu en placa
Inoculacioacute dels Erlenmeyers
per a lrsquoobtencioacute de miceliObtencioacute del miceli
Homogeneiumltzacioacute amb NaCl 08 11 (vv)
Solucioacute stock de miceli
Inoculacioacute dels Erlenmeyers per lrsquoobtencioacute de pegravelmiddotletsObtencioacute de pegravelmiddotlets
Solucioacute stock de pegravelmiddotlets
7 dies6 dies
5 dies
inogravecul
Inoculacioacute del reactor
Cultiu en placa
Inoculacioacute dels Erlenmeyers
per a lrsquoobtencioacute de miceliObtencioacute del miceli
Homogeneiumltzacioacute amb NaCl 08 11 (vv)
Solucioacute stock de miceli
Inoculacioacute dels Erlenmeyers per lrsquoobtencioacute de pegravelmiddotletsObtencioacute de pegravelmiddotlets
Solucioacute stock de pegravelmiddotlets
7 dies6 dies
5 dies
inogravecul
Inoculacioacute del reactor
Control abioacutetico Control inactivado Experimental (Medio + contaminante+hongo activo)
Idaea-CSIC ICRA
Ketoprofeno
Eliminacioacute del 100
Metabolits hidroxilats
Perfil de concentracioacute de subproductes del ketoprofen
DEGRADACIOacuteN DE FAacuteRMACOS MODELO
IOPROMIDE degradation in Erlenmeyer flasks by
T versicolor pellets Time course degradation of Iopromide
added at approximately 12 mg L-1 Symbols non-inoculated controls ()
experimental cultures () heat-killed
controls () glucose () and laccase
activity (loz)
62 degradation is
observed after 7days of
exposure and remains
constant until the end of
the experiment
Toxicity by Microtox bioassay
Time EC50 ()
Non-biotic control 2
15min 2
8h 1
1d 43
4d 66
7d 87
12d 110
High toxicity at initial time
(EC50 2) Toxicity decreases
over time
Gros et al 2014 Water Research
Degradacioacuten de farmacos en aguas residuales
en bioreactor
CONDITIONS
Sterile effluent
No sterile
Batch
Continuous
Nutrients addition
Non-nutrients addition
Fluidized bed bioreactors 15
and 10 L
Air pulses
T versicolor in form of pellets
pH (45) and temperature (25ordmC)
control
MONITORING
Pharmaceuticals degradation
Acute toxicity (Microtox)
Laccase glucose etc
101
1-ep
oxyC
BZ
2-Hyd
roxy
CBZ
Cipro
floxa
cin
50
100
150
200
250
Inicial
15 min
6 h
1 d
2 d
5 d
8 d
Cef
alex
in
Ibup
rofe
n
Aceta
minop
hen
Azitro
micin
1
2
3
4
Ketop
rofe
n
Propr
anolol
Cita
lopr
am
Car
bamaz
epine
Acridon
e
Con
cen
tracioacute
(micro
g L
-1)
000
003
006
009
012
RESULTADOS AGUAS RESIDUALES URBANAS (Vila Universitaria de la UAB)
Tratamiento no esteril en batch
Eliminacioacuten completa del 70 de los faacutermacos detectados
Inicial
15 min
6 h
1 d
2 d
5 d
8 d
TRATAMIENTO DE EFLUENTES
Comparacioacuten de la eliminacioacuten de los faacutermacos por el
hongo versus lodos activados (bibliografia)
Grup Fagravermac Concentracioacute
(microg L-1)
Eliminacioacute estegraveril
()
Eliminacioacute no estegraveril
()
Eliminacioacute per llots activats
() Analgegravesics Acetaminofen 387 100 100 82-99
Ibuprofen 1261 100 100 82-99 Ketoprofen lt048 35 100 lt50 Codeina 002 100 - lt82 Antibiogravetics Azitromicin 431 - 100 lt40
Ciprofloxacin 8471 - 35 50-96 (adsorcioacute) Cefalexin 059 - -51 96 β-blockers Propanolol 006 - 100 59-70 Psiquiatrics Carbamazepina 07 -37 Augmenta lt20 Augmenta
1011- epoxy CBZ 755 100 79 - 2-Hydroxy CBZ 1638 46 100 -
Acridone 101 100 Augmenta - Citalopram 01 100 100 -
RESULTADOS AGUAS RESIDUALES URBANAS
TRATAMIENTO DE EFLUENTES
Porcentajes de eliminacioacuten superiores en el tratamiento por hongos
Problema cuantificacioacuten inicial de carbamazepina conjugacioacuten
Ace
tam
inop
hen
Ibup
rofen
Ket
opro
fen
Nap
roxe
n
Salicylic a
cid
Cod
eine
Phe
nazo
ne
Dex
amet
haso
ne
Diclofena
c
Piro
xica
m
Co
nce
ntr
atio
n (
microg
L-1
)
00
05
10
15
20
25
30
500
1000
1500
Initial
30 min
5 h
1 d
2 d
5 d
8 d
50
Tratamiento no esteacuteril Analgeacutesicos
RESULTADOS AGUAS RESIDUALES DE HOSPITAL
TRATAMIENTO DE EFLUENTES
46
Cipro
floxa
cin
Oflo
xacin
Clarit
hrom
ycin
Sulfam
etho
xazo
le
Azith
rom
ycin
Met
ronida
zole
Met
ronida
zole-O
H
Trim
etho
prim
Dim
etrid
azole
Ron
idaz
ole
Co
nce
ntr
atio
n (
microg
L-1
)
00
05
10
15
20
25
30
35
40
100
150
200
250
Initial
30 min
5 h
1 d
2 d
5 d
8 d
RESULTADOS AGUAS RESIDUALES DE HOSPITAL
Tratamiento no esteacuteril Antibioacuteticos
TRATAMIENTO DE EFLUENTES
101
1-ep
oxy
CBZ
2-Hyd
roxy
CBZ
Car
bam
azep
ine
Acr
idon
e
Lora
zepa
m
Cita
lopr
am
Ven
lafaxine
Pra
vast
atin
Olanz
apine
Ser
tralin
e
Fluox
etine
Par
oxet
ine
Co
nce
ntr
atio
n (
microg
L-1
)
000
025
050
075
100
400800
120016002000
Initial
30 min
5 h
1 d
2 d
5 d
8 d
RESULTADOS AGUAS RESIDUALES DE HOSPITAL
Tratamiento no esteacuteril Faacutermacos de uso psiquiaacutetrico
TRATAMIENTO DE EFLUENTES
Ben
zotri
azole
OP2E
O
Eth
ylpa
rabe
n
Pro
pylpar
aben
BPA
OP
Con
cen
tration
(micro
g L
-1)
0
2
4
6
8
10
20
30
40
50
60
RESULTADOS AGUAS RESIDUALES DE HOSPITAL
Tratamiento no esteacuteril Compuestos disruptores endocrinos
70 eliminacioacute
TRATAMIENTO DE EFLUENTES
Famiacutelia faacutermacos Tratamiento esteacuteril Tratamiento no esteacuteril
Carga inicial (microg)
Eliminacioacuten ()
Carga inicial (microg)
Eliminacioacute ()
Analgegravesics 1475 180 993 1511 179 988 Antibiogravetics 569 69 861 239 28 908 Cafeiumlna 757 92 79 1490 177 384 EDC 124 15 813 704 84 744 Iopromida 1046 128 755 4197 498 340 Altres fagravermacs 557 68 862 177 21 863 Psiquiagravetrics 3658 447 937 108 13 954 Cantidad total 8185 100 832 8427 100 533
Tratamiento adecuado para degradar faacutermacos en efluents de hospital
Siguiente objetivo Tratamiento en continuo de efluentes
RESULTADOS AGUAS RESIDUALES DE HOSPITAL
TRATAMIENTO DE EFLUENTES
Fungal inoculated (I)
34 Non-sterile continuous treatments of ROC and VHW
Non-inoculated (NI)
Non-sterile continuous
treatments of real effluents
VHW treatment
(
) Glucose concentration
(
) COD
(
) Laccase activity
(darr) Fungal biomass partial renovation
(mdash) Glucose addition rate
2 HRT studied
Decrease in laccase activity even with partial biomass renovation
Fungal inoculated (I)
Casas et al 2013 Env Technol 34 113
Glucose 026 g g DCW d
Ammonium 12 mg g DCW d
No glucose accumulation
Need for nutrients
Previous studies in synthetic
media and sterile conditions
CRT
Blaacutenquez et al 2006 Water Res 40 1650
CRT 21 days
13 biomass renovation every 7 days
CRT of 15 days
34 Non-sterile continuous treatments of ROC and VHW
Marina Badia Fabregat December 5th 2014 PhD Thesis
Que es lo que sucede
Se muere el hongo aunque estamos renovando la
biomasa no hay suficiente hongo
No hay degradacioacuten
52
Marina Badia Fabregat December 5th 2014 PhD Thesis
VHW treatment (2)
34 Non-sterile continuous treatments of ROC and VHW
NH4+ addition
PhACs removal
Fungal inoculated (I)
Non-inoculated (NI)
(
) Wastewater (Influent)
(
) Reactor effluent
The analyses have
been performed by
34 Non-sterile continuous treatments of ROC and VHW
Microbial community assessment (DGGE)
Marina Badia Fabregat December 5th 2014 PhD Thesis
Time
34 Non-sterile continuous treatments of ROC and VHW
Trametes versicolor
Candida spp
Fusarium solani
Unknown
T versicolor survived until the end of the treatment
laccase activity is not a good indicator
ESCENARIOS DE GESTIOacuteN DE EFLUENTES DE HOSPITAL
EDAR
No eliminacioacuten
de faacutermacos
Dilucioacuten en
el efluente
urbano
Aguas
urbanas
Fong
No eliminacioacuten
de DQO
Hongo Aguas
urbanas
EDAR
HOSPITAL
Srsquoha comprovat la capacitat de T versicolor per degradar fagravermacs
Badiacutea-Fabregat et al 2014 Rodriacuteguez-Rodriacuteguez et al 2014 Cruz-Moratoacute et al 2013
Tractament en continu drsquoHWW amb T versicolor en reactor
Inconvenients al tractament drsquo
aiguumles drsquohospitals reals
- Necessitat drsquoaddicionar nutrients - Competegravencia amb bacteris
Possibles solucions Estrategravegies
- Pretractament de lrsquoefluent - Altres configuracions de reactors - Canvi en la font de carboni
Posada a punt del sistema TRH Relacioacute QRQL
Tractament en continu drsquoHWW amb T versicolor en reactor
Alternativa filtre percolador amb T versicolor pre-crescut sobre fusta
1 2 3
4
5
6
7
1 Tanc drsquoalimentacioacute 2 Tanc de mescla 3 Tanc drsquoeluents de
sortida 4 Bomba de recirculacioacute 5 Bioreactor 6 Entrada drsquoaire 7 Controlador de pH
TRH 3d
QL
QR
QL
Tractament en continu drsquoHWW amb T versicolor en reactor
Alternativa filtre percolador amb T versicolor pre-crescut sobre fusta
Desenvolupament processos
Efluent hospital
real (HWW)
Aiguumles residuals urbanes
(UWW)
Trametes versicolor
T versicolor crescut sobre fusta
Filtre percolador amb T versicolor crescut sobre fusta
Microalgues Degradacioacute a
escala Erlenmeyer Fotobioreactor FBR
Degradacioacute drsquohormones i fagravermacs per microalgues
bull Degradacioacute drsquohormones del digestat drsquoun DA dopat amb E2 i EE2 amb les algues S capricornutum i C reinhardtii creixement i degradacioacute
No efecte togravexic de les hormones sobre les algues
Utilitzacioacute de digestat de llots per creixer
S capricornutum
S capricornutum
Selenastrum
capricornutum
Chlamydomonas
reinhardtii
E2 () EE2 () E2 () EE2 ()
24h 7d 24
h
7d 24h 7d 24
h
7d
B 47 88 30 60 89 100 26 100
C 2 46 0 41 27 86 6 71
G 91 100 27 95 98 100 28 76
Degradacioacute drsquohormones i fagravermacs per microalgues
bull Identificacioacute productes de degradacioacute drsquoE2 i EE2
bull Es detecten diferents productes de degradacioacute drsquoE2 i EE2 bull Majoritagraveriament productes de fotodegradacioacute bull Alguns directament relacionats amb la biodegradacioacute per part de les algues
E2 TP1 EE2 TP2
OH
HO
O
OH
HO
OH
Toilet sewage
1st settler (1m3)
2nd settler (1m3)
Wastewater pump
Wastewater PBR inlet
1
2
3
4
5
Algaebacteria consortia
Fotobioreactor de tractament
drsquo UrbanWW despres de
decantacioacute
Volum 1000L
Semiobert
Tubs plastic transparent
Tractament drsquoUrbanWW i eliminacioacute de PhACs en FBR
100L aigua del llac
Can Borrell Lake (StCugat)
900L U WW
Plagrave drsquooperacioacute del FBR
Tractament drsquoUWW i eliminacioacute de PhACs en FBR
Estat Estacionari - PhACs - Biodiversitat
303 mgL
265 mgL
155 mgL
Irradiacioacute solar darr Temperatura darr
TSSdarr Biomassa
pH augmenta amb lrsquoactivitat fotosintegravetica (consum CO2)
pH disminueix a la nit amb la respiracioacute
Tractament drsquoUWW i eliminacioacute de PhACs en FBR
pH
Entrada - COD=365 mgL - N-NH4
+=79 mgL - PT=17 mgL
COD N-NH4
+
PT
Paragravemetre Periacuteode I Periacuteode II Periacuteode III
DQO () 83 61 41
N-NH4+ () 86 99 80
PT () 54 89 75
Eliminacioacute de nutrients
Tractament drsquoUWW i eliminacioacute de PhACs en FBR
67
Napro
xen
Ibupro
fen
Aceta
min
ophen
Salic
ylic
acid
Keto
pro
fen
Azithro
myc
in
Cip
rofloxacin
Ofloxacin
Ery
thro
myc
in
Hyd
rochlo
roth
iazid
e
Furo
sem
ide
Codein
e
Lora
zepam
Ate
nolo
l
Dilt
iazem
Alp
razola
m
Paro
xetine
Co
nce
ntr
atio
n (
ngL
)
0
2000
4000
6000
8000
10000
12000
24000
30000
36000
42000
48000
54000
60000
Outlet
Inlet
Napro
xe
n
Ibupro
fen
Ace
tam
inophen
Salic
ylic
acid
Keto
pro
fen
Azithro
myc
in
Cip
rofloxa
cin
Ofloxa
cin
Ery
thro
myc
in
Hyd
roch
loro
thia
zid
e
Furo
se
mid
e
Codein
e
Lora
zepam
Ate
nolo
l
Dilt
iazem
Alp
razola
m
Paro
xe
tine
Concentr
ation (
ngL
)
0
2000
4000
6000
8000
10000
12000
24000
30000
36000
42000
48000
54000
60000
Outlet
Inlet
Antiinflamatoris Eliminacioacute gt85
Antibiogravetics Eliminacioacute gt 67
Antidepressius Eliminacioacute gt87
β-bloquejants Eliminacioacute gt86
Altres (ngL) Diuregravetics gt44 Bloquejants de canal lent gt72
Concentratioacute PhACs entrada
Concentratioacute PhACs sortida
TRH=8 d Estat estacionari
TRH=12 d Estat estacionari
48-54 μgL
24-54 μgL
4-10 μgL
2-4 μgL
4-6 μgL
ngL
ngL
8-10 μgL
4-10 μgL
ngL
ngL
PhACs
Tractament drsquoUWW i
eliminacioacute de PhACs en FBR
Valoritzacioacute de biomassa algal mitjanccedilant pretractament enzimagravetic i DA
Digestion time (days)
0 10 20 30 40 50
Meth
ane
yie
ld (
mL C
H4g
VS
)
0
50
100
150
200
250
Time (d) vs Microalgal control
Time (d) vs T control
Time (d) vs Cellulase
Time (d) vs Mix
Mix enzimagravetic Celmiddotlulasa
Biomassa microalgal + Control
Mix enzimagravetic 217 mL CH4g VS
Celmiddotlulasa 203 mL CH4g VS
Microalgues 188 mL CH4g VS
Mix enzimagravetic millora la produccioacute de metagrave
Brou fuacutengic + microalgues Control de brou fuacutengic
Lacasa + microalgues biomassa microalgal Control de lacasa
Brou fuacutengic 210 mL CH4
Lacasa 40 mL CH4
Produccioacute de biogas amb enzims no especiacutefics
Microalgues 38 mL CH4
Produccioacute de biogas amb enzims especiacutefics
Brou fuacutengic millora la produccioacute de metagrave
Projecte de colmiddotlaboracioacute entre el Consorci per a la Gestioacute de Residus del Valles Oriental i el grup de recerca Biorem UAB (2014SGR476) dins del
marc del programa de Doctorats Industrials de la Generalitat de Catalunya
Bioremediacioacute ldquoin siturdquo drsquoaquumliacutefers contaminats per compostos
organoclorats
Projecte de colmiddotlaboracioacute entre Litoclean i el grup de recerca Biorem UAB (2014SGR476) dins del marc del programa de Doctorats
Industrials de la Generalitat de Catalunya
Decloracioacute drsquoorganoclorats mitjanccedilant bacteris dehalorespiradors
1 Tecnologia consolidada amb centenars de casos drsquoaplicacioacute amb egravexit 2 Transformacioacute de productes organoclorats togravexics a innocus 3 Compatible amb altres megravetodes de remediacioacute 4 Disminucioacute del temps de remediacioacute de lrsquoaquumliacutefer i costos associats 5 Tecnologia meacutes econogravemica que tractaments fisico-quiacutemics 6 Potencialment pot eliminar els cloroalcans a concentracions le 0005 mgL 7 Percepcioacute social
PRINCIPALS AVANTATGES BIOREMEDIACIOacute
o Marc del projecte
Aplicacioacute de metodologies de Bioremediacioacute per via anaerogravebia en tres
emplaccedilaments afectats per la presencia de compostos organoclorats Cada un drsquoaquests tres emplaccedilaments constaragrave de les seguumlents fases
bull Fase 1 anagravelisis al laboratori a) Caracteritzacioacute de lrsquoemplaccedilament b) Assaig de laboratori Microcosmos
bull Fase 2 assaig in-situ
o Fase drsquoimplantacioacute A partir dels resultats obtinguts aplicacioacute de metodologia a lrsquoemplaccedilament estudiat per part de Litoclean
PCE TCE cis DCE
Caracteriacutestiques de lrsquoemplaccedilament
bull Emplaccedilament contaminat per un abocament controlat i finit de Percloretilegrave (PCE) en una parcelmiddotla amb activitat industrial
bull Respiren compostos orgagravenics clorats i els transformen a molegravecules menys clorades
bull Anaerobis estrictes bull Es poden trobar als aquumliacutefers contaminats bull El grup Biorem UAB (2014SGR476) disposa de diferents liacutenies de cultius de
bacteris decloradors amb capacitat per detoxificar un ampli ventall drsquoorganoclorats
bull Trueba-Santiso et al 2017 Sci
Total Environ 581-582 pp 640-
648
bull Mortan et al 2017 J Hazard
Mat In press
Dhg Dehalogenimonas
Dhc Dehalococcoides
Dhb Dehalobacterium
Diclorometagrave Agravecid acegravetic Agravecid fogravermic
+ Dhb
C C
H
H
H
H
Etegrave
C C
Cl
H
Cl
H
C C
H
Cl
Cl
H
C C
H
H
H
Cl
cis- i trans- DCE VC
Dhc Dhc
Dhc
C C
Cl
Cl
Cl
H
TCE
C C
C lC l
C l C l
P C E
Dhc
PCE
C
Cl
Cl
C
Cl
Cl
H H C
Cl
Cl
C
Cl
H
H H
1122-TeCA 112-TCA
Dhg Dhg
Abiogravetic
CC
HCl
HCl
HH
12-DCA
Dhg
12-DCA
Bacteris dehalorespiradors
Les poblacions bacterianes
autogravectones poden transformar els
contaminants fins a compostos innocus
Les condicions drsquoaquests aquumliacutefers soacuten adequades per
eliminar els compostos
organoclorats amb bacteris
dehalorespiradors
1 Anagravelisi dels paragravemetres
de camp
Bioestimulacioacute
2 Deteccioacute de lrsquoactivitat
decloradora
Atenuacioacute natural
monitoritzada
Bioaugmentacioacute Fase
2
Pregunta 1a Pregunta 2a
La poblacioacute bacteriana a lrsquoaquumliacutefer
eacutes suficient per completar el proceacutes de descontaminacioacute de forma natural
Pregunta 3a
Fase 1
Cultius anaerobis i anagravelisi de metabogravelits
Mostreig drsquoaigua del pou amb
sediments fins
Preparacioacute dels cultius en cambra
anaerogravebia
Incubacioacute dels cultius en cambra
climatitzada
Anagravelisi de metabogravelits per
cromatografia de gasos Mostres de
laquumliacutefer +
Substrat orgagravenic (candidats per
bioestimulacioacute)
1 Nomeacutes mostra 2 + Metanol i etanol 3 + Producte comercial 4 + Lactat
Concentracioacute de cloroetens
2 Deteccioacute de lrsquoactivitat decloradora
Fase 1
La biodegradacioacute eacutes completa (etegrave)
La bioestimulacioacute eacutes efectiva
La decloracioacute meacutes ragravepida eacutes amb lactat
PCE
TCE
cis- DCE
CV Etegrave
trans- DCE
0
5
10
15
20
25
30
35
0 50 100 150 200
Co
nce
ntr
atio
n (
microM
)
Day
0
2
4
6
8
10
0 50 100 150 200
Day
Mostra aigua nomeacutes (control)
Mostra aigua + etanol metanol
Mostra aigua + producte comercial
Mostra aigua + lactat
Resultats per a un pou
Cultius anaerobis i anagravelisi de metabogravelits
Fase 1
0
5
10
15
20
25
30
35
0 50 100 150 200Day
+ TCE
0
10
20
30
40
50
60
70
0 50 100 150 200
Day
+ TCE
2 Deteccioacute de lrsquoactivitat decloradora
TCE
cis-DCE
trans-DCE
Cloruro de vinilo Etileno
CC
Cl
Cl Cl
Cl
PCE
CC
Cl
H H
Cl
CC
H
ClH
Cl
CC
Cl
H
H
H
CC
H
H H
H
CC
Cl
Cl H
Cl
Deteccioacute i identificacioacute dels bacteris i enzims responsables de la degradacioacute completa
Tegravecniques moleculars (PCR)
Fase 1
Dehalobacter Desulforomonas
Sulfurospirillum Geobacter Desulfitobacterium
Desulfitobacterium
Dehalococcoides
pceA
tceA tceA bvcA
vcrA
2 Deteccioacute de lrsquoactivitat decloradora
Clorur de
vinil
Etegrave
Ma
rca
do
r
C+
Dh
c
Pou
C-
Dh
c
Assaig in situ per BIOESTIMULACIOacute
Fase 2
Injeccioacute i monitoritzacioacute bull Injeccioacute drsquoestimulant segons
conclusions de lrsquoassaig de laboratori (Lactat comercial) en les concentracions de diseny
bull Injeccioacute de traccedilador (fluoresceiumlna)
PCE TCE
cis-DCE
trans-DCE
CV Ethene 0
5
10
15
20
25
30
-1 19 39 59 79
Co
nce
ntr
atio
n (
mg
L)
Day
Chlorinated ethenes Lactate and fermenting products
Well PZ-1
Lactate Pyruvate
Acetate Formate
Potencial Redox
0
1
2
3
4
5
-1 19 39 59 79
Co
nce
ntr
atio
n (
mg
L)
Day
0
500
1000
1500
2000
2500
-1 19 39 59 79Day
0
10000
20000
30000
40000
50000
60000
70000
-1 19 39 59 79Day
-100
0
100
200
300
400
500
-1 19 39 59 79
OR
P (
mV
)
Day
PZ2
82
Chlorinated ethenes Lactate and fermenting products
Well PZ-2
Direct injection of lactate (MW-PZ2) Monitoring Wells PZ2 PZ1 PZ3 MW6 PZ22 PZ6 and ProfA
Conclusions de la Fase 2 (assaig in situ)
Els resultats de la Fase 1 soacuten vagravelids per decidir quin tractament de bioremediacioacute seguir a la Fase 2
El lactat estimula la degradacioacute
bull Augmenta la velocitat de decloracioacute bull Proporciona acetat i hidrogen als bacteris bull Consumeix lrsquooxigen present bull Disminueix el potencial redox
Es confirma la presegravencia de bacteris dehalorespiradors autogravectons i actius
Es detecta degradacioacute de PCE i transformacioacute a compostos menys clorats
A partir dels resultats obtinguts durant les dues fases es dissenyaragrave i es proposaragrave lrsquoexecucioacute drsquoun proceacutes de bioremediacioacute anaerogravebia estimulada aplicant la metodologia establerta
84
Gragravecies
Grup de recerca BioremUAB (teresavicentuabcat)
TRATAMIENTO COLORANTE GRIS LANASET G
DEGRADACIOacuteN DEL COLORANTE GRIS LANASET G CON TRAMETES VERSICOLOR
Medida de la enzima lacasa intracelular y extracelular
98 de eliminacioacuten de color a las 75 h
(57 debido a la adsorcioacuten Killed control)
Medio inicial (A) y final (B) del tratamiento
Peacutelets antes (B) y despueacutes del tratamiento (C) y peacutelets tentildeidos con colorante a t=1h (A)
Tiempo (h)
0 50 100 150 200 250 300
Lacasa e
xtr
acelu
lar
tota
l (U
A)
0
200
400
600
800
1000
1200
1400
1600
1800
2000
Lacasa intr
acelu
lar
tota
l (U
A)
0
40
80
120
160
200
240
280
Conc
colo
rante
(gl)
0
20
40
60
80
100
120
140
160
Conc
glu
cosa (
gl)
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
Activitat extracelular
Activitat intracelular
Colorante
Glucosa
Glu
cosa
(g
l)
Co
lora
nte
(m
gl)
DEGRADACIOacuteN DE COLORANTES TEXTILES
Antes de las 24h deteccioacuten de lacasa intracelular
Si la enzima lacasa es la responsable de la degradacion
Porque utilizar microorganismos y no enzimas
Es mas facil trabajar con enzimas que con
microorganismos
Se puede utilizar la dosis de enzima necesaria
Perohellip
Un unico enzima puede degradar todos los colorantes en un efluente
Los enzimas hasta donde llegan Degradantransformanmineralizan
Un unico enzima puede hacer lo mismo que un microorganismo que es
multienzimaacutetico
APLICACIOacuteN DEL PROCESO DE DECOLORACIOacuteN A DIFERENTES COLORANTES
RESULTADOS DE DEGRADACIOacuteN DE LOS COLORANTES AacuteCIDOS
Colorante Lanasyn Grey
(Azo complejo metaacutelico)
Alizarin Red S
(Antraquinoacutenico)
Acid Fuchsin
(Triarilmetano)
Decoloracioacuten 796 938 9998
Reduccioacuten Toxicidad 12 12 19
O
N
NH
C OEt
O
N
S
O
MeO
O
C
O
OEt
NH R
H+
Cr3+
N
N
R
OO
S O
O
Me
O
O
OH
SO3Na
NH2
SO3
C
H3C
H2N
NaO3S
NH2
SO3Na
DEGRADACIOacuteN DE COLORANTES TEXTILES
ESTUDI DEL PROCEacuteS DEGRADACIOacute DE COLORANTS TEgraveXTILS AMB EL FONG Trametes versicolor
COLORANT Trametes versicolor ENZIM 1210 UL
Nom comuacute Classificacioacute quiacutemica Decoloracioacute
24 i 100 h
Decoloracioacute
24h
Acid Fuchsin Trifenilmetagrave 98-99 28
Acid Green 16 Trifenilmetagrave 90-99 60 gt
24h
Alizarin Red S Antraquinogravenic 92-94 84
Amino Black 10 Diazo 96-99 93
Azocarmine B Quinoneimine 90-99 84
Basic Fuchsin Trifenilmetagrave 12-40 18
Brilliant Green 1 Trifenilmetagrave 55-93 90
Brilliant Green 20 Trifenilmetagrave 76-78 90
Burdeos Lanset B (mescla) 83-88 67
Gris Lanaset G (mescla) 92-98 35
Pardo Lanaset B (mescla) 64-81 60
Lanasyn Grey G Metagravelmiddotlic azoic 72-87 49
Methylene Blue Tiazina 14-28 37
Naphtol Yellow S Nitro 8-50-92 (240h) 0
Orange G Azo 97-99 87
Desactivacioacute enzimagravetica
DEGRADACIOacute DE COLORANTS comparacioacute fong vs enzim lacasa
Biodegradacioacute drsquoaltres famiacutelies de colorants
2D Graph 3
Tems (h)
0 20 40 60 80 100 120
Co
nc
en
tra
cioacute
co
lor
(mg
L)
0
20
40
60
80
100
120
140
160
Ac
tivit
at
(UL
)
0
20
40
60
80
100
120
140
Temps GLG (h) vs GLG (mgl)
Temps OG (h) vs OG (mgl)
Temps AF (h) vs AF (mgl)
Temps GLG-2 (h) vs GLG-2 (mgl)
Temps GLG (h) vs Activitat GLG (UA)
Temps OG (h) vs Activitat OG (UA)
Temps ARS (h) vs Activitat ARS (UA)
Temps GLG-2 (h) vs Activitat GLG-2 (UA) Temps ARS (h) vs ASR (mgl)
Temps AF (h) vs Activitat AF (UA)
DISCONTINUS REPETITS 24 hores
Gris Lanaset G co = 1556 mgL 946 decol
Orange G co = 1509 mgL 974 decol
Alizarin Red S co = 1425 mgL 874 decol
Acid Fuchsin co = 1370 mgL 982 decol
Gris Lanaset G co = 732 mgL 776 decol
Productes de degradacioacute del metabolisme del
fong per diferents famiacutelies de colorants
10 9 8 7 6 5 4 3 2 1 0 ppmLongitud dona (nm)
350 400 450 500 550 600 650
Absorb
agravencia
00
02
04
06
08
10
Temps 0 min
Temps 8 min
Temps 30 min
Temps 60 min
Temps 2h
Temps 4h
Temps 24h
0 min
4 h
24 h
60 min
2 h
30 min
8 min
N(CH2CH3)2
N(CH2CH3)2
BG1
CO2HCO2H
N(CH2CH3)2
CH3CHO
CH3CH(OH)2
CH3CO2H
NH(CH3CH2)2
+
SO4H-
Brilliant Green 1
N(CH2CH3)2
N(CH2CH3)2
BG1
CO2HCO2H
N(CH2CH3)2
CH3CHO
CH3CH(OH)2
CH3CO2H
NH(CH3CH2)2
+
SO4H-
N(CH2CH3)2
N(CH2CH3)2
BG1
CO2HCO2H
N(CH2CH3)2
CH3CHO
CH3CH(OH)2
CH3CO2H
NH(CH3CH2)2
+
SO4H-
NH(CH2CH3)2 + +
EL FONG EacuteS CAPACcedil DE DEGRADAR AgraveCID BENZOIC en 24 hores
H-RMN en liacutenea
Orange G
NH2CH2N
NH2
No subproductes
Acid Fuchsin
WRF
Citocromo P450
2 Lacasas
Lignina peroxidasa
Peroxidasa versaacutetil
MnP
1 Pero
xidasas
Enzimas modificadoras de lignina
Trametes versicolor
Enzimas extracelulares Enzimas intracelulares
Hidroxilacioacuten
Epoxidacioacuten
Reduccioacuten Desalquilacioacuten
Oxigenacioacuten
Ruptura C-C
Desmetilacioacuten
Hidroxilacioacuten Dipolimerizacioacuten fenoles
Oxidacioacuten alcoholes
El mecanismo de degradacioacuten de algunos contaminantes no esta ligado a la produccioacuten de los enzimas extracelulares sino al sistema intracelular Cytocromo P450 monooxigenasa
Identificacioacuten gen cyt P450 en P chrysosporium 1997 y en T versicolor 2002
Objetivo desarrollo de proceso
Reactor fludizado por pulsos de aire
Fong en forma de pegravelmiddotlets Biomassa fluiumlditzada per polsos drsquoaire Tordf ograveptima fong 25ordmC pH ograveptim fong 45 Nutrients (CN) y micronutrients Avaluacioacute activitat fuacutengica enzim lacasa Condicions esterils
Temps (d)
0 5 10 15 20
Glu
cosa
(gl)
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
Laca
sa (
UA
l)
0
250
500
750
1000
1250
1500
1750
2000
2250
Reducc
ioacute d
e c
olo
r (
)
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
Glucosa
Lacasa
Reduccioacute de color
TRH (h)
0 20 40 60 80 100 120
mg G
LG e
limin
ats
lmiddoth
0
5
10
15
20
25
30
Experimental
Normativa
Efecte del TRH
TRH 48 h
Temps (d)
0 5 10 15 20 25 30 35 40 45
Glu
cosa
(gl)
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
Laca
sa (
UA
l)
0
250
500
750
1000
1250
1500
1750
2000
2250
Reducc
ioacute d
e c
olo
r (
)
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
Glucosa
Lacasa
Reduccioacute de color
0
20
40
60
80
100
0 7 14 21 28 35 42 49 56 63P
erc
en
tatg
e d
e b
iom
as
sa
()
Temps (d)
gt42 dies
35 dies
28 dies
21 dies
14 dies
7 dies
0 dies
Estrategravegia purga i renovacioacute 13 de la
biomassa cada 7 dies
TRC 21 dies
decoloracions gt 90
distribucioacute drsquoedats constant
82 biomassa amb lt28 dies
Pegraverdua morfologiacutea dels pegravelmiddotlets lisis celmiddotlular
Tiempo (d)0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110
Glu
cosa
(gl)
0
1
2
3
4
5
6
7
8
Laca
sa (
UA
l)
0
500
1000
1500
2000
2500
3000
3500
4000
4500
5000
5500
Reducc
ioacuten d
e c
olo
r (
)
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
10068 525 59 72 4848
- Renovar la biomassa - Ni macro ni micronutrients - Glucosa qualitat industrial - Colorant no estegraveril
Formulacioacute del medi de cultiu
Seleccioacute del bioreactor
Escalat
Escalat de la produccioacute de biomassa
Produccioacute de pegravelmiddotlets clagravessica
Coll drsquoampolla
Cost medi (extracte de malta)
Limitacioacute en la produccioacute a escala Erlenmeyer
Objectius
Morfologia en forma de pelmiddotlets
Mida plusmn 3mm
Pasos experimentals
40 x
Biomassa gt 3 g DCWmiddotl-1
Morfologia adequada
280
598 0
50
100
150
200
250
300
Malt extract Defined medium
Co
st (
euromiddotK
g-1) Reduccioacute de cost 98
Escalat de la produccioacute de biomassa
La enzima lacasa es uno de los principales
catalizadores de la biodegradacioacuten pero no el uacutenico
responsable
El hongo degrada casi todos los colorantes
(algunos si estan en concentraciones subtoacutexicas)
La monitorizacioacuten de la produccioacuten enzimaacutetica y
consumo de glucosa son buenos indicadores de la
actividad metaboacutelica del hongo hay que
suministrar nutrientes para mantener la actividad
enzimaacutetica
El hongo puede degradar metabolitos resultantes
de la degradacioacuten que el enzima lacasa no puede
degradar
Algunas conclusiones
Porque utilizar microorganismos y no enzimas
si es mucho mas facil dosificar enzimas
los efluentes a tratar (liacutequidos o soacutelidos) contienen
una mezcla muy compleja de contaminantes no
podemos optimizar ni el enzima ni las condiciones
es difiacutecil que un enzima pueda degradar todos los
contaminantes presentes
en muchos casos los enzimas solo realizan un paso
de la transformacioacuten y se pueden formar TPs toacutexicos
o no biodegradables
el microorganismo es un sistema multienzimaacutetico
2010 20151985 1990 1995 2000 2005
Cronograma de los trabajos publicados en relacioacuten a biodegradacioacuten de contaminantes por hongos en medio liacutequido
Contaminantes emergentes
Pesticidas (DDT amp DDE)
PCBs HAPs Disolventes clorados
AR de produccioacuten Aceite de oliva
AR de la induacutestria del papel
Retardantes de llama (Bromados)
Faacutermacos
Filtros solares UV
Deteccioacuten faacutermacos en medio ambient
Colorantes sinteacuteticos Explosivos
TNT y nitroglicerina
AR de la industria textil
ASPECTOS GENERALES
A que se llama contaminantes emergentes
Productos considerados contaminantes actualmente pero no en el pasado presentes de forma constante en el medio ambiente a bajas concentraciones provocando problemas en el ecosistema y pendientes de ser regulados en un futuro proacuteximo
Entre ellos se incluyen los faacutermacos drogas de abuso productos asociados a la higiene y cuidado corporal retardantes de llama plaguicidashellip Caracteriacutesticas
alto consumo acumulacioacuten en el medio y organismos potencial disruptor endocrino toxicidadhellip
DEGRADACIOacuteN DE CONTAMINANTES EMERGENTES
EDAR
Mezcla de ldquocontaminantes emergentesrdquo
metabolitos
substancias conjugadas
EXCRECIOacuteNVERTIDO
Retenidos en los lodos
inalterados
transformados
Mineralizados
Transformados
Inalterados
Presencia en aguas subterraneas superficiales y
sedimentos
Presencia en suelos
efluente
influente
DEGRADACIOacuteN DE CONTAMINANTES EMERGENTES
bull 2005 la mayoriacutea de estudios realizados se centran en ndash Puesta a punto de meacutetodos analiacuteticos
ndash Deteccioacuten en aguas superficiales y subterraacuteneas
ndash Deteccioacuten en sistemas de tratamiento convencionales (EDARs)
ndash Deteccioacuten en efluentes de hospitales
bull Algunos estudios de degradacioacuten por bacterias en efluentes
bull Escasos (ninguno) estudios de degradacioacuten en lodos
DEGRADACIOacuteN DE CONTAMINANTES EMERGENTES
HONGOS
Cual es el principal problema que presenta estudiar su degradacioacuten
Las bajas concentraciones en que se encuentran y el
hecho de estar en matrices muy complejas dificulta
su deteccioacuten y cuantificacioacuten
Aplicacioacuten en matrices liquidas y soacutelidas
Matrices liacutequidas
Aguas residuales de hospital
Aguas residuales de la Vila Universitaria
Concentrado de un proceso de membranas
Aguas de un hospital veterinario
Matrices solidas
Lodos de depuradoras urbanas
Lodos de reactor MBR
37 Verlicchi et al J hydrology 2010 also WST 2010
erythromycin (antibiotic)
Iopromide (ICM)
ifosfamide (cytostatic)
Ibuprofen (analgesic)
Glucose
Therapeutic classes contrast media (ICM) heavy metals in a hospital effluentndash Comparison with an urban effluent
Hospital effluent Mean value
Urban effluent Mean value
Degradacioacuten de faacutermacos modelo e identificacioacuten de productos de transformacioacuten en condiciones esteacuteriles
Nos permite demostrar que el hongo es
el responsable de la degradacioacuten
Tratamiento de efluentes reales en condiciones no esteacuteriles Cuantificacioacuten de la eliminacioacuten de faacutermacos y ecotoxicidad
Tratamiento de efluentes por hongos Degradacioacuten de faacutermacos
38
EXPERIMENTOS IN VIVO PARA CUANTIFICAR DEGRADACIOacuteN
EXPERIMENTOS PARA DETERMINAR EL PAPEL DE LOS ENZIMAS
- In vitro Lacasa comercial
- In vivo Inhibidores del citocrom P450 (1-aminobenzotriazole)
ESTUDIO DE LA TOXICIDAD (Microtox regTest )
- Bacteria bioluminescente V ficheri
- EC50 a los 15 min Concentracioacuten que disminuye la luz emitida por la bacteria al 50
- Cuanto mas alta sea la EC50 menor es la toxicidad
ANAgraveLISIS DE FAgraveRMACOS EXTRACCIOacuteN EN FASE SOacuteLIDA i HPLC
IDENTIFICACIOacuteN DE SUBPRODUCTOS Servei RMN-UAB
(Medio + contaminante) (Medio + contaminante+ hongo inactivado)
Adsorcioacuten Degradacioacuten miacutenima
DEGRADACIOacuteN DE FAacuteRMACOS INDIVIDUALES
EC50
50
Cultiu en placa
Inoculacioacute dels Erlenmeyers
per a lrsquoobtencioacute de miceliObtencioacute del miceli
Homogeneiumltzacioacute amb NaCl 08 11 (vv)
Solucioacute stock de miceli
Inoculacioacute dels Erlenmeyers per lrsquoobtencioacute de pegravelmiddotletsObtencioacute de pegravelmiddotlets
Solucioacute stock de pegravelmiddotlets
7 dies6 dies
5 dies
inogravecul
Inoculacioacute del reactor
Cultiu en placa
Inoculacioacute dels Erlenmeyers
per a lrsquoobtencioacute de miceliObtencioacute del miceli
Homogeneiumltzacioacute amb NaCl 08 11 (vv)
Solucioacute stock de miceli
Inoculacioacute dels Erlenmeyers per lrsquoobtencioacute de pegravelmiddotletsObtencioacute de pegravelmiddotlets
Solucioacute stock de pegravelmiddotlets
7 dies6 dies
5 dies
inogravecul
Inoculacioacute del reactor
Cultiu en placa
Inoculacioacute dels Erlenmeyers
per a lrsquoobtencioacute de miceliObtencioacute del miceli
Homogeneiumltzacioacute amb NaCl 08 11 (vv)
Solucioacute stock de miceli
Inoculacioacute dels Erlenmeyers per lrsquoobtencioacute de pegravelmiddotletsObtencioacute de pegravelmiddotlets
Solucioacute stock de pegravelmiddotlets
7 dies6 dies
5 dies
inogravecul
Inoculacioacute del reactor
Cultiu en placa
Inoculacioacute dels Erlenmeyers
per a lrsquoobtencioacute de miceliObtencioacute del miceli
Homogeneiumltzacioacute amb NaCl 08 11 (vv)
Solucioacute stock de miceli
Inoculacioacute dels Erlenmeyers per lrsquoobtencioacute de pegravelmiddotletsObtencioacute de pegravelmiddotlets
Solucioacute stock de pegravelmiddotlets
7 dies6 dies
5 dies
inogravecul
Inoculacioacute del reactor
Cultiu en placa
Inoculacioacute dels Erlenmeyers
per a lrsquoobtencioacute de miceliObtencioacute del miceli
Homogeneiumltzacioacute amb NaCl 08 11 (vv)
Solucioacute stock de miceli
Inoculacioacute dels Erlenmeyers per lrsquoobtencioacute de pegravelmiddotletsObtencioacute de pegravelmiddotlets
Solucioacute stock de pegravelmiddotlets
7 dies6 dies
5 dies
inogravecul
Inoculacioacute del reactor
Cultiu en placa
Inoculacioacute dels Erlenmeyers
per a lrsquoobtencioacute de miceliObtencioacute del miceli
Homogeneiumltzacioacute amb NaCl 08 11 (vv)
Solucioacute stock de miceli
Inoculacioacute dels Erlenmeyers per lrsquoobtencioacute de pegravelmiddotletsObtencioacute de pegravelmiddotlets
Solucioacute stock de pegravelmiddotlets
7 dies6 dies
5 dies
inogravecul
Inoculacioacute del reactor
Control abioacutetico Control inactivado Experimental (Medio + contaminante+hongo activo)
Idaea-CSIC ICRA
Ketoprofeno
Eliminacioacute del 100
Metabolits hidroxilats
Perfil de concentracioacute de subproductes del ketoprofen
DEGRADACIOacuteN DE FAacuteRMACOS MODELO
IOPROMIDE degradation in Erlenmeyer flasks by
T versicolor pellets Time course degradation of Iopromide
added at approximately 12 mg L-1 Symbols non-inoculated controls ()
experimental cultures () heat-killed
controls () glucose () and laccase
activity (loz)
62 degradation is
observed after 7days of
exposure and remains
constant until the end of
the experiment
Toxicity by Microtox bioassay
Time EC50 ()
Non-biotic control 2
15min 2
8h 1
1d 43
4d 66
7d 87
12d 110
High toxicity at initial time
(EC50 2) Toxicity decreases
over time
Gros et al 2014 Water Research
Degradacioacuten de farmacos en aguas residuales
en bioreactor
CONDITIONS
Sterile effluent
No sterile
Batch
Continuous
Nutrients addition
Non-nutrients addition
Fluidized bed bioreactors 15
and 10 L
Air pulses
T versicolor in form of pellets
pH (45) and temperature (25ordmC)
control
MONITORING
Pharmaceuticals degradation
Acute toxicity (Microtox)
Laccase glucose etc
101
1-ep
oxyC
BZ
2-Hyd
roxy
CBZ
Cipro
floxa
cin
50
100
150
200
250
Inicial
15 min
6 h
1 d
2 d
5 d
8 d
Cef
alex
in
Ibup
rofe
n
Aceta
minop
hen
Azitro
micin
1
2
3
4
Ketop
rofe
n
Propr
anolol
Cita
lopr
am
Car
bamaz
epine
Acridon
e
Con
cen
tracioacute
(micro
g L
-1)
000
003
006
009
012
RESULTADOS AGUAS RESIDUALES URBANAS (Vila Universitaria de la UAB)
Tratamiento no esteril en batch
Eliminacioacuten completa del 70 de los faacutermacos detectados
Inicial
15 min
6 h
1 d
2 d
5 d
8 d
TRATAMIENTO DE EFLUENTES
Comparacioacuten de la eliminacioacuten de los faacutermacos por el
hongo versus lodos activados (bibliografia)
Grup Fagravermac Concentracioacute
(microg L-1)
Eliminacioacute estegraveril
()
Eliminacioacute no estegraveril
()
Eliminacioacute per llots activats
() Analgegravesics Acetaminofen 387 100 100 82-99
Ibuprofen 1261 100 100 82-99 Ketoprofen lt048 35 100 lt50 Codeina 002 100 - lt82 Antibiogravetics Azitromicin 431 - 100 lt40
Ciprofloxacin 8471 - 35 50-96 (adsorcioacute) Cefalexin 059 - -51 96 β-blockers Propanolol 006 - 100 59-70 Psiquiatrics Carbamazepina 07 -37 Augmenta lt20 Augmenta
1011- epoxy CBZ 755 100 79 - 2-Hydroxy CBZ 1638 46 100 -
Acridone 101 100 Augmenta - Citalopram 01 100 100 -
RESULTADOS AGUAS RESIDUALES URBANAS
TRATAMIENTO DE EFLUENTES
Porcentajes de eliminacioacuten superiores en el tratamiento por hongos
Problema cuantificacioacuten inicial de carbamazepina conjugacioacuten
Ace
tam
inop
hen
Ibup
rofen
Ket
opro
fen
Nap
roxe
n
Salicylic a
cid
Cod
eine
Phe
nazo
ne
Dex
amet
haso
ne
Diclofena
c
Piro
xica
m
Co
nce
ntr
atio
n (
microg
L-1
)
00
05
10
15
20
25
30
500
1000
1500
Initial
30 min
5 h
1 d
2 d
5 d
8 d
50
Tratamiento no esteacuteril Analgeacutesicos
RESULTADOS AGUAS RESIDUALES DE HOSPITAL
TRATAMIENTO DE EFLUENTES
46
Cipro
floxa
cin
Oflo
xacin
Clarit
hrom
ycin
Sulfam
etho
xazo
le
Azith
rom
ycin
Met
ronida
zole
Met
ronida
zole-O
H
Trim
etho
prim
Dim
etrid
azole
Ron
idaz
ole
Co
nce
ntr
atio
n (
microg
L-1
)
00
05
10
15
20
25
30
35
40
100
150
200
250
Initial
30 min
5 h
1 d
2 d
5 d
8 d
RESULTADOS AGUAS RESIDUALES DE HOSPITAL
Tratamiento no esteacuteril Antibioacuteticos
TRATAMIENTO DE EFLUENTES
101
1-ep
oxy
CBZ
2-Hyd
roxy
CBZ
Car
bam
azep
ine
Acr
idon
e
Lora
zepa
m
Cita
lopr
am
Ven
lafaxine
Pra
vast
atin
Olanz
apine
Ser
tralin
e
Fluox
etine
Par
oxet
ine
Co
nce
ntr
atio
n (
microg
L-1
)
000
025
050
075
100
400800
120016002000
Initial
30 min
5 h
1 d
2 d
5 d
8 d
RESULTADOS AGUAS RESIDUALES DE HOSPITAL
Tratamiento no esteacuteril Faacutermacos de uso psiquiaacutetrico
TRATAMIENTO DE EFLUENTES
Ben
zotri
azole
OP2E
O
Eth
ylpa
rabe
n
Pro
pylpar
aben
BPA
OP
Con
cen
tration
(micro
g L
-1)
0
2
4
6
8
10
20
30
40
50
60
RESULTADOS AGUAS RESIDUALES DE HOSPITAL
Tratamiento no esteacuteril Compuestos disruptores endocrinos
70 eliminacioacute
TRATAMIENTO DE EFLUENTES
Famiacutelia faacutermacos Tratamiento esteacuteril Tratamiento no esteacuteril
Carga inicial (microg)
Eliminacioacuten ()
Carga inicial (microg)
Eliminacioacute ()
Analgegravesics 1475 180 993 1511 179 988 Antibiogravetics 569 69 861 239 28 908 Cafeiumlna 757 92 79 1490 177 384 EDC 124 15 813 704 84 744 Iopromida 1046 128 755 4197 498 340 Altres fagravermacs 557 68 862 177 21 863 Psiquiagravetrics 3658 447 937 108 13 954 Cantidad total 8185 100 832 8427 100 533
Tratamiento adecuado para degradar faacutermacos en efluents de hospital
Siguiente objetivo Tratamiento en continuo de efluentes
RESULTADOS AGUAS RESIDUALES DE HOSPITAL
TRATAMIENTO DE EFLUENTES
Fungal inoculated (I)
34 Non-sterile continuous treatments of ROC and VHW
Non-inoculated (NI)
Non-sterile continuous
treatments of real effluents
VHW treatment
(
) Glucose concentration
(
) COD
(
) Laccase activity
(darr) Fungal biomass partial renovation
(mdash) Glucose addition rate
2 HRT studied
Decrease in laccase activity even with partial biomass renovation
Fungal inoculated (I)
Casas et al 2013 Env Technol 34 113
Glucose 026 g g DCW d
Ammonium 12 mg g DCW d
No glucose accumulation
Need for nutrients
Previous studies in synthetic
media and sterile conditions
CRT
Blaacutenquez et al 2006 Water Res 40 1650
CRT 21 days
13 biomass renovation every 7 days
CRT of 15 days
34 Non-sterile continuous treatments of ROC and VHW
Marina Badia Fabregat December 5th 2014 PhD Thesis
Que es lo que sucede
Se muere el hongo aunque estamos renovando la
biomasa no hay suficiente hongo
No hay degradacioacuten
52
Marina Badia Fabregat December 5th 2014 PhD Thesis
VHW treatment (2)
34 Non-sterile continuous treatments of ROC and VHW
NH4+ addition
PhACs removal
Fungal inoculated (I)
Non-inoculated (NI)
(
) Wastewater (Influent)
(
) Reactor effluent
The analyses have
been performed by
34 Non-sterile continuous treatments of ROC and VHW
Microbial community assessment (DGGE)
Marina Badia Fabregat December 5th 2014 PhD Thesis
Time
34 Non-sterile continuous treatments of ROC and VHW
Trametes versicolor
Candida spp
Fusarium solani
Unknown
T versicolor survived until the end of the treatment
laccase activity is not a good indicator
ESCENARIOS DE GESTIOacuteN DE EFLUENTES DE HOSPITAL
EDAR
No eliminacioacuten
de faacutermacos
Dilucioacuten en
el efluente
urbano
Aguas
urbanas
Fong
No eliminacioacuten
de DQO
Hongo Aguas
urbanas
EDAR
HOSPITAL
Srsquoha comprovat la capacitat de T versicolor per degradar fagravermacs
Badiacutea-Fabregat et al 2014 Rodriacuteguez-Rodriacuteguez et al 2014 Cruz-Moratoacute et al 2013
Tractament en continu drsquoHWW amb T versicolor en reactor
Inconvenients al tractament drsquo
aiguumles drsquohospitals reals
- Necessitat drsquoaddicionar nutrients - Competegravencia amb bacteris
Possibles solucions Estrategravegies
- Pretractament de lrsquoefluent - Altres configuracions de reactors - Canvi en la font de carboni
Posada a punt del sistema TRH Relacioacute QRQL
Tractament en continu drsquoHWW amb T versicolor en reactor
Alternativa filtre percolador amb T versicolor pre-crescut sobre fusta
1 2 3
4
5
6
7
1 Tanc drsquoalimentacioacute 2 Tanc de mescla 3 Tanc drsquoeluents de
sortida 4 Bomba de recirculacioacute 5 Bioreactor 6 Entrada drsquoaire 7 Controlador de pH
TRH 3d
QL
QR
QL
Tractament en continu drsquoHWW amb T versicolor en reactor
Alternativa filtre percolador amb T versicolor pre-crescut sobre fusta
Desenvolupament processos
Efluent hospital
real (HWW)
Aiguumles residuals urbanes
(UWW)
Trametes versicolor
T versicolor crescut sobre fusta
Filtre percolador amb T versicolor crescut sobre fusta
Microalgues Degradacioacute a
escala Erlenmeyer Fotobioreactor FBR
Degradacioacute drsquohormones i fagravermacs per microalgues
bull Degradacioacute drsquohormones del digestat drsquoun DA dopat amb E2 i EE2 amb les algues S capricornutum i C reinhardtii creixement i degradacioacute
No efecte togravexic de les hormones sobre les algues
Utilitzacioacute de digestat de llots per creixer
S capricornutum
S capricornutum
Selenastrum
capricornutum
Chlamydomonas
reinhardtii
E2 () EE2 () E2 () EE2 ()
24h 7d 24
h
7d 24h 7d 24
h
7d
B 47 88 30 60 89 100 26 100
C 2 46 0 41 27 86 6 71
G 91 100 27 95 98 100 28 76
Degradacioacute drsquohormones i fagravermacs per microalgues
bull Identificacioacute productes de degradacioacute drsquoE2 i EE2
bull Es detecten diferents productes de degradacioacute drsquoE2 i EE2 bull Majoritagraveriament productes de fotodegradacioacute bull Alguns directament relacionats amb la biodegradacioacute per part de les algues
E2 TP1 EE2 TP2
OH
HO
O
OH
HO
OH
Toilet sewage
1st settler (1m3)
2nd settler (1m3)
Wastewater pump
Wastewater PBR inlet
1
2
3
4
5
Algaebacteria consortia
Fotobioreactor de tractament
drsquo UrbanWW despres de
decantacioacute
Volum 1000L
Semiobert
Tubs plastic transparent
Tractament drsquoUrbanWW i eliminacioacute de PhACs en FBR
100L aigua del llac
Can Borrell Lake (StCugat)
900L U WW
Plagrave drsquooperacioacute del FBR
Tractament drsquoUWW i eliminacioacute de PhACs en FBR
Estat Estacionari - PhACs - Biodiversitat
303 mgL
265 mgL
155 mgL
Irradiacioacute solar darr Temperatura darr
TSSdarr Biomassa
pH augmenta amb lrsquoactivitat fotosintegravetica (consum CO2)
pH disminueix a la nit amb la respiracioacute
Tractament drsquoUWW i eliminacioacute de PhACs en FBR
pH
Entrada - COD=365 mgL - N-NH4
+=79 mgL - PT=17 mgL
COD N-NH4
+
PT
Paragravemetre Periacuteode I Periacuteode II Periacuteode III
DQO () 83 61 41
N-NH4+ () 86 99 80
PT () 54 89 75
Eliminacioacute de nutrients
Tractament drsquoUWW i eliminacioacute de PhACs en FBR
67
Napro
xen
Ibupro
fen
Aceta
min
ophen
Salic
ylic
acid
Keto
pro
fen
Azithro
myc
in
Cip
rofloxacin
Ofloxacin
Ery
thro
myc
in
Hyd
rochlo
roth
iazid
e
Furo
sem
ide
Codein
e
Lora
zepam
Ate
nolo
l
Dilt
iazem
Alp
razola
m
Paro
xetine
Co
nce
ntr
atio
n (
ngL
)
0
2000
4000
6000
8000
10000
12000
24000
30000
36000
42000
48000
54000
60000
Outlet
Inlet
Napro
xe
n
Ibupro
fen
Ace
tam
inophen
Salic
ylic
acid
Keto
pro
fen
Azithro
myc
in
Cip
rofloxa
cin
Ofloxa
cin
Ery
thro
myc
in
Hyd
roch
loro
thia
zid
e
Furo
se
mid
e
Codein
e
Lora
zepam
Ate
nolo
l
Dilt
iazem
Alp
razola
m
Paro
xe
tine
Concentr
ation (
ngL
)
0
2000
4000
6000
8000
10000
12000
24000
30000
36000
42000
48000
54000
60000
Outlet
Inlet
Antiinflamatoris Eliminacioacute gt85
Antibiogravetics Eliminacioacute gt 67
Antidepressius Eliminacioacute gt87
β-bloquejants Eliminacioacute gt86
Altres (ngL) Diuregravetics gt44 Bloquejants de canal lent gt72
Concentratioacute PhACs entrada
Concentratioacute PhACs sortida
TRH=8 d Estat estacionari
TRH=12 d Estat estacionari
48-54 μgL
24-54 μgL
4-10 μgL
2-4 μgL
4-6 μgL
ngL
ngL
8-10 μgL
4-10 μgL
ngL
ngL
PhACs
Tractament drsquoUWW i
eliminacioacute de PhACs en FBR
Valoritzacioacute de biomassa algal mitjanccedilant pretractament enzimagravetic i DA
Digestion time (days)
0 10 20 30 40 50
Meth
ane
yie
ld (
mL C
H4g
VS
)
0
50
100
150
200
250
Time (d) vs Microalgal control
Time (d) vs T control
Time (d) vs Cellulase
Time (d) vs Mix
Mix enzimagravetic Celmiddotlulasa
Biomassa microalgal + Control
Mix enzimagravetic 217 mL CH4g VS
Celmiddotlulasa 203 mL CH4g VS
Microalgues 188 mL CH4g VS
Mix enzimagravetic millora la produccioacute de metagrave
Brou fuacutengic + microalgues Control de brou fuacutengic
Lacasa + microalgues biomassa microalgal Control de lacasa
Brou fuacutengic 210 mL CH4
Lacasa 40 mL CH4
Produccioacute de biogas amb enzims no especiacutefics
Microalgues 38 mL CH4
Produccioacute de biogas amb enzims especiacutefics
Brou fuacutengic millora la produccioacute de metagrave
Projecte de colmiddotlaboracioacute entre el Consorci per a la Gestioacute de Residus del Valles Oriental i el grup de recerca Biorem UAB (2014SGR476) dins del
marc del programa de Doctorats Industrials de la Generalitat de Catalunya
Bioremediacioacute ldquoin siturdquo drsquoaquumliacutefers contaminats per compostos
organoclorats
Projecte de colmiddotlaboracioacute entre Litoclean i el grup de recerca Biorem UAB (2014SGR476) dins del marc del programa de Doctorats
Industrials de la Generalitat de Catalunya
Decloracioacute drsquoorganoclorats mitjanccedilant bacteris dehalorespiradors
1 Tecnologia consolidada amb centenars de casos drsquoaplicacioacute amb egravexit 2 Transformacioacute de productes organoclorats togravexics a innocus 3 Compatible amb altres megravetodes de remediacioacute 4 Disminucioacute del temps de remediacioacute de lrsquoaquumliacutefer i costos associats 5 Tecnologia meacutes econogravemica que tractaments fisico-quiacutemics 6 Potencialment pot eliminar els cloroalcans a concentracions le 0005 mgL 7 Percepcioacute social
PRINCIPALS AVANTATGES BIOREMEDIACIOacute
o Marc del projecte
Aplicacioacute de metodologies de Bioremediacioacute per via anaerogravebia en tres
emplaccedilaments afectats per la presencia de compostos organoclorats Cada un drsquoaquests tres emplaccedilaments constaragrave de les seguumlents fases
bull Fase 1 anagravelisis al laboratori a) Caracteritzacioacute de lrsquoemplaccedilament b) Assaig de laboratori Microcosmos
bull Fase 2 assaig in-situ
o Fase drsquoimplantacioacute A partir dels resultats obtinguts aplicacioacute de metodologia a lrsquoemplaccedilament estudiat per part de Litoclean
PCE TCE cis DCE
Caracteriacutestiques de lrsquoemplaccedilament
bull Emplaccedilament contaminat per un abocament controlat i finit de Percloretilegrave (PCE) en una parcelmiddotla amb activitat industrial
bull Respiren compostos orgagravenics clorats i els transformen a molegravecules menys clorades
bull Anaerobis estrictes bull Es poden trobar als aquumliacutefers contaminats bull El grup Biorem UAB (2014SGR476) disposa de diferents liacutenies de cultius de
bacteris decloradors amb capacitat per detoxificar un ampli ventall drsquoorganoclorats
bull Trueba-Santiso et al 2017 Sci
Total Environ 581-582 pp 640-
648
bull Mortan et al 2017 J Hazard
Mat In press
Dhg Dehalogenimonas
Dhc Dehalococcoides
Dhb Dehalobacterium
Diclorometagrave Agravecid acegravetic Agravecid fogravermic
+ Dhb
C C
H
H
H
H
Etegrave
C C
Cl
H
Cl
H
C C
H
Cl
Cl
H
C C
H
H
H
Cl
cis- i trans- DCE VC
Dhc Dhc
Dhc
C C
Cl
Cl
Cl
H
TCE
C C
C lC l
C l C l
P C E
Dhc
PCE
C
Cl
Cl
C
Cl
Cl
H H C
Cl
Cl
C
Cl
H
H H
1122-TeCA 112-TCA
Dhg Dhg
Abiogravetic
CC
HCl
HCl
HH
12-DCA
Dhg
12-DCA
Bacteris dehalorespiradors
Les poblacions bacterianes
autogravectones poden transformar els
contaminants fins a compostos innocus
Les condicions drsquoaquests aquumliacutefers soacuten adequades per
eliminar els compostos
organoclorats amb bacteris
dehalorespiradors
1 Anagravelisi dels paragravemetres
de camp
Bioestimulacioacute
2 Deteccioacute de lrsquoactivitat
decloradora
Atenuacioacute natural
monitoritzada
Bioaugmentacioacute Fase
2
Pregunta 1a Pregunta 2a
La poblacioacute bacteriana a lrsquoaquumliacutefer
eacutes suficient per completar el proceacutes de descontaminacioacute de forma natural
Pregunta 3a
Fase 1
Cultius anaerobis i anagravelisi de metabogravelits
Mostreig drsquoaigua del pou amb
sediments fins
Preparacioacute dels cultius en cambra
anaerogravebia
Incubacioacute dels cultius en cambra
climatitzada
Anagravelisi de metabogravelits per
cromatografia de gasos Mostres de
laquumliacutefer +
Substrat orgagravenic (candidats per
bioestimulacioacute)
1 Nomeacutes mostra 2 + Metanol i etanol 3 + Producte comercial 4 + Lactat
Concentracioacute de cloroetens
2 Deteccioacute de lrsquoactivitat decloradora
Fase 1
La biodegradacioacute eacutes completa (etegrave)
La bioestimulacioacute eacutes efectiva
La decloracioacute meacutes ragravepida eacutes amb lactat
PCE
TCE
cis- DCE
CV Etegrave
trans- DCE
0
5
10
15
20
25
30
35
0 50 100 150 200
Co
nce
ntr
atio
n (
microM
)
Day
0
2
4
6
8
10
0 50 100 150 200
Day
Mostra aigua nomeacutes (control)
Mostra aigua + etanol metanol
Mostra aigua + producte comercial
Mostra aigua + lactat
Resultats per a un pou
Cultius anaerobis i anagravelisi de metabogravelits
Fase 1
0
5
10
15
20
25
30
35
0 50 100 150 200Day
+ TCE
0
10
20
30
40
50
60
70
0 50 100 150 200
Day
+ TCE
2 Deteccioacute de lrsquoactivitat decloradora
TCE
cis-DCE
trans-DCE
Cloruro de vinilo Etileno
CC
Cl
Cl Cl
Cl
PCE
CC
Cl
H H
Cl
CC
H
ClH
Cl
CC
Cl
H
H
H
CC
H
H H
H
CC
Cl
Cl H
Cl
Deteccioacute i identificacioacute dels bacteris i enzims responsables de la degradacioacute completa
Tegravecniques moleculars (PCR)
Fase 1
Dehalobacter Desulforomonas
Sulfurospirillum Geobacter Desulfitobacterium
Desulfitobacterium
Dehalococcoides
pceA
tceA tceA bvcA
vcrA
2 Deteccioacute de lrsquoactivitat decloradora
Clorur de
vinil
Etegrave
Ma
rca
do
r
C+
Dh
c
Pou
C-
Dh
c
Assaig in situ per BIOESTIMULACIOacute
Fase 2
Injeccioacute i monitoritzacioacute bull Injeccioacute drsquoestimulant segons
conclusions de lrsquoassaig de laboratori (Lactat comercial) en les concentracions de diseny
bull Injeccioacute de traccedilador (fluoresceiumlna)
PCE TCE
cis-DCE
trans-DCE
CV Ethene 0
5
10
15
20
25
30
-1 19 39 59 79
Co
nce
ntr
atio
n (
mg
L)
Day
Chlorinated ethenes Lactate and fermenting products
Well PZ-1
Lactate Pyruvate
Acetate Formate
Potencial Redox
0
1
2
3
4
5
-1 19 39 59 79
Co
nce
ntr
atio
n (
mg
L)
Day
0
500
1000
1500
2000
2500
-1 19 39 59 79Day
0
10000
20000
30000
40000
50000
60000
70000
-1 19 39 59 79Day
-100
0
100
200
300
400
500
-1 19 39 59 79
OR
P (
mV
)
Day
PZ2
82
Chlorinated ethenes Lactate and fermenting products
Well PZ-2
Direct injection of lactate (MW-PZ2) Monitoring Wells PZ2 PZ1 PZ3 MW6 PZ22 PZ6 and ProfA
Conclusions de la Fase 2 (assaig in situ)
Els resultats de la Fase 1 soacuten vagravelids per decidir quin tractament de bioremediacioacute seguir a la Fase 2
El lactat estimula la degradacioacute
bull Augmenta la velocitat de decloracioacute bull Proporciona acetat i hidrogen als bacteris bull Consumeix lrsquooxigen present bull Disminueix el potencial redox
Es confirma la presegravencia de bacteris dehalorespiradors autogravectons i actius
Es detecta degradacioacute de PCE i transformacioacute a compostos menys clorats
A partir dels resultats obtinguts durant les dues fases es dissenyaragrave i es proposaragrave lrsquoexecucioacute drsquoun proceacutes de bioremediacioacute anaerogravebia estimulada aplicant la metodologia establerta
84
Gragravecies
Grup de recerca BioremUAB (teresavicentuabcat)
Si la enzima lacasa es la responsable de la degradacion
Porque utilizar microorganismos y no enzimas
Es mas facil trabajar con enzimas que con
microorganismos
Se puede utilizar la dosis de enzima necesaria
Perohellip
Un unico enzima puede degradar todos los colorantes en un efluente
Los enzimas hasta donde llegan Degradantransformanmineralizan
Un unico enzima puede hacer lo mismo que un microorganismo que es
multienzimaacutetico
APLICACIOacuteN DEL PROCESO DE DECOLORACIOacuteN A DIFERENTES COLORANTES
RESULTADOS DE DEGRADACIOacuteN DE LOS COLORANTES AacuteCIDOS
Colorante Lanasyn Grey
(Azo complejo metaacutelico)
Alizarin Red S
(Antraquinoacutenico)
Acid Fuchsin
(Triarilmetano)
Decoloracioacuten 796 938 9998
Reduccioacuten Toxicidad 12 12 19
O
N
NH
C OEt
O
N
S
O
MeO
O
C
O
OEt
NH R
H+
Cr3+
N
N
R
OO
S O
O
Me
O
O
OH
SO3Na
NH2
SO3
C
H3C
H2N
NaO3S
NH2
SO3Na
DEGRADACIOacuteN DE COLORANTES TEXTILES
ESTUDI DEL PROCEacuteS DEGRADACIOacute DE COLORANTS TEgraveXTILS AMB EL FONG Trametes versicolor
COLORANT Trametes versicolor ENZIM 1210 UL
Nom comuacute Classificacioacute quiacutemica Decoloracioacute
24 i 100 h
Decoloracioacute
24h
Acid Fuchsin Trifenilmetagrave 98-99 28
Acid Green 16 Trifenilmetagrave 90-99 60 gt
24h
Alizarin Red S Antraquinogravenic 92-94 84
Amino Black 10 Diazo 96-99 93
Azocarmine B Quinoneimine 90-99 84
Basic Fuchsin Trifenilmetagrave 12-40 18
Brilliant Green 1 Trifenilmetagrave 55-93 90
Brilliant Green 20 Trifenilmetagrave 76-78 90
Burdeos Lanset B (mescla) 83-88 67
Gris Lanaset G (mescla) 92-98 35
Pardo Lanaset B (mescla) 64-81 60
Lanasyn Grey G Metagravelmiddotlic azoic 72-87 49
Methylene Blue Tiazina 14-28 37
Naphtol Yellow S Nitro 8-50-92 (240h) 0
Orange G Azo 97-99 87
Desactivacioacute enzimagravetica
DEGRADACIOacute DE COLORANTS comparacioacute fong vs enzim lacasa
Biodegradacioacute drsquoaltres famiacutelies de colorants
2D Graph 3
Tems (h)
0 20 40 60 80 100 120
Co
nc
en
tra
cioacute
co
lor
(mg
L)
0
20
40
60
80
100
120
140
160
Ac
tivit
at
(UL
)
0
20
40
60
80
100
120
140
Temps GLG (h) vs GLG (mgl)
Temps OG (h) vs OG (mgl)
Temps AF (h) vs AF (mgl)
Temps GLG-2 (h) vs GLG-2 (mgl)
Temps GLG (h) vs Activitat GLG (UA)
Temps OG (h) vs Activitat OG (UA)
Temps ARS (h) vs Activitat ARS (UA)
Temps GLG-2 (h) vs Activitat GLG-2 (UA) Temps ARS (h) vs ASR (mgl)
Temps AF (h) vs Activitat AF (UA)
DISCONTINUS REPETITS 24 hores
Gris Lanaset G co = 1556 mgL 946 decol
Orange G co = 1509 mgL 974 decol
Alizarin Red S co = 1425 mgL 874 decol
Acid Fuchsin co = 1370 mgL 982 decol
Gris Lanaset G co = 732 mgL 776 decol
Productes de degradacioacute del metabolisme del
fong per diferents famiacutelies de colorants
10 9 8 7 6 5 4 3 2 1 0 ppmLongitud dona (nm)
350 400 450 500 550 600 650
Absorb
agravencia
00
02
04
06
08
10
Temps 0 min
Temps 8 min
Temps 30 min
Temps 60 min
Temps 2h
Temps 4h
Temps 24h
0 min
4 h
24 h
60 min
2 h
30 min
8 min
N(CH2CH3)2
N(CH2CH3)2
BG1
CO2HCO2H
N(CH2CH3)2
CH3CHO
CH3CH(OH)2
CH3CO2H
NH(CH3CH2)2
+
SO4H-
Brilliant Green 1
N(CH2CH3)2
N(CH2CH3)2
BG1
CO2HCO2H
N(CH2CH3)2
CH3CHO
CH3CH(OH)2
CH3CO2H
NH(CH3CH2)2
+
SO4H-
N(CH2CH3)2
N(CH2CH3)2
BG1
CO2HCO2H
N(CH2CH3)2
CH3CHO
CH3CH(OH)2
CH3CO2H
NH(CH3CH2)2
+
SO4H-
NH(CH2CH3)2 + +
EL FONG EacuteS CAPACcedil DE DEGRADAR AgraveCID BENZOIC en 24 hores
H-RMN en liacutenea
Orange G
NH2CH2N
NH2
No subproductes
Acid Fuchsin
WRF
Citocromo P450
2 Lacasas
Lignina peroxidasa
Peroxidasa versaacutetil
MnP
1 Pero
xidasas
Enzimas modificadoras de lignina
Trametes versicolor
Enzimas extracelulares Enzimas intracelulares
Hidroxilacioacuten
Epoxidacioacuten
Reduccioacuten Desalquilacioacuten
Oxigenacioacuten
Ruptura C-C
Desmetilacioacuten
Hidroxilacioacuten Dipolimerizacioacuten fenoles
Oxidacioacuten alcoholes
El mecanismo de degradacioacuten de algunos contaminantes no esta ligado a la produccioacuten de los enzimas extracelulares sino al sistema intracelular Cytocromo P450 monooxigenasa
Identificacioacuten gen cyt P450 en P chrysosporium 1997 y en T versicolor 2002
Objetivo desarrollo de proceso
Reactor fludizado por pulsos de aire
Fong en forma de pegravelmiddotlets Biomassa fluiumlditzada per polsos drsquoaire Tordf ograveptima fong 25ordmC pH ograveptim fong 45 Nutrients (CN) y micronutrients Avaluacioacute activitat fuacutengica enzim lacasa Condicions esterils
Temps (d)
0 5 10 15 20
Glu
cosa
(gl)
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
Laca
sa (
UA
l)
0
250
500
750
1000
1250
1500
1750
2000
2250
Reducc
ioacute d
e c
olo
r (
)
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
Glucosa
Lacasa
Reduccioacute de color
TRH (h)
0 20 40 60 80 100 120
mg G
LG e
limin
ats
lmiddoth
0
5
10
15
20
25
30
Experimental
Normativa
Efecte del TRH
TRH 48 h
Temps (d)
0 5 10 15 20 25 30 35 40 45
Glu
cosa
(gl)
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
Laca
sa (
UA
l)
0
250
500
750
1000
1250
1500
1750
2000
2250
Reducc
ioacute d
e c
olo
r (
)
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
Glucosa
Lacasa
Reduccioacute de color
0
20
40
60
80
100
0 7 14 21 28 35 42 49 56 63P
erc
en
tatg
e d
e b
iom
as
sa
()
Temps (d)
gt42 dies
35 dies
28 dies
21 dies
14 dies
7 dies
0 dies
Estrategravegia purga i renovacioacute 13 de la
biomassa cada 7 dies
TRC 21 dies
decoloracions gt 90
distribucioacute drsquoedats constant
82 biomassa amb lt28 dies
Pegraverdua morfologiacutea dels pegravelmiddotlets lisis celmiddotlular
Tiempo (d)0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110
Glu
cosa
(gl)
0
1
2
3
4
5
6
7
8
Laca
sa (
UA
l)
0
500
1000
1500
2000
2500
3000
3500
4000
4500
5000
5500
Reducc
ioacuten d
e c
olo
r (
)
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
10068 525 59 72 4848
- Renovar la biomassa - Ni macro ni micronutrients - Glucosa qualitat industrial - Colorant no estegraveril
Formulacioacute del medi de cultiu
Seleccioacute del bioreactor
Escalat
Escalat de la produccioacute de biomassa
Produccioacute de pegravelmiddotlets clagravessica
Coll drsquoampolla
Cost medi (extracte de malta)
Limitacioacute en la produccioacute a escala Erlenmeyer
Objectius
Morfologia en forma de pelmiddotlets
Mida plusmn 3mm
Pasos experimentals
40 x
Biomassa gt 3 g DCWmiddotl-1
Morfologia adequada
280
598 0
50
100
150
200
250
300
Malt extract Defined medium
Co
st (
euromiddotK
g-1) Reduccioacute de cost 98
Escalat de la produccioacute de biomassa
La enzima lacasa es uno de los principales
catalizadores de la biodegradacioacuten pero no el uacutenico
responsable
El hongo degrada casi todos los colorantes
(algunos si estan en concentraciones subtoacutexicas)
La monitorizacioacuten de la produccioacuten enzimaacutetica y
consumo de glucosa son buenos indicadores de la
actividad metaboacutelica del hongo hay que
suministrar nutrientes para mantener la actividad
enzimaacutetica
El hongo puede degradar metabolitos resultantes
de la degradacioacuten que el enzima lacasa no puede
degradar
Algunas conclusiones
Porque utilizar microorganismos y no enzimas
si es mucho mas facil dosificar enzimas
los efluentes a tratar (liacutequidos o soacutelidos) contienen
una mezcla muy compleja de contaminantes no
podemos optimizar ni el enzima ni las condiciones
es difiacutecil que un enzima pueda degradar todos los
contaminantes presentes
en muchos casos los enzimas solo realizan un paso
de la transformacioacuten y se pueden formar TPs toacutexicos
o no biodegradables
el microorganismo es un sistema multienzimaacutetico
2010 20151985 1990 1995 2000 2005
Cronograma de los trabajos publicados en relacioacuten a biodegradacioacuten de contaminantes por hongos en medio liacutequido
Contaminantes emergentes
Pesticidas (DDT amp DDE)
PCBs HAPs Disolventes clorados
AR de produccioacuten Aceite de oliva
AR de la induacutestria del papel
Retardantes de llama (Bromados)
Faacutermacos
Filtros solares UV
Deteccioacuten faacutermacos en medio ambient
Colorantes sinteacuteticos Explosivos
TNT y nitroglicerina
AR de la industria textil
ASPECTOS GENERALES
A que se llama contaminantes emergentes
Productos considerados contaminantes actualmente pero no en el pasado presentes de forma constante en el medio ambiente a bajas concentraciones provocando problemas en el ecosistema y pendientes de ser regulados en un futuro proacuteximo
Entre ellos se incluyen los faacutermacos drogas de abuso productos asociados a la higiene y cuidado corporal retardantes de llama plaguicidashellip Caracteriacutesticas
alto consumo acumulacioacuten en el medio y organismos potencial disruptor endocrino toxicidadhellip
DEGRADACIOacuteN DE CONTAMINANTES EMERGENTES
EDAR
Mezcla de ldquocontaminantes emergentesrdquo
metabolitos
substancias conjugadas
EXCRECIOacuteNVERTIDO
Retenidos en los lodos
inalterados
transformados
Mineralizados
Transformados
Inalterados
Presencia en aguas subterraneas superficiales y
sedimentos
Presencia en suelos
efluente
influente
DEGRADACIOacuteN DE CONTAMINANTES EMERGENTES
bull 2005 la mayoriacutea de estudios realizados se centran en ndash Puesta a punto de meacutetodos analiacuteticos
ndash Deteccioacuten en aguas superficiales y subterraacuteneas
ndash Deteccioacuten en sistemas de tratamiento convencionales (EDARs)
ndash Deteccioacuten en efluentes de hospitales
bull Algunos estudios de degradacioacuten por bacterias en efluentes
bull Escasos (ninguno) estudios de degradacioacuten en lodos
DEGRADACIOacuteN DE CONTAMINANTES EMERGENTES
HONGOS
Cual es el principal problema que presenta estudiar su degradacioacuten
Las bajas concentraciones en que se encuentran y el
hecho de estar en matrices muy complejas dificulta
su deteccioacuten y cuantificacioacuten
Aplicacioacuten en matrices liquidas y soacutelidas
Matrices liacutequidas
Aguas residuales de hospital
Aguas residuales de la Vila Universitaria
Concentrado de un proceso de membranas
Aguas de un hospital veterinario
Matrices solidas
Lodos de depuradoras urbanas
Lodos de reactor MBR
37 Verlicchi et al J hydrology 2010 also WST 2010
erythromycin (antibiotic)
Iopromide (ICM)
ifosfamide (cytostatic)
Ibuprofen (analgesic)
Glucose
Therapeutic classes contrast media (ICM) heavy metals in a hospital effluentndash Comparison with an urban effluent
Hospital effluent Mean value
Urban effluent Mean value
Degradacioacuten de faacutermacos modelo e identificacioacuten de productos de transformacioacuten en condiciones esteacuteriles
Nos permite demostrar que el hongo es
el responsable de la degradacioacuten
Tratamiento de efluentes reales en condiciones no esteacuteriles Cuantificacioacuten de la eliminacioacuten de faacutermacos y ecotoxicidad
Tratamiento de efluentes por hongos Degradacioacuten de faacutermacos
38
EXPERIMENTOS IN VIVO PARA CUANTIFICAR DEGRADACIOacuteN
EXPERIMENTOS PARA DETERMINAR EL PAPEL DE LOS ENZIMAS
- In vitro Lacasa comercial
- In vivo Inhibidores del citocrom P450 (1-aminobenzotriazole)
ESTUDIO DE LA TOXICIDAD (Microtox regTest )
- Bacteria bioluminescente V ficheri
- EC50 a los 15 min Concentracioacuten que disminuye la luz emitida por la bacteria al 50
- Cuanto mas alta sea la EC50 menor es la toxicidad
ANAgraveLISIS DE FAgraveRMACOS EXTRACCIOacuteN EN FASE SOacuteLIDA i HPLC
IDENTIFICACIOacuteN DE SUBPRODUCTOS Servei RMN-UAB
(Medio + contaminante) (Medio + contaminante+ hongo inactivado)
Adsorcioacuten Degradacioacuten miacutenima
DEGRADACIOacuteN DE FAacuteRMACOS INDIVIDUALES
EC50
50
Cultiu en placa
Inoculacioacute dels Erlenmeyers
per a lrsquoobtencioacute de miceliObtencioacute del miceli
Homogeneiumltzacioacute amb NaCl 08 11 (vv)
Solucioacute stock de miceli
Inoculacioacute dels Erlenmeyers per lrsquoobtencioacute de pegravelmiddotletsObtencioacute de pegravelmiddotlets
Solucioacute stock de pegravelmiddotlets
7 dies6 dies
5 dies
inogravecul
Inoculacioacute del reactor
Cultiu en placa
Inoculacioacute dels Erlenmeyers
per a lrsquoobtencioacute de miceliObtencioacute del miceli
Homogeneiumltzacioacute amb NaCl 08 11 (vv)
Solucioacute stock de miceli
Inoculacioacute dels Erlenmeyers per lrsquoobtencioacute de pegravelmiddotletsObtencioacute de pegravelmiddotlets
Solucioacute stock de pegravelmiddotlets
7 dies6 dies
5 dies
inogravecul
Inoculacioacute del reactor
Cultiu en placa
Inoculacioacute dels Erlenmeyers
per a lrsquoobtencioacute de miceliObtencioacute del miceli
Homogeneiumltzacioacute amb NaCl 08 11 (vv)
Solucioacute stock de miceli
Inoculacioacute dels Erlenmeyers per lrsquoobtencioacute de pegravelmiddotletsObtencioacute de pegravelmiddotlets
Solucioacute stock de pegravelmiddotlets
7 dies6 dies
5 dies
inogravecul
Inoculacioacute del reactor
Cultiu en placa
Inoculacioacute dels Erlenmeyers
per a lrsquoobtencioacute de miceliObtencioacute del miceli
Homogeneiumltzacioacute amb NaCl 08 11 (vv)
Solucioacute stock de miceli
Inoculacioacute dels Erlenmeyers per lrsquoobtencioacute de pegravelmiddotletsObtencioacute de pegravelmiddotlets
Solucioacute stock de pegravelmiddotlets
7 dies6 dies
5 dies
inogravecul
Inoculacioacute del reactor
Cultiu en placa
Inoculacioacute dels Erlenmeyers
per a lrsquoobtencioacute de miceliObtencioacute del miceli
Homogeneiumltzacioacute amb NaCl 08 11 (vv)
Solucioacute stock de miceli
Inoculacioacute dels Erlenmeyers per lrsquoobtencioacute de pegravelmiddotletsObtencioacute de pegravelmiddotlets
Solucioacute stock de pegravelmiddotlets
7 dies6 dies
5 dies
inogravecul
Inoculacioacute del reactor
Cultiu en placa
Inoculacioacute dels Erlenmeyers
per a lrsquoobtencioacute de miceliObtencioacute del miceli
Homogeneiumltzacioacute amb NaCl 08 11 (vv)
Solucioacute stock de miceli
Inoculacioacute dels Erlenmeyers per lrsquoobtencioacute de pegravelmiddotletsObtencioacute de pegravelmiddotlets
Solucioacute stock de pegravelmiddotlets
7 dies6 dies
5 dies
inogravecul
Inoculacioacute del reactor
Control abioacutetico Control inactivado Experimental (Medio + contaminante+hongo activo)
Idaea-CSIC ICRA
Ketoprofeno
Eliminacioacute del 100
Metabolits hidroxilats
Perfil de concentracioacute de subproductes del ketoprofen
DEGRADACIOacuteN DE FAacuteRMACOS MODELO
IOPROMIDE degradation in Erlenmeyer flasks by
T versicolor pellets Time course degradation of Iopromide
added at approximately 12 mg L-1 Symbols non-inoculated controls ()
experimental cultures () heat-killed
controls () glucose () and laccase
activity (loz)
62 degradation is
observed after 7days of
exposure and remains
constant until the end of
the experiment
Toxicity by Microtox bioassay
Time EC50 ()
Non-biotic control 2
15min 2
8h 1
1d 43
4d 66
7d 87
12d 110
High toxicity at initial time
(EC50 2) Toxicity decreases
over time
Gros et al 2014 Water Research
Degradacioacuten de farmacos en aguas residuales
en bioreactor
CONDITIONS
Sterile effluent
No sterile
Batch
Continuous
Nutrients addition
Non-nutrients addition
Fluidized bed bioreactors 15
and 10 L
Air pulses
T versicolor in form of pellets
pH (45) and temperature (25ordmC)
control
MONITORING
Pharmaceuticals degradation
Acute toxicity (Microtox)
Laccase glucose etc
101
1-ep
oxyC
BZ
2-Hyd
roxy
CBZ
Cipro
floxa
cin
50
100
150
200
250
Inicial
15 min
6 h
1 d
2 d
5 d
8 d
Cef
alex
in
Ibup
rofe
n
Aceta
minop
hen
Azitro
micin
1
2
3
4
Ketop
rofe
n
Propr
anolol
Cita
lopr
am
Car
bamaz
epine
Acridon
e
Con
cen
tracioacute
(micro
g L
-1)
000
003
006
009
012
RESULTADOS AGUAS RESIDUALES URBANAS (Vila Universitaria de la UAB)
Tratamiento no esteril en batch
Eliminacioacuten completa del 70 de los faacutermacos detectados
Inicial
15 min
6 h
1 d
2 d
5 d
8 d
TRATAMIENTO DE EFLUENTES
Comparacioacuten de la eliminacioacuten de los faacutermacos por el
hongo versus lodos activados (bibliografia)
Grup Fagravermac Concentracioacute
(microg L-1)
Eliminacioacute estegraveril
()
Eliminacioacute no estegraveril
()
Eliminacioacute per llots activats
() Analgegravesics Acetaminofen 387 100 100 82-99
Ibuprofen 1261 100 100 82-99 Ketoprofen lt048 35 100 lt50 Codeina 002 100 - lt82 Antibiogravetics Azitromicin 431 - 100 lt40
Ciprofloxacin 8471 - 35 50-96 (adsorcioacute) Cefalexin 059 - -51 96 β-blockers Propanolol 006 - 100 59-70 Psiquiatrics Carbamazepina 07 -37 Augmenta lt20 Augmenta
1011- epoxy CBZ 755 100 79 - 2-Hydroxy CBZ 1638 46 100 -
Acridone 101 100 Augmenta - Citalopram 01 100 100 -
RESULTADOS AGUAS RESIDUALES URBANAS
TRATAMIENTO DE EFLUENTES
Porcentajes de eliminacioacuten superiores en el tratamiento por hongos
Problema cuantificacioacuten inicial de carbamazepina conjugacioacuten
Ace
tam
inop
hen
Ibup
rofen
Ket
opro
fen
Nap
roxe
n
Salicylic a
cid
Cod
eine
Phe
nazo
ne
Dex
amet
haso
ne
Diclofena
c
Piro
xica
m
Co
nce
ntr
atio
n (
microg
L-1
)
00
05
10
15
20
25
30
500
1000
1500
Initial
30 min
5 h
1 d
2 d
5 d
8 d
50
Tratamiento no esteacuteril Analgeacutesicos
RESULTADOS AGUAS RESIDUALES DE HOSPITAL
TRATAMIENTO DE EFLUENTES
46
Cipro
floxa
cin
Oflo
xacin
Clarit
hrom
ycin
Sulfam
etho
xazo
le
Azith
rom
ycin
Met
ronida
zole
Met
ronida
zole-O
H
Trim
etho
prim
Dim
etrid
azole
Ron
idaz
ole
Co
nce
ntr
atio
n (
microg
L-1
)
00
05
10
15
20
25
30
35
40
100
150
200
250
Initial
30 min
5 h
1 d
2 d
5 d
8 d
RESULTADOS AGUAS RESIDUALES DE HOSPITAL
Tratamiento no esteacuteril Antibioacuteticos
TRATAMIENTO DE EFLUENTES
101
1-ep
oxy
CBZ
2-Hyd
roxy
CBZ
Car
bam
azep
ine
Acr
idon
e
Lora
zepa
m
Cita
lopr
am
Ven
lafaxine
Pra
vast
atin
Olanz
apine
Ser
tralin
e
Fluox
etine
Par
oxet
ine
Co
nce
ntr
atio
n (
microg
L-1
)
000
025
050
075
100
400800
120016002000
Initial
30 min
5 h
1 d
2 d
5 d
8 d
RESULTADOS AGUAS RESIDUALES DE HOSPITAL
Tratamiento no esteacuteril Faacutermacos de uso psiquiaacutetrico
TRATAMIENTO DE EFLUENTES
Ben
zotri
azole
OP2E
O
Eth
ylpa
rabe
n
Pro
pylpar
aben
BPA
OP
Con
cen
tration
(micro
g L
-1)
0
2
4
6
8
10
20
30
40
50
60
RESULTADOS AGUAS RESIDUALES DE HOSPITAL
Tratamiento no esteacuteril Compuestos disruptores endocrinos
70 eliminacioacute
TRATAMIENTO DE EFLUENTES
Famiacutelia faacutermacos Tratamiento esteacuteril Tratamiento no esteacuteril
Carga inicial (microg)
Eliminacioacuten ()
Carga inicial (microg)
Eliminacioacute ()
Analgegravesics 1475 180 993 1511 179 988 Antibiogravetics 569 69 861 239 28 908 Cafeiumlna 757 92 79 1490 177 384 EDC 124 15 813 704 84 744 Iopromida 1046 128 755 4197 498 340 Altres fagravermacs 557 68 862 177 21 863 Psiquiagravetrics 3658 447 937 108 13 954 Cantidad total 8185 100 832 8427 100 533
Tratamiento adecuado para degradar faacutermacos en efluents de hospital
Siguiente objetivo Tratamiento en continuo de efluentes
RESULTADOS AGUAS RESIDUALES DE HOSPITAL
TRATAMIENTO DE EFLUENTES
Fungal inoculated (I)
34 Non-sterile continuous treatments of ROC and VHW
Non-inoculated (NI)
Non-sterile continuous
treatments of real effluents
VHW treatment
(
) Glucose concentration
(
) COD
(
) Laccase activity
(darr) Fungal biomass partial renovation
(mdash) Glucose addition rate
2 HRT studied
Decrease in laccase activity even with partial biomass renovation
Fungal inoculated (I)
Casas et al 2013 Env Technol 34 113
Glucose 026 g g DCW d
Ammonium 12 mg g DCW d
No glucose accumulation
Need for nutrients
Previous studies in synthetic
media and sterile conditions
CRT
Blaacutenquez et al 2006 Water Res 40 1650
CRT 21 days
13 biomass renovation every 7 days
CRT of 15 days
34 Non-sterile continuous treatments of ROC and VHW
Marina Badia Fabregat December 5th 2014 PhD Thesis
Que es lo que sucede
Se muere el hongo aunque estamos renovando la
biomasa no hay suficiente hongo
No hay degradacioacuten
52
Marina Badia Fabregat December 5th 2014 PhD Thesis
VHW treatment (2)
34 Non-sterile continuous treatments of ROC and VHW
NH4+ addition
PhACs removal
Fungal inoculated (I)
Non-inoculated (NI)
(
) Wastewater (Influent)
(
) Reactor effluent
The analyses have
been performed by
34 Non-sterile continuous treatments of ROC and VHW
Microbial community assessment (DGGE)
Marina Badia Fabregat December 5th 2014 PhD Thesis
Time
34 Non-sterile continuous treatments of ROC and VHW
Trametes versicolor
Candida spp
Fusarium solani
Unknown
T versicolor survived until the end of the treatment
laccase activity is not a good indicator
ESCENARIOS DE GESTIOacuteN DE EFLUENTES DE HOSPITAL
EDAR
No eliminacioacuten
de faacutermacos
Dilucioacuten en
el efluente
urbano
Aguas
urbanas
Fong
No eliminacioacuten
de DQO
Hongo Aguas
urbanas
EDAR
HOSPITAL
Srsquoha comprovat la capacitat de T versicolor per degradar fagravermacs
Badiacutea-Fabregat et al 2014 Rodriacuteguez-Rodriacuteguez et al 2014 Cruz-Moratoacute et al 2013
Tractament en continu drsquoHWW amb T versicolor en reactor
Inconvenients al tractament drsquo
aiguumles drsquohospitals reals
- Necessitat drsquoaddicionar nutrients - Competegravencia amb bacteris
Possibles solucions Estrategravegies
- Pretractament de lrsquoefluent - Altres configuracions de reactors - Canvi en la font de carboni
Posada a punt del sistema TRH Relacioacute QRQL
Tractament en continu drsquoHWW amb T versicolor en reactor
Alternativa filtre percolador amb T versicolor pre-crescut sobre fusta
1 2 3
4
5
6
7
1 Tanc drsquoalimentacioacute 2 Tanc de mescla 3 Tanc drsquoeluents de
sortida 4 Bomba de recirculacioacute 5 Bioreactor 6 Entrada drsquoaire 7 Controlador de pH
TRH 3d
QL
QR
QL
Tractament en continu drsquoHWW amb T versicolor en reactor
Alternativa filtre percolador amb T versicolor pre-crescut sobre fusta
Desenvolupament processos
Efluent hospital
real (HWW)
Aiguumles residuals urbanes
(UWW)
Trametes versicolor
T versicolor crescut sobre fusta
Filtre percolador amb T versicolor crescut sobre fusta
Microalgues Degradacioacute a
escala Erlenmeyer Fotobioreactor FBR
Degradacioacute drsquohormones i fagravermacs per microalgues
bull Degradacioacute drsquohormones del digestat drsquoun DA dopat amb E2 i EE2 amb les algues S capricornutum i C reinhardtii creixement i degradacioacute
No efecte togravexic de les hormones sobre les algues
Utilitzacioacute de digestat de llots per creixer
S capricornutum
S capricornutum
Selenastrum
capricornutum
Chlamydomonas
reinhardtii
E2 () EE2 () E2 () EE2 ()
24h 7d 24
h
7d 24h 7d 24
h
7d
B 47 88 30 60 89 100 26 100
C 2 46 0 41 27 86 6 71
G 91 100 27 95 98 100 28 76
Degradacioacute drsquohormones i fagravermacs per microalgues
bull Identificacioacute productes de degradacioacute drsquoE2 i EE2
bull Es detecten diferents productes de degradacioacute drsquoE2 i EE2 bull Majoritagraveriament productes de fotodegradacioacute bull Alguns directament relacionats amb la biodegradacioacute per part de les algues
E2 TP1 EE2 TP2
OH
HO
O
OH
HO
OH
Toilet sewage
1st settler (1m3)
2nd settler (1m3)
Wastewater pump
Wastewater PBR inlet
1
2
3
4
5
Algaebacteria consortia
Fotobioreactor de tractament
drsquo UrbanWW despres de
decantacioacute
Volum 1000L
Semiobert
Tubs plastic transparent
Tractament drsquoUrbanWW i eliminacioacute de PhACs en FBR
100L aigua del llac
Can Borrell Lake (StCugat)
900L U WW
Plagrave drsquooperacioacute del FBR
Tractament drsquoUWW i eliminacioacute de PhACs en FBR
Estat Estacionari - PhACs - Biodiversitat
303 mgL
265 mgL
155 mgL
Irradiacioacute solar darr Temperatura darr
TSSdarr Biomassa
pH augmenta amb lrsquoactivitat fotosintegravetica (consum CO2)
pH disminueix a la nit amb la respiracioacute
Tractament drsquoUWW i eliminacioacute de PhACs en FBR
pH
Entrada - COD=365 mgL - N-NH4
+=79 mgL - PT=17 mgL
COD N-NH4
+
PT
Paragravemetre Periacuteode I Periacuteode II Periacuteode III
DQO () 83 61 41
N-NH4+ () 86 99 80
PT () 54 89 75
Eliminacioacute de nutrients
Tractament drsquoUWW i eliminacioacute de PhACs en FBR
67
Napro
xen
Ibupro
fen
Aceta
min
ophen
Salic
ylic
acid
Keto
pro
fen
Azithro
myc
in
Cip
rofloxacin
Ofloxacin
Ery
thro
myc
in
Hyd
rochlo
roth
iazid
e
Furo
sem
ide
Codein
e
Lora
zepam
Ate
nolo
l
Dilt
iazem
Alp
razola
m
Paro
xetine
Co
nce
ntr
atio
n (
ngL
)
0
2000
4000
6000
8000
10000
12000
24000
30000
36000
42000
48000
54000
60000
Outlet
Inlet
Napro
xe
n
Ibupro
fen
Ace
tam
inophen
Salic
ylic
acid
Keto
pro
fen
Azithro
myc
in
Cip
rofloxa
cin
Ofloxa
cin
Ery
thro
myc
in
Hyd
roch
loro
thia
zid
e
Furo
se
mid
e
Codein
e
Lora
zepam
Ate
nolo
l
Dilt
iazem
Alp
razola
m
Paro
xe
tine
Concentr
ation (
ngL
)
0
2000
4000
6000
8000
10000
12000
24000
30000
36000
42000
48000
54000
60000
Outlet
Inlet
Antiinflamatoris Eliminacioacute gt85
Antibiogravetics Eliminacioacute gt 67
Antidepressius Eliminacioacute gt87
β-bloquejants Eliminacioacute gt86
Altres (ngL) Diuregravetics gt44 Bloquejants de canal lent gt72
Concentratioacute PhACs entrada
Concentratioacute PhACs sortida
TRH=8 d Estat estacionari
TRH=12 d Estat estacionari
48-54 μgL
24-54 μgL
4-10 μgL
2-4 μgL
4-6 μgL
ngL
ngL
8-10 μgL
4-10 μgL
ngL
ngL
PhACs
Tractament drsquoUWW i
eliminacioacute de PhACs en FBR
Valoritzacioacute de biomassa algal mitjanccedilant pretractament enzimagravetic i DA
Digestion time (days)
0 10 20 30 40 50
Meth
ane
yie
ld (
mL C
H4g
VS
)
0
50
100
150
200
250
Time (d) vs Microalgal control
Time (d) vs T control
Time (d) vs Cellulase
Time (d) vs Mix
Mix enzimagravetic Celmiddotlulasa
Biomassa microalgal + Control
Mix enzimagravetic 217 mL CH4g VS
Celmiddotlulasa 203 mL CH4g VS
Microalgues 188 mL CH4g VS
Mix enzimagravetic millora la produccioacute de metagrave
Brou fuacutengic + microalgues Control de brou fuacutengic
Lacasa + microalgues biomassa microalgal Control de lacasa
Brou fuacutengic 210 mL CH4
Lacasa 40 mL CH4
Produccioacute de biogas amb enzims no especiacutefics
Microalgues 38 mL CH4
Produccioacute de biogas amb enzims especiacutefics
Brou fuacutengic millora la produccioacute de metagrave
Projecte de colmiddotlaboracioacute entre el Consorci per a la Gestioacute de Residus del Valles Oriental i el grup de recerca Biorem UAB (2014SGR476) dins del
marc del programa de Doctorats Industrials de la Generalitat de Catalunya
Bioremediacioacute ldquoin siturdquo drsquoaquumliacutefers contaminats per compostos
organoclorats
Projecte de colmiddotlaboracioacute entre Litoclean i el grup de recerca Biorem UAB (2014SGR476) dins del marc del programa de Doctorats
Industrials de la Generalitat de Catalunya
Decloracioacute drsquoorganoclorats mitjanccedilant bacteris dehalorespiradors
1 Tecnologia consolidada amb centenars de casos drsquoaplicacioacute amb egravexit 2 Transformacioacute de productes organoclorats togravexics a innocus 3 Compatible amb altres megravetodes de remediacioacute 4 Disminucioacute del temps de remediacioacute de lrsquoaquumliacutefer i costos associats 5 Tecnologia meacutes econogravemica que tractaments fisico-quiacutemics 6 Potencialment pot eliminar els cloroalcans a concentracions le 0005 mgL 7 Percepcioacute social
PRINCIPALS AVANTATGES BIOREMEDIACIOacute
o Marc del projecte
Aplicacioacute de metodologies de Bioremediacioacute per via anaerogravebia en tres
emplaccedilaments afectats per la presencia de compostos organoclorats Cada un drsquoaquests tres emplaccedilaments constaragrave de les seguumlents fases
bull Fase 1 anagravelisis al laboratori a) Caracteritzacioacute de lrsquoemplaccedilament b) Assaig de laboratori Microcosmos
bull Fase 2 assaig in-situ
o Fase drsquoimplantacioacute A partir dels resultats obtinguts aplicacioacute de metodologia a lrsquoemplaccedilament estudiat per part de Litoclean
PCE TCE cis DCE
Caracteriacutestiques de lrsquoemplaccedilament
bull Emplaccedilament contaminat per un abocament controlat i finit de Percloretilegrave (PCE) en una parcelmiddotla amb activitat industrial
bull Respiren compostos orgagravenics clorats i els transformen a molegravecules menys clorades
bull Anaerobis estrictes bull Es poden trobar als aquumliacutefers contaminats bull El grup Biorem UAB (2014SGR476) disposa de diferents liacutenies de cultius de
bacteris decloradors amb capacitat per detoxificar un ampli ventall drsquoorganoclorats
bull Trueba-Santiso et al 2017 Sci
Total Environ 581-582 pp 640-
648
bull Mortan et al 2017 J Hazard
Mat In press
Dhg Dehalogenimonas
Dhc Dehalococcoides
Dhb Dehalobacterium
Diclorometagrave Agravecid acegravetic Agravecid fogravermic
+ Dhb
C C
H
H
H
H
Etegrave
C C
Cl
H
Cl
H
C C
H
Cl
Cl
H
C C
H
H
H
Cl
cis- i trans- DCE VC
Dhc Dhc
Dhc
C C
Cl
Cl
Cl
H
TCE
C C
C lC l
C l C l
P C E
Dhc
PCE
C
Cl
Cl
C
Cl
Cl
H H C
Cl
Cl
C
Cl
H
H H
1122-TeCA 112-TCA
Dhg Dhg
Abiogravetic
CC
HCl
HCl
HH
12-DCA
Dhg
12-DCA
Bacteris dehalorespiradors
Les poblacions bacterianes
autogravectones poden transformar els
contaminants fins a compostos innocus
Les condicions drsquoaquests aquumliacutefers soacuten adequades per
eliminar els compostos
organoclorats amb bacteris
dehalorespiradors
1 Anagravelisi dels paragravemetres
de camp
Bioestimulacioacute
2 Deteccioacute de lrsquoactivitat
decloradora
Atenuacioacute natural
monitoritzada
Bioaugmentacioacute Fase
2
Pregunta 1a Pregunta 2a
La poblacioacute bacteriana a lrsquoaquumliacutefer
eacutes suficient per completar el proceacutes de descontaminacioacute de forma natural
Pregunta 3a
Fase 1
Cultius anaerobis i anagravelisi de metabogravelits
Mostreig drsquoaigua del pou amb
sediments fins
Preparacioacute dels cultius en cambra
anaerogravebia
Incubacioacute dels cultius en cambra
climatitzada
Anagravelisi de metabogravelits per
cromatografia de gasos Mostres de
laquumliacutefer +
Substrat orgagravenic (candidats per
bioestimulacioacute)
1 Nomeacutes mostra 2 + Metanol i etanol 3 + Producte comercial 4 + Lactat
Concentracioacute de cloroetens
2 Deteccioacute de lrsquoactivitat decloradora
Fase 1
La biodegradacioacute eacutes completa (etegrave)
La bioestimulacioacute eacutes efectiva
La decloracioacute meacutes ragravepida eacutes amb lactat
PCE
TCE
cis- DCE
CV Etegrave
trans- DCE
0
5
10
15
20
25
30
35
0 50 100 150 200
Co
nce
ntr
atio
n (
microM
)
Day
0
2
4
6
8
10
0 50 100 150 200
Day
Mostra aigua nomeacutes (control)
Mostra aigua + etanol metanol
Mostra aigua + producte comercial
Mostra aigua + lactat
Resultats per a un pou
Cultius anaerobis i anagravelisi de metabogravelits
Fase 1
0
5
10
15
20
25
30
35
0 50 100 150 200Day
+ TCE
0
10
20
30
40
50
60
70
0 50 100 150 200
Day
+ TCE
2 Deteccioacute de lrsquoactivitat decloradora
TCE
cis-DCE
trans-DCE
Cloruro de vinilo Etileno
CC
Cl
Cl Cl
Cl
PCE
CC
Cl
H H
Cl
CC
H
ClH
Cl
CC
Cl
H
H
H
CC
H
H H
H
CC
Cl
Cl H
Cl
Deteccioacute i identificacioacute dels bacteris i enzims responsables de la degradacioacute completa
Tegravecniques moleculars (PCR)
Fase 1
Dehalobacter Desulforomonas
Sulfurospirillum Geobacter Desulfitobacterium
Desulfitobacterium
Dehalococcoides
pceA
tceA tceA bvcA
vcrA
2 Deteccioacute de lrsquoactivitat decloradora
Clorur de
vinil
Etegrave
Ma
rca
do
r
C+
Dh
c
Pou
C-
Dh
c
Assaig in situ per BIOESTIMULACIOacute
Fase 2
Injeccioacute i monitoritzacioacute bull Injeccioacute drsquoestimulant segons
conclusions de lrsquoassaig de laboratori (Lactat comercial) en les concentracions de diseny
bull Injeccioacute de traccedilador (fluoresceiumlna)
PCE TCE
cis-DCE
trans-DCE
CV Ethene 0
5
10
15
20
25
30
-1 19 39 59 79
Co
nce
ntr
atio
n (
mg
L)
Day
Chlorinated ethenes Lactate and fermenting products
Well PZ-1
Lactate Pyruvate
Acetate Formate
Potencial Redox
0
1
2
3
4
5
-1 19 39 59 79
Co
nce
ntr
atio
n (
mg
L)
Day
0
500
1000
1500
2000
2500
-1 19 39 59 79Day
0
10000
20000
30000
40000
50000
60000
70000
-1 19 39 59 79Day
-100
0
100
200
300
400
500
-1 19 39 59 79
OR
P (
mV
)
Day
PZ2
82
Chlorinated ethenes Lactate and fermenting products
Well PZ-2
Direct injection of lactate (MW-PZ2) Monitoring Wells PZ2 PZ1 PZ3 MW6 PZ22 PZ6 and ProfA
Conclusions de la Fase 2 (assaig in situ)
Els resultats de la Fase 1 soacuten vagravelids per decidir quin tractament de bioremediacioacute seguir a la Fase 2
El lactat estimula la degradacioacute
bull Augmenta la velocitat de decloracioacute bull Proporciona acetat i hidrogen als bacteris bull Consumeix lrsquooxigen present bull Disminueix el potencial redox
Es confirma la presegravencia de bacteris dehalorespiradors autogravectons i actius
Es detecta degradacioacute de PCE i transformacioacute a compostos menys clorats
A partir dels resultats obtinguts durant les dues fases es dissenyaragrave i es proposaragrave lrsquoexecucioacute drsquoun proceacutes de bioremediacioacute anaerogravebia estimulada aplicant la metodologia establerta
84
Gragravecies
Grup de recerca BioremUAB (teresavicentuabcat)
APLICACIOacuteN DEL PROCESO DE DECOLORACIOacuteN A DIFERENTES COLORANTES
RESULTADOS DE DEGRADACIOacuteN DE LOS COLORANTES AacuteCIDOS
Colorante Lanasyn Grey
(Azo complejo metaacutelico)
Alizarin Red S
(Antraquinoacutenico)
Acid Fuchsin
(Triarilmetano)
Decoloracioacuten 796 938 9998
Reduccioacuten Toxicidad 12 12 19
O
N
NH
C OEt
O
N
S
O
MeO
O
C
O
OEt
NH R
H+
Cr3+
N
N
R
OO
S O
O
Me
O
O
OH
SO3Na
NH2
SO3
C
H3C
H2N
NaO3S
NH2
SO3Na
DEGRADACIOacuteN DE COLORANTES TEXTILES
ESTUDI DEL PROCEacuteS DEGRADACIOacute DE COLORANTS TEgraveXTILS AMB EL FONG Trametes versicolor
COLORANT Trametes versicolor ENZIM 1210 UL
Nom comuacute Classificacioacute quiacutemica Decoloracioacute
24 i 100 h
Decoloracioacute
24h
Acid Fuchsin Trifenilmetagrave 98-99 28
Acid Green 16 Trifenilmetagrave 90-99 60 gt
24h
Alizarin Red S Antraquinogravenic 92-94 84
Amino Black 10 Diazo 96-99 93
Azocarmine B Quinoneimine 90-99 84
Basic Fuchsin Trifenilmetagrave 12-40 18
Brilliant Green 1 Trifenilmetagrave 55-93 90
Brilliant Green 20 Trifenilmetagrave 76-78 90
Burdeos Lanset B (mescla) 83-88 67
Gris Lanaset G (mescla) 92-98 35
Pardo Lanaset B (mescla) 64-81 60
Lanasyn Grey G Metagravelmiddotlic azoic 72-87 49
Methylene Blue Tiazina 14-28 37
Naphtol Yellow S Nitro 8-50-92 (240h) 0
Orange G Azo 97-99 87
Desactivacioacute enzimagravetica
DEGRADACIOacute DE COLORANTS comparacioacute fong vs enzim lacasa
Biodegradacioacute drsquoaltres famiacutelies de colorants
2D Graph 3
Tems (h)
0 20 40 60 80 100 120
Co
nc
en
tra
cioacute
co
lor
(mg
L)
0
20
40
60
80
100
120
140
160
Ac
tivit
at
(UL
)
0
20
40
60
80
100
120
140
Temps GLG (h) vs GLG (mgl)
Temps OG (h) vs OG (mgl)
Temps AF (h) vs AF (mgl)
Temps GLG-2 (h) vs GLG-2 (mgl)
Temps GLG (h) vs Activitat GLG (UA)
Temps OG (h) vs Activitat OG (UA)
Temps ARS (h) vs Activitat ARS (UA)
Temps GLG-2 (h) vs Activitat GLG-2 (UA) Temps ARS (h) vs ASR (mgl)
Temps AF (h) vs Activitat AF (UA)
DISCONTINUS REPETITS 24 hores
Gris Lanaset G co = 1556 mgL 946 decol
Orange G co = 1509 mgL 974 decol
Alizarin Red S co = 1425 mgL 874 decol
Acid Fuchsin co = 1370 mgL 982 decol
Gris Lanaset G co = 732 mgL 776 decol
Productes de degradacioacute del metabolisme del
fong per diferents famiacutelies de colorants
10 9 8 7 6 5 4 3 2 1 0 ppmLongitud dona (nm)
350 400 450 500 550 600 650
Absorb
agravencia
00
02
04
06
08
10
Temps 0 min
Temps 8 min
Temps 30 min
Temps 60 min
Temps 2h
Temps 4h
Temps 24h
0 min
4 h
24 h
60 min
2 h
30 min
8 min
N(CH2CH3)2
N(CH2CH3)2
BG1
CO2HCO2H
N(CH2CH3)2
CH3CHO
CH3CH(OH)2
CH3CO2H
NH(CH3CH2)2
+
SO4H-
Brilliant Green 1
N(CH2CH3)2
N(CH2CH3)2
BG1
CO2HCO2H
N(CH2CH3)2
CH3CHO
CH3CH(OH)2
CH3CO2H
NH(CH3CH2)2
+
SO4H-
N(CH2CH3)2
N(CH2CH3)2
BG1
CO2HCO2H
N(CH2CH3)2
CH3CHO
CH3CH(OH)2
CH3CO2H
NH(CH3CH2)2
+
SO4H-
NH(CH2CH3)2 + +
EL FONG EacuteS CAPACcedil DE DEGRADAR AgraveCID BENZOIC en 24 hores
H-RMN en liacutenea
Orange G
NH2CH2N
NH2
No subproductes
Acid Fuchsin
WRF
Citocromo P450
2 Lacasas
Lignina peroxidasa
Peroxidasa versaacutetil
MnP
1 Pero
xidasas
Enzimas modificadoras de lignina
Trametes versicolor
Enzimas extracelulares Enzimas intracelulares
Hidroxilacioacuten
Epoxidacioacuten
Reduccioacuten Desalquilacioacuten
Oxigenacioacuten
Ruptura C-C
Desmetilacioacuten
Hidroxilacioacuten Dipolimerizacioacuten fenoles
Oxidacioacuten alcoholes
El mecanismo de degradacioacuten de algunos contaminantes no esta ligado a la produccioacuten de los enzimas extracelulares sino al sistema intracelular Cytocromo P450 monooxigenasa
Identificacioacuten gen cyt P450 en P chrysosporium 1997 y en T versicolor 2002
Objetivo desarrollo de proceso
Reactor fludizado por pulsos de aire
Fong en forma de pegravelmiddotlets Biomassa fluiumlditzada per polsos drsquoaire Tordf ograveptima fong 25ordmC pH ograveptim fong 45 Nutrients (CN) y micronutrients Avaluacioacute activitat fuacutengica enzim lacasa Condicions esterils
Temps (d)
0 5 10 15 20
Glu
cosa
(gl)
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
Laca
sa (
UA
l)
0
250
500
750
1000
1250
1500
1750
2000
2250
Reducc
ioacute d
e c
olo
r (
)
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
Glucosa
Lacasa
Reduccioacute de color
TRH (h)
0 20 40 60 80 100 120
mg G
LG e
limin
ats
lmiddoth
0
5
10
15
20
25
30
Experimental
Normativa
Efecte del TRH
TRH 48 h
Temps (d)
0 5 10 15 20 25 30 35 40 45
Glu
cosa
(gl)
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
Laca
sa (
UA
l)
0
250
500
750
1000
1250
1500
1750
2000
2250
Reducc
ioacute d
e c
olo
r (
)
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
Glucosa
Lacasa
Reduccioacute de color
0
20
40
60
80
100
0 7 14 21 28 35 42 49 56 63P
erc
en
tatg
e d
e b
iom
as
sa
()
Temps (d)
gt42 dies
35 dies
28 dies
21 dies
14 dies
7 dies
0 dies
Estrategravegia purga i renovacioacute 13 de la
biomassa cada 7 dies
TRC 21 dies
decoloracions gt 90
distribucioacute drsquoedats constant
82 biomassa amb lt28 dies
Pegraverdua morfologiacutea dels pegravelmiddotlets lisis celmiddotlular
Tiempo (d)0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110
Glu
cosa
(gl)
0
1
2
3
4
5
6
7
8
Laca
sa (
UA
l)
0
500
1000
1500
2000
2500
3000
3500
4000
4500
5000
5500
Reducc
ioacuten d
e c
olo
r (
)
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
10068 525 59 72 4848
- Renovar la biomassa - Ni macro ni micronutrients - Glucosa qualitat industrial - Colorant no estegraveril
Formulacioacute del medi de cultiu
Seleccioacute del bioreactor
Escalat
Escalat de la produccioacute de biomassa
Produccioacute de pegravelmiddotlets clagravessica
Coll drsquoampolla
Cost medi (extracte de malta)
Limitacioacute en la produccioacute a escala Erlenmeyer
Objectius
Morfologia en forma de pelmiddotlets
Mida plusmn 3mm
Pasos experimentals
40 x
Biomassa gt 3 g DCWmiddotl-1
Morfologia adequada
280
598 0
50
100
150
200
250
300
Malt extract Defined medium
Co
st (
euromiddotK
g-1) Reduccioacute de cost 98
Escalat de la produccioacute de biomassa
La enzima lacasa es uno de los principales
catalizadores de la biodegradacioacuten pero no el uacutenico
responsable
El hongo degrada casi todos los colorantes
(algunos si estan en concentraciones subtoacutexicas)
La monitorizacioacuten de la produccioacuten enzimaacutetica y
consumo de glucosa son buenos indicadores de la
actividad metaboacutelica del hongo hay que
suministrar nutrientes para mantener la actividad
enzimaacutetica
El hongo puede degradar metabolitos resultantes
de la degradacioacuten que el enzima lacasa no puede
degradar
Algunas conclusiones
Porque utilizar microorganismos y no enzimas
si es mucho mas facil dosificar enzimas
los efluentes a tratar (liacutequidos o soacutelidos) contienen
una mezcla muy compleja de contaminantes no
podemos optimizar ni el enzima ni las condiciones
es difiacutecil que un enzima pueda degradar todos los
contaminantes presentes
en muchos casos los enzimas solo realizan un paso
de la transformacioacuten y se pueden formar TPs toacutexicos
o no biodegradables
el microorganismo es un sistema multienzimaacutetico
2010 20151985 1990 1995 2000 2005
Cronograma de los trabajos publicados en relacioacuten a biodegradacioacuten de contaminantes por hongos en medio liacutequido
Contaminantes emergentes
Pesticidas (DDT amp DDE)
PCBs HAPs Disolventes clorados
AR de produccioacuten Aceite de oliva
AR de la induacutestria del papel
Retardantes de llama (Bromados)
Faacutermacos
Filtros solares UV
Deteccioacuten faacutermacos en medio ambient
Colorantes sinteacuteticos Explosivos
TNT y nitroglicerina
AR de la industria textil
ASPECTOS GENERALES
A que se llama contaminantes emergentes
Productos considerados contaminantes actualmente pero no en el pasado presentes de forma constante en el medio ambiente a bajas concentraciones provocando problemas en el ecosistema y pendientes de ser regulados en un futuro proacuteximo
Entre ellos se incluyen los faacutermacos drogas de abuso productos asociados a la higiene y cuidado corporal retardantes de llama plaguicidashellip Caracteriacutesticas
alto consumo acumulacioacuten en el medio y organismos potencial disruptor endocrino toxicidadhellip
DEGRADACIOacuteN DE CONTAMINANTES EMERGENTES
EDAR
Mezcla de ldquocontaminantes emergentesrdquo
metabolitos
substancias conjugadas
EXCRECIOacuteNVERTIDO
Retenidos en los lodos
inalterados
transformados
Mineralizados
Transformados
Inalterados
Presencia en aguas subterraneas superficiales y
sedimentos
Presencia en suelos
efluente
influente
DEGRADACIOacuteN DE CONTAMINANTES EMERGENTES
bull 2005 la mayoriacutea de estudios realizados se centran en ndash Puesta a punto de meacutetodos analiacuteticos
ndash Deteccioacuten en aguas superficiales y subterraacuteneas
ndash Deteccioacuten en sistemas de tratamiento convencionales (EDARs)
ndash Deteccioacuten en efluentes de hospitales
bull Algunos estudios de degradacioacuten por bacterias en efluentes
bull Escasos (ninguno) estudios de degradacioacuten en lodos
DEGRADACIOacuteN DE CONTAMINANTES EMERGENTES
HONGOS
Cual es el principal problema que presenta estudiar su degradacioacuten
Las bajas concentraciones en que se encuentran y el
hecho de estar en matrices muy complejas dificulta
su deteccioacuten y cuantificacioacuten
Aplicacioacuten en matrices liquidas y soacutelidas
Matrices liacutequidas
Aguas residuales de hospital
Aguas residuales de la Vila Universitaria
Concentrado de un proceso de membranas
Aguas de un hospital veterinario
Matrices solidas
Lodos de depuradoras urbanas
Lodos de reactor MBR
37 Verlicchi et al J hydrology 2010 also WST 2010
erythromycin (antibiotic)
Iopromide (ICM)
ifosfamide (cytostatic)
Ibuprofen (analgesic)
Glucose
Therapeutic classes contrast media (ICM) heavy metals in a hospital effluentndash Comparison with an urban effluent
Hospital effluent Mean value
Urban effluent Mean value
Degradacioacuten de faacutermacos modelo e identificacioacuten de productos de transformacioacuten en condiciones esteacuteriles
Nos permite demostrar que el hongo es
el responsable de la degradacioacuten
Tratamiento de efluentes reales en condiciones no esteacuteriles Cuantificacioacuten de la eliminacioacuten de faacutermacos y ecotoxicidad
Tratamiento de efluentes por hongos Degradacioacuten de faacutermacos
38
EXPERIMENTOS IN VIVO PARA CUANTIFICAR DEGRADACIOacuteN
EXPERIMENTOS PARA DETERMINAR EL PAPEL DE LOS ENZIMAS
- In vitro Lacasa comercial
- In vivo Inhibidores del citocrom P450 (1-aminobenzotriazole)
ESTUDIO DE LA TOXICIDAD (Microtox regTest )
- Bacteria bioluminescente V ficheri
- EC50 a los 15 min Concentracioacuten que disminuye la luz emitida por la bacteria al 50
- Cuanto mas alta sea la EC50 menor es la toxicidad
ANAgraveLISIS DE FAgraveRMACOS EXTRACCIOacuteN EN FASE SOacuteLIDA i HPLC
IDENTIFICACIOacuteN DE SUBPRODUCTOS Servei RMN-UAB
(Medio + contaminante) (Medio + contaminante+ hongo inactivado)
Adsorcioacuten Degradacioacuten miacutenima
DEGRADACIOacuteN DE FAacuteRMACOS INDIVIDUALES
EC50
50
Cultiu en placa
Inoculacioacute dels Erlenmeyers
per a lrsquoobtencioacute de miceliObtencioacute del miceli
Homogeneiumltzacioacute amb NaCl 08 11 (vv)
Solucioacute stock de miceli
Inoculacioacute dels Erlenmeyers per lrsquoobtencioacute de pegravelmiddotletsObtencioacute de pegravelmiddotlets
Solucioacute stock de pegravelmiddotlets
7 dies6 dies
5 dies
inogravecul
Inoculacioacute del reactor
Cultiu en placa
Inoculacioacute dels Erlenmeyers
per a lrsquoobtencioacute de miceliObtencioacute del miceli
Homogeneiumltzacioacute amb NaCl 08 11 (vv)
Solucioacute stock de miceli
Inoculacioacute dels Erlenmeyers per lrsquoobtencioacute de pegravelmiddotletsObtencioacute de pegravelmiddotlets
Solucioacute stock de pegravelmiddotlets
7 dies6 dies
5 dies
inogravecul
Inoculacioacute del reactor
Cultiu en placa
Inoculacioacute dels Erlenmeyers
per a lrsquoobtencioacute de miceliObtencioacute del miceli
Homogeneiumltzacioacute amb NaCl 08 11 (vv)
Solucioacute stock de miceli
Inoculacioacute dels Erlenmeyers per lrsquoobtencioacute de pegravelmiddotletsObtencioacute de pegravelmiddotlets
Solucioacute stock de pegravelmiddotlets
7 dies6 dies
5 dies
inogravecul
Inoculacioacute del reactor
Cultiu en placa
Inoculacioacute dels Erlenmeyers
per a lrsquoobtencioacute de miceliObtencioacute del miceli
Homogeneiumltzacioacute amb NaCl 08 11 (vv)
Solucioacute stock de miceli
Inoculacioacute dels Erlenmeyers per lrsquoobtencioacute de pegravelmiddotletsObtencioacute de pegravelmiddotlets
Solucioacute stock de pegravelmiddotlets
7 dies6 dies
5 dies
inogravecul
Inoculacioacute del reactor
Cultiu en placa
Inoculacioacute dels Erlenmeyers
per a lrsquoobtencioacute de miceliObtencioacute del miceli
Homogeneiumltzacioacute amb NaCl 08 11 (vv)
Solucioacute stock de miceli
Inoculacioacute dels Erlenmeyers per lrsquoobtencioacute de pegravelmiddotletsObtencioacute de pegravelmiddotlets
Solucioacute stock de pegravelmiddotlets
7 dies6 dies
5 dies
inogravecul
Inoculacioacute del reactor
Cultiu en placa
Inoculacioacute dels Erlenmeyers
per a lrsquoobtencioacute de miceliObtencioacute del miceli
Homogeneiumltzacioacute amb NaCl 08 11 (vv)
Solucioacute stock de miceli
Inoculacioacute dels Erlenmeyers per lrsquoobtencioacute de pegravelmiddotletsObtencioacute de pegravelmiddotlets
Solucioacute stock de pegravelmiddotlets
7 dies6 dies
5 dies
inogravecul
Inoculacioacute del reactor
Control abioacutetico Control inactivado Experimental (Medio + contaminante+hongo activo)
Idaea-CSIC ICRA
Ketoprofeno
Eliminacioacute del 100
Metabolits hidroxilats
Perfil de concentracioacute de subproductes del ketoprofen
DEGRADACIOacuteN DE FAacuteRMACOS MODELO
IOPROMIDE degradation in Erlenmeyer flasks by
T versicolor pellets Time course degradation of Iopromide
added at approximately 12 mg L-1 Symbols non-inoculated controls ()
experimental cultures () heat-killed
controls () glucose () and laccase
activity (loz)
62 degradation is
observed after 7days of
exposure and remains
constant until the end of
the experiment
Toxicity by Microtox bioassay
Time EC50 ()
Non-biotic control 2
15min 2
8h 1
1d 43
4d 66
7d 87
12d 110
High toxicity at initial time
(EC50 2) Toxicity decreases
over time
Gros et al 2014 Water Research
Degradacioacuten de farmacos en aguas residuales
en bioreactor
CONDITIONS
Sterile effluent
No sterile
Batch
Continuous
Nutrients addition
Non-nutrients addition
Fluidized bed bioreactors 15
and 10 L
Air pulses
T versicolor in form of pellets
pH (45) and temperature (25ordmC)
control
MONITORING
Pharmaceuticals degradation
Acute toxicity (Microtox)
Laccase glucose etc
101
1-ep
oxyC
BZ
2-Hyd
roxy
CBZ
Cipro
floxa
cin
50
100
150
200
250
Inicial
15 min
6 h
1 d
2 d
5 d
8 d
Cef
alex
in
Ibup
rofe
n
Aceta
minop
hen
Azitro
micin
1
2
3
4
Ketop
rofe
n
Propr
anolol
Cita
lopr
am
Car
bamaz
epine
Acridon
e
Con
cen
tracioacute
(micro
g L
-1)
000
003
006
009
012
RESULTADOS AGUAS RESIDUALES URBANAS (Vila Universitaria de la UAB)
Tratamiento no esteril en batch
Eliminacioacuten completa del 70 de los faacutermacos detectados
Inicial
15 min
6 h
1 d
2 d
5 d
8 d
TRATAMIENTO DE EFLUENTES
Comparacioacuten de la eliminacioacuten de los faacutermacos por el
hongo versus lodos activados (bibliografia)
Grup Fagravermac Concentracioacute
(microg L-1)
Eliminacioacute estegraveril
()
Eliminacioacute no estegraveril
()
Eliminacioacute per llots activats
() Analgegravesics Acetaminofen 387 100 100 82-99
Ibuprofen 1261 100 100 82-99 Ketoprofen lt048 35 100 lt50 Codeina 002 100 - lt82 Antibiogravetics Azitromicin 431 - 100 lt40
Ciprofloxacin 8471 - 35 50-96 (adsorcioacute) Cefalexin 059 - -51 96 β-blockers Propanolol 006 - 100 59-70 Psiquiatrics Carbamazepina 07 -37 Augmenta lt20 Augmenta
1011- epoxy CBZ 755 100 79 - 2-Hydroxy CBZ 1638 46 100 -
Acridone 101 100 Augmenta - Citalopram 01 100 100 -
RESULTADOS AGUAS RESIDUALES URBANAS
TRATAMIENTO DE EFLUENTES
Porcentajes de eliminacioacuten superiores en el tratamiento por hongos
Problema cuantificacioacuten inicial de carbamazepina conjugacioacuten
Ace
tam
inop
hen
Ibup
rofen
Ket
opro
fen
Nap
roxe
n
Salicylic a
cid
Cod
eine
Phe
nazo
ne
Dex
amet
haso
ne
Diclofena
c
Piro
xica
m
Co
nce
ntr
atio
n (
microg
L-1
)
00
05
10
15
20
25
30
500
1000
1500
Initial
30 min
5 h
1 d
2 d
5 d
8 d
50
Tratamiento no esteacuteril Analgeacutesicos
RESULTADOS AGUAS RESIDUALES DE HOSPITAL
TRATAMIENTO DE EFLUENTES
46
Cipro
floxa
cin
Oflo
xacin
Clarit
hrom
ycin
Sulfam
etho
xazo
le
Azith
rom
ycin
Met
ronida
zole
Met
ronida
zole-O
H
Trim
etho
prim
Dim
etrid
azole
Ron
idaz
ole
Co
nce
ntr
atio
n (
microg
L-1
)
00
05
10
15
20
25
30
35
40
100
150
200
250
Initial
30 min
5 h
1 d
2 d
5 d
8 d
RESULTADOS AGUAS RESIDUALES DE HOSPITAL
Tratamiento no esteacuteril Antibioacuteticos
TRATAMIENTO DE EFLUENTES
101
1-ep
oxy
CBZ
2-Hyd
roxy
CBZ
Car
bam
azep
ine
Acr
idon
e
Lora
zepa
m
Cita
lopr
am
Ven
lafaxine
Pra
vast
atin
Olanz
apine
Ser
tralin
e
Fluox
etine
Par
oxet
ine
Co
nce
ntr
atio
n (
microg
L-1
)
000
025
050
075
100
400800
120016002000
Initial
30 min
5 h
1 d
2 d
5 d
8 d
RESULTADOS AGUAS RESIDUALES DE HOSPITAL
Tratamiento no esteacuteril Faacutermacos de uso psiquiaacutetrico
TRATAMIENTO DE EFLUENTES
Ben
zotri
azole
OP2E
O
Eth
ylpa
rabe
n
Pro
pylpar
aben
BPA
OP
Con
cen
tration
(micro
g L
-1)
0
2
4
6
8
10
20
30
40
50
60
RESULTADOS AGUAS RESIDUALES DE HOSPITAL
Tratamiento no esteacuteril Compuestos disruptores endocrinos
70 eliminacioacute
TRATAMIENTO DE EFLUENTES
Famiacutelia faacutermacos Tratamiento esteacuteril Tratamiento no esteacuteril
Carga inicial (microg)
Eliminacioacuten ()
Carga inicial (microg)
Eliminacioacute ()
Analgegravesics 1475 180 993 1511 179 988 Antibiogravetics 569 69 861 239 28 908 Cafeiumlna 757 92 79 1490 177 384 EDC 124 15 813 704 84 744 Iopromida 1046 128 755 4197 498 340 Altres fagravermacs 557 68 862 177 21 863 Psiquiagravetrics 3658 447 937 108 13 954 Cantidad total 8185 100 832 8427 100 533
Tratamiento adecuado para degradar faacutermacos en efluents de hospital
Siguiente objetivo Tratamiento en continuo de efluentes
RESULTADOS AGUAS RESIDUALES DE HOSPITAL
TRATAMIENTO DE EFLUENTES
Fungal inoculated (I)
34 Non-sterile continuous treatments of ROC and VHW
Non-inoculated (NI)
Non-sterile continuous
treatments of real effluents
VHW treatment
(
) Glucose concentration
(
) COD
(
) Laccase activity
(darr) Fungal biomass partial renovation
(mdash) Glucose addition rate
2 HRT studied
Decrease in laccase activity even with partial biomass renovation
Fungal inoculated (I)
Casas et al 2013 Env Technol 34 113
Glucose 026 g g DCW d
Ammonium 12 mg g DCW d
No glucose accumulation
Need for nutrients
Previous studies in synthetic
media and sterile conditions
CRT
Blaacutenquez et al 2006 Water Res 40 1650
CRT 21 days
13 biomass renovation every 7 days
CRT of 15 days
34 Non-sterile continuous treatments of ROC and VHW
Marina Badia Fabregat December 5th 2014 PhD Thesis
Que es lo que sucede
Se muere el hongo aunque estamos renovando la
biomasa no hay suficiente hongo
No hay degradacioacuten
52
Marina Badia Fabregat December 5th 2014 PhD Thesis
VHW treatment (2)
34 Non-sterile continuous treatments of ROC and VHW
NH4+ addition
PhACs removal
Fungal inoculated (I)
Non-inoculated (NI)
(
) Wastewater (Influent)
(
) Reactor effluent
The analyses have
been performed by
34 Non-sterile continuous treatments of ROC and VHW
Microbial community assessment (DGGE)
Marina Badia Fabregat December 5th 2014 PhD Thesis
Time
34 Non-sterile continuous treatments of ROC and VHW
Trametes versicolor
Candida spp
Fusarium solani
Unknown
T versicolor survived until the end of the treatment
laccase activity is not a good indicator
ESCENARIOS DE GESTIOacuteN DE EFLUENTES DE HOSPITAL
EDAR
No eliminacioacuten
de faacutermacos
Dilucioacuten en
el efluente
urbano
Aguas
urbanas
Fong
No eliminacioacuten
de DQO
Hongo Aguas
urbanas
EDAR
HOSPITAL
Srsquoha comprovat la capacitat de T versicolor per degradar fagravermacs
Badiacutea-Fabregat et al 2014 Rodriacuteguez-Rodriacuteguez et al 2014 Cruz-Moratoacute et al 2013
Tractament en continu drsquoHWW amb T versicolor en reactor
Inconvenients al tractament drsquo
aiguumles drsquohospitals reals
- Necessitat drsquoaddicionar nutrients - Competegravencia amb bacteris
Possibles solucions Estrategravegies
- Pretractament de lrsquoefluent - Altres configuracions de reactors - Canvi en la font de carboni
Posada a punt del sistema TRH Relacioacute QRQL
Tractament en continu drsquoHWW amb T versicolor en reactor
Alternativa filtre percolador amb T versicolor pre-crescut sobre fusta
1 2 3
4
5
6
7
1 Tanc drsquoalimentacioacute 2 Tanc de mescla 3 Tanc drsquoeluents de
sortida 4 Bomba de recirculacioacute 5 Bioreactor 6 Entrada drsquoaire 7 Controlador de pH
TRH 3d
QL
QR
QL
Tractament en continu drsquoHWW amb T versicolor en reactor
Alternativa filtre percolador amb T versicolor pre-crescut sobre fusta
Desenvolupament processos
Efluent hospital
real (HWW)
Aiguumles residuals urbanes
(UWW)
Trametes versicolor
T versicolor crescut sobre fusta
Filtre percolador amb T versicolor crescut sobre fusta
Microalgues Degradacioacute a
escala Erlenmeyer Fotobioreactor FBR
Degradacioacute drsquohormones i fagravermacs per microalgues
bull Degradacioacute drsquohormones del digestat drsquoun DA dopat amb E2 i EE2 amb les algues S capricornutum i C reinhardtii creixement i degradacioacute
No efecte togravexic de les hormones sobre les algues
Utilitzacioacute de digestat de llots per creixer
S capricornutum
S capricornutum
Selenastrum
capricornutum
Chlamydomonas
reinhardtii
E2 () EE2 () E2 () EE2 ()
24h 7d 24
h
7d 24h 7d 24
h
7d
B 47 88 30 60 89 100 26 100
C 2 46 0 41 27 86 6 71
G 91 100 27 95 98 100 28 76
Degradacioacute drsquohormones i fagravermacs per microalgues
bull Identificacioacute productes de degradacioacute drsquoE2 i EE2
bull Es detecten diferents productes de degradacioacute drsquoE2 i EE2 bull Majoritagraveriament productes de fotodegradacioacute bull Alguns directament relacionats amb la biodegradacioacute per part de les algues
E2 TP1 EE2 TP2
OH
HO
O
OH
HO
OH
Toilet sewage
1st settler (1m3)
2nd settler (1m3)
Wastewater pump
Wastewater PBR inlet
1
2
3
4
5
Algaebacteria consortia
Fotobioreactor de tractament
drsquo UrbanWW despres de
decantacioacute
Volum 1000L
Semiobert
Tubs plastic transparent
Tractament drsquoUrbanWW i eliminacioacute de PhACs en FBR
100L aigua del llac
Can Borrell Lake (StCugat)
900L U WW
Plagrave drsquooperacioacute del FBR
Tractament drsquoUWW i eliminacioacute de PhACs en FBR
Estat Estacionari - PhACs - Biodiversitat
303 mgL
265 mgL
155 mgL
Irradiacioacute solar darr Temperatura darr
TSSdarr Biomassa
pH augmenta amb lrsquoactivitat fotosintegravetica (consum CO2)
pH disminueix a la nit amb la respiracioacute
Tractament drsquoUWW i eliminacioacute de PhACs en FBR
pH
Entrada - COD=365 mgL - N-NH4
+=79 mgL - PT=17 mgL
COD N-NH4
+
PT
Paragravemetre Periacuteode I Periacuteode II Periacuteode III
DQO () 83 61 41
N-NH4+ () 86 99 80
PT () 54 89 75
Eliminacioacute de nutrients
Tractament drsquoUWW i eliminacioacute de PhACs en FBR
67
Napro
xen
Ibupro
fen
Aceta
min
ophen
Salic
ylic
acid
Keto
pro
fen
Azithro
myc
in
Cip
rofloxacin
Ofloxacin
Ery
thro
myc
in
Hyd
rochlo
roth
iazid
e
Furo
sem
ide
Codein
e
Lora
zepam
Ate
nolo
l
Dilt
iazem
Alp
razola
m
Paro
xetine
Co
nce
ntr
atio
n (
ngL
)
0
2000
4000
6000
8000
10000
12000
24000
30000
36000
42000
48000
54000
60000
Outlet
Inlet
Napro
xe
n
Ibupro
fen
Ace
tam
inophen
Salic
ylic
acid
Keto
pro
fen
Azithro
myc
in
Cip
rofloxa
cin
Ofloxa
cin
Ery
thro
myc
in
Hyd
roch
loro
thia
zid
e
Furo
se
mid
e
Codein
e
Lora
zepam
Ate
nolo
l
Dilt
iazem
Alp
razola
m
Paro
xe
tine
Concentr
ation (
ngL
)
0
2000
4000
6000
8000
10000
12000
24000
30000
36000
42000
48000
54000
60000
Outlet
Inlet
Antiinflamatoris Eliminacioacute gt85
Antibiogravetics Eliminacioacute gt 67
Antidepressius Eliminacioacute gt87
β-bloquejants Eliminacioacute gt86
Altres (ngL) Diuregravetics gt44 Bloquejants de canal lent gt72
Concentratioacute PhACs entrada
Concentratioacute PhACs sortida
TRH=8 d Estat estacionari
TRH=12 d Estat estacionari
48-54 μgL
24-54 μgL
4-10 μgL
2-4 μgL
4-6 μgL
ngL
ngL
8-10 μgL
4-10 μgL
ngL
ngL
PhACs
Tractament drsquoUWW i
eliminacioacute de PhACs en FBR
Valoritzacioacute de biomassa algal mitjanccedilant pretractament enzimagravetic i DA
Digestion time (days)
0 10 20 30 40 50
Meth
ane
yie
ld (
mL C
H4g
VS
)
0
50
100
150
200
250
Time (d) vs Microalgal control
Time (d) vs T control
Time (d) vs Cellulase
Time (d) vs Mix
Mix enzimagravetic Celmiddotlulasa
Biomassa microalgal + Control
Mix enzimagravetic 217 mL CH4g VS
Celmiddotlulasa 203 mL CH4g VS
Microalgues 188 mL CH4g VS
Mix enzimagravetic millora la produccioacute de metagrave
Brou fuacutengic + microalgues Control de brou fuacutengic
Lacasa + microalgues biomassa microalgal Control de lacasa
Brou fuacutengic 210 mL CH4
Lacasa 40 mL CH4
Produccioacute de biogas amb enzims no especiacutefics
Microalgues 38 mL CH4
Produccioacute de biogas amb enzims especiacutefics
Brou fuacutengic millora la produccioacute de metagrave
Projecte de colmiddotlaboracioacute entre el Consorci per a la Gestioacute de Residus del Valles Oriental i el grup de recerca Biorem UAB (2014SGR476) dins del
marc del programa de Doctorats Industrials de la Generalitat de Catalunya
Bioremediacioacute ldquoin siturdquo drsquoaquumliacutefers contaminats per compostos
organoclorats
Projecte de colmiddotlaboracioacute entre Litoclean i el grup de recerca Biorem UAB (2014SGR476) dins del marc del programa de Doctorats
Industrials de la Generalitat de Catalunya
Decloracioacute drsquoorganoclorats mitjanccedilant bacteris dehalorespiradors
1 Tecnologia consolidada amb centenars de casos drsquoaplicacioacute amb egravexit 2 Transformacioacute de productes organoclorats togravexics a innocus 3 Compatible amb altres megravetodes de remediacioacute 4 Disminucioacute del temps de remediacioacute de lrsquoaquumliacutefer i costos associats 5 Tecnologia meacutes econogravemica que tractaments fisico-quiacutemics 6 Potencialment pot eliminar els cloroalcans a concentracions le 0005 mgL 7 Percepcioacute social
PRINCIPALS AVANTATGES BIOREMEDIACIOacute
o Marc del projecte
Aplicacioacute de metodologies de Bioremediacioacute per via anaerogravebia en tres
emplaccedilaments afectats per la presencia de compostos organoclorats Cada un drsquoaquests tres emplaccedilaments constaragrave de les seguumlents fases
bull Fase 1 anagravelisis al laboratori a) Caracteritzacioacute de lrsquoemplaccedilament b) Assaig de laboratori Microcosmos
bull Fase 2 assaig in-situ
o Fase drsquoimplantacioacute A partir dels resultats obtinguts aplicacioacute de metodologia a lrsquoemplaccedilament estudiat per part de Litoclean
PCE TCE cis DCE
Caracteriacutestiques de lrsquoemplaccedilament
bull Emplaccedilament contaminat per un abocament controlat i finit de Percloretilegrave (PCE) en una parcelmiddotla amb activitat industrial
bull Respiren compostos orgagravenics clorats i els transformen a molegravecules menys clorades
bull Anaerobis estrictes bull Es poden trobar als aquumliacutefers contaminats bull El grup Biorem UAB (2014SGR476) disposa de diferents liacutenies de cultius de
bacteris decloradors amb capacitat per detoxificar un ampli ventall drsquoorganoclorats
bull Trueba-Santiso et al 2017 Sci
Total Environ 581-582 pp 640-
648
bull Mortan et al 2017 J Hazard
Mat In press
Dhg Dehalogenimonas
Dhc Dehalococcoides
Dhb Dehalobacterium
Diclorometagrave Agravecid acegravetic Agravecid fogravermic
+ Dhb
C C
H
H
H
H
Etegrave
C C
Cl
H
Cl
H
C C
H
Cl
Cl
H
C C
H
H
H
Cl
cis- i trans- DCE VC
Dhc Dhc
Dhc
C C
Cl
Cl
Cl
H
TCE
C C
C lC l
C l C l
P C E
Dhc
PCE
C
Cl
Cl
C
Cl
Cl
H H C
Cl
Cl
C
Cl
H
H H
1122-TeCA 112-TCA
Dhg Dhg
Abiogravetic
CC
HCl
HCl
HH
12-DCA
Dhg
12-DCA
Bacteris dehalorespiradors
Les poblacions bacterianes
autogravectones poden transformar els
contaminants fins a compostos innocus
Les condicions drsquoaquests aquumliacutefers soacuten adequades per
eliminar els compostos
organoclorats amb bacteris
dehalorespiradors
1 Anagravelisi dels paragravemetres
de camp
Bioestimulacioacute
2 Deteccioacute de lrsquoactivitat
decloradora
Atenuacioacute natural
monitoritzada
Bioaugmentacioacute Fase
2
Pregunta 1a Pregunta 2a
La poblacioacute bacteriana a lrsquoaquumliacutefer
eacutes suficient per completar el proceacutes de descontaminacioacute de forma natural
Pregunta 3a
Fase 1
Cultius anaerobis i anagravelisi de metabogravelits
Mostreig drsquoaigua del pou amb
sediments fins
Preparacioacute dels cultius en cambra
anaerogravebia
Incubacioacute dels cultius en cambra
climatitzada
Anagravelisi de metabogravelits per
cromatografia de gasos Mostres de
laquumliacutefer +
Substrat orgagravenic (candidats per
bioestimulacioacute)
1 Nomeacutes mostra 2 + Metanol i etanol 3 + Producte comercial 4 + Lactat
Concentracioacute de cloroetens
2 Deteccioacute de lrsquoactivitat decloradora
Fase 1
La biodegradacioacute eacutes completa (etegrave)
La bioestimulacioacute eacutes efectiva
La decloracioacute meacutes ragravepida eacutes amb lactat
PCE
TCE
cis- DCE
CV Etegrave
trans- DCE
0
5
10
15
20
25
30
35
0 50 100 150 200
Co
nce
ntr
atio
n (
microM
)
Day
0
2
4
6
8
10
0 50 100 150 200
Day
Mostra aigua nomeacutes (control)
Mostra aigua + etanol metanol
Mostra aigua + producte comercial
Mostra aigua + lactat
Resultats per a un pou
Cultius anaerobis i anagravelisi de metabogravelits
Fase 1
0
5
10
15
20
25
30
35
0 50 100 150 200Day
+ TCE
0
10
20
30
40
50
60
70
0 50 100 150 200
Day
+ TCE
2 Deteccioacute de lrsquoactivitat decloradora
TCE
cis-DCE
trans-DCE
Cloruro de vinilo Etileno
CC
Cl
Cl Cl
Cl
PCE
CC
Cl
H H
Cl
CC
H
ClH
Cl
CC
Cl
H
H
H
CC
H
H H
H
CC
Cl
Cl H
Cl
Deteccioacute i identificacioacute dels bacteris i enzims responsables de la degradacioacute completa
Tegravecniques moleculars (PCR)
Fase 1
Dehalobacter Desulforomonas
Sulfurospirillum Geobacter Desulfitobacterium
Desulfitobacterium
Dehalococcoides
pceA
tceA tceA bvcA
vcrA
2 Deteccioacute de lrsquoactivitat decloradora
Clorur de
vinil
Etegrave
Ma
rca
do
r
C+
Dh
c
Pou
C-
Dh
c
Assaig in situ per BIOESTIMULACIOacute
Fase 2
Injeccioacute i monitoritzacioacute bull Injeccioacute drsquoestimulant segons
conclusions de lrsquoassaig de laboratori (Lactat comercial) en les concentracions de diseny
bull Injeccioacute de traccedilador (fluoresceiumlna)
PCE TCE
cis-DCE
trans-DCE
CV Ethene 0
5
10
15
20
25
30
-1 19 39 59 79
Co
nce
ntr
atio
n (
mg
L)
Day
Chlorinated ethenes Lactate and fermenting products
Well PZ-1
Lactate Pyruvate
Acetate Formate
Potencial Redox
0
1
2
3
4
5
-1 19 39 59 79
Co
nce
ntr
atio
n (
mg
L)
Day
0
500
1000
1500
2000
2500
-1 19 39 59 79Day
0
10000
20000
30000
40000
50000
60000
70000
-1 19 39 59 79Day
-100
0
100
200
300
400
500
-1 19 39 59 79
OR
P (
mV
)
Day
PZ2
82
Chlorinated ethenes Lactate and fermenting products
Well PZ-2
Direct injection of lactate (MW-PZ2) Monitoring Wells PZ2 PZ1 PZ3 MW6 PZ22 PZ6 and ProfA
Conclusions de la Fase 2 (assaig in situ)
Els resultats de la Fase 1 soacuten vagravelids per decidir quin tractament de bioremediacioacute seguir a la Fase 2
El lactat estimula la degradacioacute
bull Augmenta la velocitat de decloracioacute bull Proporciona acetat i hidrogen als bacteris bull Consumeix lrsquooxigen present bull Disminueix el potencial redox
Es confirma la presegravencia de bacteris dehalorespiradors autogravectons i actius
Es detecta degradacioacute de PCE i transformacioacute a compostos menys clorats
A partir dels resultats obtinguts durant les dues fases es dissenyaragrave i es proposaragrave lrsquoexecucioacute drsquoun proceacutes de bioremediacioacute anaerogravebia estimulada aplicant la metodologia establerta
84
Gragravecies
Grup de recerca BioremUAB (teresavicentuabcat)
ESTUDI DEL PROCEacuteS DEGRADACIOacute DE COLORANTS TEgraveXTILS AMB EL FONG Trametes versicolor
COLORANT Trametes versicolor ENZIM 1210 UL
Nom comuacute Classificacioacute quiacutemica Decoloracioacute
24 i 100 h
Decoloracioacute
24h
Acid Fuchsin Trifenilmetagrave 98-99 28
Acid Green 16 Trifenilmetagrave 90-99 60 gt
24h
Alizarin Red S Antraquinogravenic 92-94 84
Amino Black 10 Diazo 96-99 93
Azocarmine B Quinoneimine 90-99 84
Basic Fuchsin Trifenilmetagrave 12-40 18
Brilliant Green 1 Trifenilmetagrave 55-93 90
Brilliant Green 20 Trifenilmetagrave 76-78 90
Burdeos Lanset B (mescla) 83-88 67
Gris Lanaset G (mescla) 92-98 35
Pardo Lanaset B (mescla) 64-81 60
Lanasyn Grey G Metagravelmiddotlic azoic 72-87 49
Methylene Blue Tiazina 14-28 37
Naphtol Yellow S Nitro 8-50-92 (240h) 0
Orange G Azo 97-99 87
Desactivacioacute enzimagravetica
DEGRADACIOacute DE COLORANTS comparacioacute fong vs enzim lacasa
Biodegradacioacute drsquoaltres famiacutelies de colorants
2D Graph 3
Tems (h)
0 20 40 60 80 100 120
Co
nc
en
tra
cioacute
co
lor
(mg
L)
0
20
40
60
80
100
120
140
160
Ac
tivit
at
(UL
)
0
20
40
60
80
100
120
140
Temps GLG (h) vs GLG (mgl)
Temps OG (h) vs OG (mgl)
Temps AF (h) vs AF (mgl)
Temps GLG-2 (h) vs GLG-2 (mgl)
Temps GLG (h) vs Activitat GLG (UA)
Temps OG (h) vs Activitat OG (UA)
Temps ARS (h) vs Activitat ARS (UA)
Temps GLG-2 (h) vs Activitat GLG-2 (UA) Temps ARS (h) vs ASR (mgl)
Temps AF (h) vs Activitat AF (UA)
DISCONTINUS REPETITS 24 hores
Gris Lanaset G co = 1556 mgL 946 decol
Orange G co = 1509 mgL 974 decol
Alizarin Red S co = 1425 mgL 874 decol
Acid Fuchsin co = 1370 mgL 982 decol
Gris Lanaset G co = 732 mgL 776 decol
Productes de degradacioacute del metabolisme del
fong per diferents famiacutelies de colorants
10 9 8 7 6 5 4 3 2 1 0 ppmLongitud dona (nm)
350 400 450 500 550 600 650
Absorb
agravencia
00
02
04
06
08
10
Temps 0 min
Temps 8 min
Temps 30 min
Temps 60 min
Temps 2h
Temps 4h
Temps 24h
0 min
4 h
24 h
60 min
2 h
30 min
8 min
N(CH2CH3)2
N(CH2CH3)2
BG1
CO2HCO2H
N(CH2CH3)2
CH3CHO
CH3CH(OH)2
CH3CO2H
NH(CH3CH2)2
+
SO4H-
Brilliant Green 1
N(CH2CH3)2
N(CH2CH3)2
BG1
CO2HCO2H
N(CH2CH3)2
CH3CHO
CH3CH(OH)2
CH3CO2H
NH(CH3CH2)2
+
SO4H-
N(CH2CH3)2
N(CH2CH3)2
BG1
CO2HCO2H
N(CH2CH3)2
CH3CHO
CH3CH(OH)2
CH3CO2H
NH(CH3CH2)2
+
SO4H-
NH(CH2CH3)2 + +
EL FONG EacuteS CAPACcedil DE DEGRADAR AgraveCID BENZOIC en 24 hores
H-RMN en liacutenea
Orange G
NH2CH2N
NH2
No subproductes
Acid Fuchsin
WRF
Citocromo P450
2 Lacasas
Lignina peroxidasa
Peroxidasa versaacutetil
MnP
1 Pero
xidasas
Enzimas modificadoras de lignina
Trametes versicolor
Enzimas extracelulares Enzimas intracelulares
Hidroxilacioacuten
Epoxidacioacuten
Reduccioacuten Desalquilacioacuten
Oxigenacioacuten
Ruptura C-C
Desmetilacioacuten
Hidroxilacioacuten Dipolimerizacioacuten fenoles
Oxidacioacuten alcoholes
El mecanismo de degradacioacuten de algunos contaminantes no esta ligado a la produccioacuten de los enzimas extracelulares sino al sistema intracelular Cytocromo P450 monooxigenasa
Identificacioacuten gen cyt P450 en P chrysosporium 1997 y en T versicolor 2002
Objetivo desarrollo de proceso
Reactor fludizado por pulsos de aire
Fong en forma de pegravelmiddotlets Biomassa fluiumlditzada per polsos drsquoaire Tordf ograveptima fong 25ordmC pH ograveptim fong 45 Nutrients (CN) y micronutrients Avaluacioacute activitat fuacutengica enzim lacasa Condicions esterils
Temps (d)
0 5 10 15 20
Glu
cosa
(gl)
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
Laca
sa (
UA
l)
0
250
500
750
1000
1250
1500
1750
2000
2250
Reducc
ioacute d
e c
olo
r (
)
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
Glucosa
Lacasa
Reduccioacute de color
TRH (h)
0 20 40 60 80 100 120
mg G
LG e
limin
ats
lmiddoth
0
5
10
15
20
25
30
Experimental
Normativa
Efecte del TRH
TRH 48 h
Temps (d)
0 5 10 15 20 25 30 35 40 45
Glu
cosa
(gl)
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
Laca
sa (
UA
l)
0
250
500
750
1000
1250
1500
1750
2000
2250
Reducc
ioacute d
e c
olo
r (
)
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
Glucosa
Lacasa
Reduccioacute de color
0
20
40
60
80
100
0 7 14 21 28 35 42 49 56 63P
erc
en
tatg
e d
e b
iom
as
sa
()
Temps (d)
gt42 dies
35 dies
28 dies
21 dies
14 dies
7 dies
0 dies
Estrategravegia purga i renovacioacute 13 de la
biomassa cada 7 dies
TRC 21 dies
decoloracions gt 90
distribucioacute drsquoedats constant
82 biomassa amb lt28 dies
Pegraverdua morfologiacutea dels pegravelmiddotlets lisis celmiddotlular
Tiempo (d)0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110
Glu
cosa
(gl)
0
1
2
3
4
5
6
7
8
Laca
sa (
UA
l)
0
500
1000
1500
2000
2500
3000
3500
4000
4500
5000
5500
Reducc
ioacuten d
e c
olo
r (
)
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
10068 525 59 72 4848
- Renovar la biomassa - Ni macro ni micronutrients - Glucosa qualitat industrial - Colorant no estegraveril
Formulacioacute del medi de cultiu
Seleccioacute del bioreactor
Escalat
Escalat de la produccioacute de biomassa
Produccioacute de pegravelmiddotlets clagravessica
Coll drsquoampolla
Cost medi (extracte de malta)
Limitacioacute en la produccioacute a escala Erlenmeyer
Objectius
Morfologia en forma de pelmiddotlets
Mida plusmn 3mm
Pasos experimentals
40 x
Biomassa gt 3 g DCWmiddotl-1
Morfologia adequada
280
598 0
50
100
150
200
250
300
Malt extract Defined medium
Co
st (
euromiddotK
g-1) Reduccioacute de cost 98
Escalat de la produccioacute de biomassa
La enzima lacasa es uno de los principales
catalizadores de la biodegradacioacuten pero no el uacutenico
responsable
El hongo degrada casi todos los colorantes
(algunos si estan en concentraciones subtoacutexicas)
La monitorizacioacuten de la produccioacuten enzimaacutetica y
consumo de glucosa son buenos indicadores de la
actividad metaboacutelica del hongo hay que
suministrar nutrientes para mantener la actividad
enzimaacutetica
El hongo puede degradar metabolitos resultantes
de la degradacioacuten que el enzima lacasa no puede
degradar
Algunas conclusiones
Porque utilizar microorganismos y no enzimas
si es mucho mas facil dosificar enzimas
los efluentes a tratar (liacutequidos o soacutelidos) contienen
una mezcla muy compleja de contaminantes no
podemos optimizar ni el enzima ni las condiciones
es difiacutecil que un enzima pueda degradar todos los
contaminantes presentes
en muchos casos los enzimas solo realizan un paso
de la transformacioacuten y se pueden formar TPs toacutexicos
o no biodegradables
el microorganismo es un sistema multienzimaacutetico
2010 20151985 1990 1995 2000 2005
Cronograma de los trabajos publicados en relacioacuten a biodegradacioacuten de contaminantes por hongos en medio liacutequido
Contaminantes emergentes
Pesticidas (DDT amp DDE)
PCBs HAPs Disolventes clorados
AR de produccioacuten Aceite de oliva
AR de la induacutestria del papel
Retardantes de llama (Bromados)
Faacutermacos
Filtros solares UV
Deteccioacuten faacutermacos en medio ambient
Colorantes sinteacuteticos Explosivos
TNT y nitroglicerina
AR de la industria textil
ASPECTOS GENERALES
A que se llama contaminantes emergentes
Productos considerados contaminantes actualmente pero no en el pasado presentes de forma constante en el medio ambiente a bajas concentraciones provocando problemas en el ecosistema y pendientes de ser regulados en un futuro proacuteximo
Entre ellos se incluyen los faacutermacos drogas de abuso productos asociados a la higiene y cuidado corporal retardantes de llama plaguicidashellip Caracteriacutesticas
alto consumo acumulacioacuten en el medio y organismos potencial disruptor endocrino toxicidadhellip
DEGRADACIOacuteN DE CONTAMINANTES EMERGENTES
EDAR
Mezcla de ldquocontaminantes emergentesrdquo
metabolitos
substancias conjugadas
EXCRECIOacuteNVERTIDO
Retenidos en los lodos
inalterados
transformados
Mineralizados
Transformados
Inalterados
Presencia en aguas subterraneas superficiales y
sedimentos
Presencia en suelos
efluente
influente
DEGRADACIOacuteN DE CONTAMINANTES EMERGENTES
bull 2005 la mayoriacutea de estudios realizados se centran en ndash Puesta a punto de meacutetodos analiacuteticos
ndash Deteccioacuten en aguas superficiales y subterraacuteneas
ndash Deteccioacuten en sistemas de tratamiento convencionales (EDARs)
ndash Deteccioacuten en efluentes de hospitales
bull Algunos estudios de degradacioacuten por bacterias en efluentes
bull Escasos (ninguno) estudios de degradacioacuten en lodos
DEGRADACIOacuteN DE CONTAMINANTES EMERGENTES
HONGOS
Cual es el principal problema que presenta estudiar su degradacioacuten
Las bajas concentraciones en que se encuentran y el
hecho de estar en matrices muy complejas dificulta
su deteccioacuten y cuantificacioacuten
Aplicacioacuten en matrices liquidas y soacutelidas
Matrices liacutequidas
Aguas residuales de hospital
Aguas residuales de la Vila Universitaria
Concentrado de un proceso de membranas
Aguas de un hospital veterinario
Matrices solidas
Lodos de depuradoras urbanas
Lodos de reactor MBR
37 Verlicchi et al J hydrology 2010 also WST 2010
erythromycin (antibiotic)
Iopromide (ICM)
ifosfamide (cytostatic)
Ibuprofen (analgesic)
Glucose
Therapeutic classes contrast media (ICM) heavy metals in a hospital effluentndash Comparison with an urban effluent
Hospital effluent Mean value
Urban effluent Mean value
Degradacioacuten de faacutermacos modelo e identificacioacuten de productos de transformacioacuten en condiciones esteacuteriles
Nos permite demostrar que el hongo es
el responsable de la degradacioacuten
Tratamiento de efluentes reales en condiciones no esteacuteriles Cuantificacioacuten de la eliminacioacuten de faacutermacos y ecotoxicidad
Tratamiento de efluentes por hongos Degradacioacuten de faacutermacos
38
EXPERIMENTOS IN VIVO PARA CUANTIFICAR DEGRADACIOacuteN
EXPERIMENTOS PARA DETERMINAR EL PAPEL DE LOS ENZIMAS
- In vitro Lacasa comercial
- In vivo Inhibidores del citocrom P450 (1-aminobenzotriazole)
ESTUDIO DE LA TOXICIDAD (Microtox regTest )
- Bacteria bioluminescente V ficheri
- EC50 a los 15 min Concentracioacuten que disminuye la luz emitida por la bacteria al 50
- Cuanto mas alta sea la EC50 menor es la toxicidad
ANAgraveLISIS DE FAgraveRMACOS EXTRACCIOacuteN EN FASE SOacuteLIDA i HPLC
IDENTIFICACIOacuteN DE SUBPRODUCTOS Servei RMN-UAB
(Medio + contaminante) (Medio + contaminante+ hongo inactivado)
Adsorcioacuten Degradacioacuten miacutenima
DEGRADACIOacuteN DE FAacuteRMACOS INDIVIDUALES
EC50
50
Cultiu en placa
Inoculacioacute dels Erlenmeyers
per a lrsquoobtencioacute de miceliObtencioacute del miceli
Homogeneiumltzacioacute amb NaCl 08 11 (vv)
Solucioacute stock de miceli
Inoculacioacute dels Erlenmeyers per lrsquoobtencioacute de pegravelmiddotletsObtencioacute de pegravelmiddotlets
Solucioacute stock de pegravelmiddotlets
7 dies6 dies
5 dies
inogravecul
Inoculacioacute del reactor
Cultiu en placa
Inoculacioacute dels Erlenmeyers
per a lrsquoobtencioacute de miceliObtencioacute del miceli
Homogeneiumltzacioacute amb NaCl 08 11 (vv)
Solucioacute stock de miceli
Inoculacioacute dels Erlenmeyers per lrsquoobtencioacute de pegravelmiddotletsObtencioacute de pegravelmiddotlets
Solucioacute stock de pegravelmiddotlets
7 dies6 dies
5 dies
inogravecul
Inoculacioacute del reactor
Cultiu en placa
Inoculacioacute dels Erlenmeyers
per a lrsquoobtencioacute de miceliObtencioacute del miceli
Homogeneiumltzacioacute amb NaCl 08 11 (vv)
Solucioacute stock de miceli
Inoculacioacute dels Erlenmeyers per lrsquoobtencioacute de pegravelmiddotletsObtencioacute de pegravelmiddotlets
Solucioacute stock de pegravelmiddotlets
7 dies6 dies
5 dies
inogravecul
Inoculacioacute del reactor
Cultiu en placa
Inoculacioacute dels Erlenmeyers
per a lrsquoobtencioacute de miceliObtencioacute del miceli
Homogeneiumltzacioacute amb NaCl 08 11 (vv)
Solucioacute stock de miceli
Inoculacioacute dels Erlenmeyers per lrsquoobtencioacute de pegravelmiddotletsObtencioacute de pegravelmiddotlets
Solucioacute stock de pegravelmiddotlets
7 dies6 dies
5 dies
inogravecul
Inoculacioacute del reactor
Cultiu en placa
Inoculacioacute dels Erlenmeyers
per a lrsquoobtencioacute de miceliObtencioacute del miceli
Homogeneiumltzacioacute amb NaCl 08 11 (vv)
Solucioacute stock de miceli
Inoculacioacute dels Erlenmeyers per lrsquoobtencioacute de pegravelmiddotletsObtencioacute de pegravelmiddotlets
Solucioacute stock de pegravelmiddotlets
7 dies6 dies
5 dies
inogravecul
Inoculacioacute del reactor
Cultiu en placa
Inoculacioacute dels Erlenmeyers
per a lrsquoobtencioacute de miceliObtencioacute del miceli
Homogeneiumltzacioacute amb NaCl 08 11 (vv)
Solucioacute stock de miceli
Inoculacioacute dels Erlenmeyers per lrsquoobtencioacute de pegravelmiddotletsObtencioacute de pegravelmiddotlets
Solucioacute stock de pegravelmiddotlets
7 dies6 dies
5 dies
inogravecul
Inoculacioacute del reactor
Control abioacutetico Control inactivado Experimental (Medio + contaminante+hongo activo)
Idaea-CSIC ICRA
Ketoprofeno
Eliminacioacute del 100
Metabolits hidroxilats
Perfil de concentracioacute de subproductes del ketoprofen
DEGRADACIOacuteN DE FAacuteRMACOS MODELO
IOPROMIDE degradation in Erlenmeyer flasks by
T versicolor pellets Time course degradation of Iopromide
added at approximately 12 mg L-1 Symbols non-inoculated controls ()
experimental cultures () heat-killed
controls () glucose () and laccase
activity (loz)
62 degradation is
observed after 7days of
exposure and remains
constant until the end of
the experiment
Toxicity by Microtox bioassay
Time EC50 ()
Non-biotic control 2
15min 2
8h 1
1d 43
4d 66
7d 87
12d 110
High toxicity at initial time
(EC50 2) Toxicity decreases
over time
Gros et al 2014 Water Research
Degradacioacuten de farmacos en aguas residuales
en bioreactor
CONDITIONS
Sterile effluent
No sterile
Batch
Continuous
Nutrients addition
Non-nutrients addition
Fluidized bed bioreactors 15
and 10 L
Air pulses
T versicolor in form of pellets
pH (45) and temperature (25ordmC)
control
MONITORING
Pharmaceuticals degradation
Acute toxicity (Microtox)
Laccase glucose etc
101
1-ep
oxyC
BZ
2-Hyd
roxy
CBZ
Cipro
floxa
cin
50
100
150
200
250
Inicial
15 min
6 h
1 d
2 d
5 d
8 d
Cef
alex
in
Ibup
rofe
n
Aceta
minop
hen
Azitro
micin
1
2
3
4
Ketop
rofe
n
Propr
anolol
Cita
lopr
am
Car
bamaz
epine
Acridon
e
Con
cen
tracioacute
(micro
g L
-1)
000
003
006
009
012
RESULTADOS AGUAS RESIDUALES URBANAS (Vila Universitaria de la UAB)
Tratamiento no esteril en batch
Eliminacioacuten completa del 70 de los faacutermacos detectados
Inicial
15 min
6 h
1 d
2 d
5 d
8 d
TRATAMIENTO DE EFLUENTES
Comparacioacuten de la eliminacioacuten de los faacutermacos por el
hongo versus lodos activados (bibliografia)
Grup Fagravermac Concentracioacute
(microg L-1)
Eliminacioacute estegraveril
()
Eliminacioacute no estegraveril
()
Eliminacioacute per llots activats
() Analgegravesics Acetaminofen 387 100 100 82-99
Ibuprofen 1261 100 100 82-99 Ketoprofen lt048 35 100 lt50 Codeina 002 100 - lt82 Antibiogravetics Azitromicin 431 - 100 lt40
Ciprofloxacin 8471 - 35 50-96 (adsorcioacute) Cefalexin 059 - -51 96 β-blockers Propanolol 006 - 100 59-70 Psiquiatrics Carbamazepina 07 -37 Augmenta lt20 Augmenta
1011- epoxy CBZ 755 100 79 - 2-Hydroxy CBZ 1638 46 100 -
Acridone 101 100 Augmenta - Citalopram 01 100 100 -
RESULTADOS AGUAS RESIDUALES URBANAS
TRATAMIENTO DE EFLUENTES
Porcentajes de eliminacioacuten superiores en el tratamiento por hongos
Problema cuantificacioacuten inicial de carbamazepina conjugacioacuten
Ace
tam
inop
hen
Ibup
rofen
Ket
opro
fen
Nap
roxe
n
Salicylic a
cid
Cod
eine
Phe
nazo
ne
Dex
amet
haso
ne
Diclofena
c
Piro
xica
m
Co
nce
ntr
atio
n (
microg
L-1
)
00
05
10
15
20
25
30
500
1000
1500
Initial
30 min
5 h
1 d
2 d
5 d
8 d
50
Tratamiento no esteacuteril Analgeacutesicos
RESULTADOS AGUAS RESIDUALES DE HOSPITAL
TRATAMIENTO DE EFLUENTES
46
Cipro
floxa
cin
Oflo
xacin
Clarit
hrom
ycin
Sulfam
etho
xazo
le
Azith
rom
ycin
Met
ronida
zole
Met
ronida
zole-O
H
Trim
etho
prim
Dim
etrid
azole
Ron
idaz
ole
Co
nce
ntr
atio
n (
microg
L-1
)
00
05
10
15
20
25
30
35
40
100
150
200
250
Initial
30 min
5 h
1 d
2 d
5 d
8 d
RESULTADOS AGUAS RESIDUALES DE HOSPITAL
Tratamiento no esteacuteril Antibioacuteticos
TRATAMIENTO DE EFLUENTES
101
1-ep
oxy
CBZ
2-Hyd
roxy
CBZ
Car
bam
azep
ine
Acr
idon
e
Lora
zepa
m
Cita
lopr
am
Ven
lafaxine
Pra
vast
atin
Olanz
apine
Ser
tralin
e
Fluox
etine
Par
oxet
ine
Co
nce
ntr
atio
n (
microg
L-1
)
000
025
050
075
100
400800
120016002000
Initial
30 min
5 h
1 d
2 d
5 d
8 d
RESULTADOS AGUAS RESIDUALES DE HOSPITAL
Tratamiento no esteacuteril Faacutermacos de uso psiquiaacutetrico
TRATAMIENTO DE EFLUENTES
Ben
zotri
azole
OP2E
O
Eth
ylpa
rabe
n
Pro
pylpar
aben
BPA
OP
Con
cen
tration
(micro
g L
-1)
0
2
4
6
8
10
20
30
40
50
60
RESULTADOS AGUAS RESIDUALES DE HOSPITAL
Tratamiento no esteacuteril Compuestos disruptores endocrinos
70 eliminacioacute
TRATAMIENTO DE EFLUENTES
Famiacutelia faacutermacos Tratamiento esteacuteril Tratamiento no esteacuteril
Carga inicial (microg)
Eliminacioacuten ()
Carga inicial (microg)
Eliminacioacute ()
Analgegravesics 1475 180 993 1511 179 988 Antibiogravetics 569 69 861 239 28 908 Cafeiumlna 757 92 79 1490 177 384 EDC 124 15 813 704 84 744 Iopromida 1046 128 755 4197 498 340 Altres fagravermacs 557 68 862 177 21 863 Psiquiagravetrics 3658 447 937 108 13 954 Cantidad total 8185 100 832 8427 100 533
Tratamiento adecuado para degradar faacutermacos en efluents de hospital
Siguiente objetivo Tratamiento en continuo de efluentes
RESULTADOS AGUAS RESIDUALES DE HOSPITAL
TRATAMIENTO DE EFLUENTES
Fungal inoculated (I)
34 Non-sterile continuous treatments of ROC and VHW
Non-inoculated (NI)
Non-sterile continuous
treatments of real effluents
VHW treatment
(
) Glucose concentration
(
) COD
(
) Laccase activity
(darr) Fungal biomass partial renovation
(mdash) Glucose addition rate
2 HRT studied
Decrease in laccase activity even with partial biomass renovation
Fungal inoculated (I)
Casas et al 2013 Env Technol 34 113
Glucose 026 g g DCW d
Ammonium 12 mg g DCW d
No glucose accumulation
Need for nutrients
Previous studies in synthetic
media and sterile conditions
CRT
Blaacutenquez et al 2006 Water Res 40 1650
CRT 21 days
13 biomass renovation every 7 days
CRT of 15 days
34 Non-sterile continuous treatments of ROC and VHW
Marina Badia Fabregat December 5th 2014 PhD Thesis
Que es lo que sucede
Se muere el hongo aunque estamos renovando la
biomasa no hay suficiente hongo
No hay degradacioacuten
52
Marina Badia Fabregat December 5th 2014 PhD Thesis
VHW treatment (2)
34 Non-sterile continuous treatments of ROC and VHW
NH4+ addition
PhACs removal
Fungal inoculated (I)
Non-inoculated (NI)
(
) Wastewater (Influent)
(
) Reactor effluent
The analyses have
been performed by
34 Non-sterile continuous treatments of ROC and VHW
Microbial community assessment (DGGE)
Marina Badia Fabregat December 5th 2014 PhD Thesis
Time
34 Non-sterile continuous treatments of ROC and VHW
Trametes versicolor
Candida spp
Fusarium solani
Unknown
T versicolor survived until the end of the treatment
laccase activity is not a good indicator
ESCENARIOS DE GESTIOacuteN DE EFLUENTES DE HOSPITAL
EDAR
No eliminacioacuten
de faacutermacos
Dilucioacuten en
el efluente
urbano
Aguas
urbanas
Fong
No eliminacioacuten
de DQO
Hongo Aguas
urbanas
EDAR
HOSPITAL
Srsquoha comprovat la capacitat de T versicolor per degradar fagravermacs
Badiacutea-Fabregat et al 2014 Rodriacuteguez-Rodriacuteguez et al 2014 Cruz-Moratoacute et al 2013
Tractament en continu drsquoHWW amb T versicolor en reactor
Inconvenients al tractament drsquo
aiguumles drsquohospitals reals
- Necessitat drsquoaddicionar nutrients - Competegravencia amb bacteris
Possibles solucions Estrategravegies
- Pretractament de lrsquoefluent - Altres configuracions de reactors - Canvi en la font de carboni
Posada a punt del sistema TRH Relacioacute QRQL
Tractament en continu drsquoHWW amb T versicolor en reactor
Alternativa filtre percolador amb T versicolor pre-crescut sobre fusta
1 2 3
4
5
6
7
1 Tanc drsquoalimentacioacute 2 Tanc de mescla 3 Tanc drsquoeluents de
sortida 4 Bomba de recirculacioacute 5 Bioreactor 6 Entrada drsquoaire 7 Controlador de pH
TRH 3d
QL
QR
QL
Tractament en continu drsquoHWW amb T versicolor en reactor
Alternativa filtre percolador amb T versicolor pre-crescut sobre fusta
Desenvolupament processos
Efluent hospital
real (HWW)
Aiguumles residuals urbanes
(UWW)
Trametes versicolor
T versicolor crescut sobre fusta
Filtre percolador amb T versicolor crescut sobre fusta
Microalgues Degradacioacute a
escala Erlenmeyer Fotobioreactor FBR
Degradacioacute drsquohormones i fagravermacs per microalgues
bull Degradacioacute drsquohormones del digestat drsquoun DA dopat amb E2 i EE2 amb les algues S capricornutum i C reinhardtii creixement i degradacioacute
No efecte togravexic de les hormones sobre les algues
Utilitzacioacute de digestat de llots per creixer
S capricornutum
S capricornutum
Selenastrum
capricornutum
Chlamydomonas
reinhardtii
E2 () EE2 () E2 () EE2 ()
24h 7d 24
h
7d 24h 7d 24
h
7d
B 47 88 30 60 89 100 26 100
C 2 46 0 41 27 86 6 71
G 91 100 27 95 98 100 28 76
Degradacioacute drsquohormones i fagravermacs per microalgues
bull Identificacioacute productes de degradacioacute drsquoE2 i EE2
bull Es detecten diferents productes de degradacioacute drsquoE2 i EE2 bull Majoritagraveriament productes de fotodegradacioacute bull Alguns directament relacionats amb la biodegradacioacute per part de les algues
E2 TP1 EE2 TP2
OH
HO
O
OH
HO
OH
Toilet sewage
1st settler (1m3)
2nd settler (1m3)
Wastewater pump
Wastewater PBR inlet
1
2
3
4
5
Algaebacteria consortia
Fotobioreactor de tractament
drsquo UrbanWW despres de
decantacioacute
Volum 1000L
Semiobert
Tubs plastic transparent
Tractament drsquoUrbanWW i eliminacioacute de PhACs en FBR
100L aigua del llac
Can Borrell Lake (StCugat)
900L U WW
Plagrave drsquooperacioacute del FBR
Tractament drsquoUWW i eliminacioacute de PhACs en FBR
Estat Estacionari - PhACs - Biodiversitat
303 mgL
265 mgL
155 mgL
Irradiacioacute solar darr Temperatura darr
TSSdarr Biomassa
pH augmenta amb lrsquoactivitat fotosintegravetica (consum CO2)
pH disminueix a la nit amb la respiracioacute
Tractament drsquoUWW i eliminacioacute de PhACs en FBR
pH
Entrada - COD=365 mgL - N-NH4
+=79 mgL - PT=17 mgL
COD N-NH4
+
PT
Paragravemetre Periacuteode I Periacuteode II Periacuteode III
DQO () 83 61 41
N-NH4+ () 86 99 80
PT () 54 89 75
Eliminacioacute de nutrients
Tractament drsquoUWW i eliminacioacute de PhACs en FBR
67
Napro
xen
Ibupro
fen
Aceta
min
ophen
Salic
ylic
acid
Keto
pro
fen
Azithro
myc
in
Cip
rofloxacin
Ofloxacin
Ery
thro
myc
in
Hyd
rochlo
roth
iazid
e
Furo
sem
ide
Codein
e
Lora
zepam
Ate
nolo
l
Dilt
iazem
Alp
razola
m
Paro
xetine
Co
nce
ntr
atio
n (
ngL
)
0
2000
4000
6000
8000
10000
12000
24000
30000
36000
42000
48000
54000
60000
Outlet
Inlet
Napro
xe
n
Ibupro
fen
Ace
tam
inophen
Salic
ylic
acid
Keto
pro
fen
Azithro
myc
in
Cip
rofloxa
cin
Ofloxa
cin
Ery
thro
myc
in
Hyd
roch
loro
thia
zid
e
Furo
se
mid
e
Codein
e
Lora
zepam
Ate
nolo
l
Dilt
iazem
Alp
razola
m
Paro
xe
tine
Concentr
ation (
ngL
)
0
2000
4000
6000
8000
10000
12000
24000
30000
36000
42000
48000
54000
60000
Outlet
Inlet
Antiinflamatoris Eliminacioacute gt85
Antibiogravetics Eliminacioacute gt 67
Antidepressius Eliminacioacute gt87
β-bloquejants Eliminacioacute gt86
Altres (ngL) Diuregravetics gt44 Bloquejants de canal lent gt72
Concentratioacute PhACs entrada
Concentratioacute PhACs sortida
TRH=8 d Estat estacionari
TRH=12 d Estat estacionari
48-54 μgL
24-54 μgL
4-10 μgL
2-4 μgL
4-6 μgL
ngL
ngL
8-10 μgL
4-10 μgL
ngL
ngL
PhACs
Tractament drsquoUWW i
eliminacioacute de PhACs en FBR
Valoritzacioacute de biomassa algal mitjanccedilant pretractament enzimagravetic i DA
Digestion time (days)
0 10 20 30 40 50
Meth
ane
yie
ld (
mL C
H4g
VS
)
0
50
100
150
200
250
Time (d) vs Microalgal control
Time (d) vs T control
Time (d) vs Cellulase
Time (d) vs Mix
Mix enzimagravetic Celmiddotlulasa
Biomassa microalgal + Control
Mix enzimagravetic 217 mL CH4g VS
Celmiddotlulasa 203 mL CH4g VS
Microalgues 188 mL CH4g VS
Mix enzimagravetic millora la produccioacute de metagrave
Brou fuacutengic + microalgues Control de brou fuacutengic
Lacasa + microalgues biomassa microalgal Control de lacasa
Brou fuacutengic 210 mL CH4
Lacasa 40 mL CH4
Produccioacute de biogas amb enzims no especiacutefics
Microalgues 38 mL CH4
Produccioacute de biogas amb enzims especiacutefics
Brou fuacutengic millora la produccioacute de metagrave
Projecte de colmiddotlaboracioacute entre el Consorci per a la Gestioacute de Residus del Valles Oriental i el grup de recerca Biorem UAB (2014SGR476) dins del
marc del programa de Doctorats Industrials de la Generalitat de Catalunya
Bioremediacioacute ldquoin siturdquo drsquoaquumliacutefers contaminats per compostos
organoclorats
Projecte de colmiddotlaboracioacute entre Litoclean i el grup de recerca Biorem UAB (2014SGR476) dins del marc del programa de Doctorats
Industrials de la Generalitat de Catalunya
Decloracioacute drsquoorganoclorats mitjanccedilant bacteris dehalorespiradors
1 Tecnologia consolidada amb centenars de casos drsquoaplicacioacute amb egravexit 2 Transformacioacute de productes organoclorats togravexics a innocus 3 Compatible amb altres megravetodes de remediacioacute 4 Disminucioacute del temps de remediacioacute de lrsquoaquumliacutefer i costos associats 5 Tecnologia meacutes econogravemica que tractaments fisico-quiacutemics 6 Potencialment pot eliminar els cloroalcans a concentracions le 0005 mgL 7 Percepcioacute social
PRINCIPALS AVANTATGES BIOREMEDIACIOacute
o Marc del projecte
Aplicacioacute de metodologies de Bioremediacioacute per via anaerogravebia en tres
emplaccedilaments afectats per la presencia de compostos organoclorats Cada un drsquoaquests tres emplaccedilaments constaragrave de les seguumlents fases
bull Fase 1 anagravelisis al laboratori a) Caracteritzacioacute de lrsquoemplaccedilament b) Assaig de laboratori Microcosmos
bull Fase 2 assaig in-situ
o Fase drsquoimplantacioacute A partir dels resultats obtinguts aplicacioacute de metodologia a lrsquoemplaccedilament estudiat per part de Litoclean
PCE TCE cis DCE
Caracteriacutestiques de lrsquoemplaccedilament
bull Emplaccedilament contaminat per un abocament controlat i finit de Percloretilegrave (PCE) en una parcelmiddotla amb activitat industrial
bull Respiren compostos orgagravenics clorats i els transformen a molegravecules menys clorades
bull Anaerobis estrictes bull Es poden trobar als aquumliacutefers contaminats bull El grup Biorem UAB (2014SGR476) disposa de diferents liacutenies de cultius de
bacteris decloradors amb capacitat per detoxificar un ampli ventall drsquoorganoclorats
bull Trueba-Santiso et al 2017 Sci
Total Environ 581-582 pp 640-
648
bull Mortan et al 2017 J Hazard
Mat In press
Dhg Dehalogenimonas
Dhc Dehalococcoides
Dhb Dehalobacterium
Diclorometagrave Agravecid acegravetic Agravecid fogravermic
+ Dhb
C C
H
H
H
H
Etegrave
C C
Cl
H
Cl
H
C C
H
Cl
Cl
H
C C
H
H
H
Cl
cis- i trans- DCE VC
Dhc Dhc
Dhc
C C
Cl
Cl
Cl
H
TCE
C C
C lC l
C l C l
P C E
Dhc
PCE
C
Cl
Cl
C
Cl
Cl
H H C
Cl
Cl
C
Cl
H
H H
1122-TeCA 112-TCA
Dhg Dhg
Abiogravetic
CC
HCl
HCl
HH
12-DCA
Dhg
12-DCA
Bacteris dehalorespiradors
Les poblacions bacterianes
autogravectones poden transformar els
contaminants fins a compostos innocus
Les condicions drsquoaquests aquumliacutefers soacuten adequades per
eliminar els compostos
organoclorats amb bacteris
dehalorespiradors
1 Anagravelisi dels paragravemetres
de camp
Bioestimulacioacute
2 Deteccioacute de lrsquoactivitat
decloradora
Atenuacioacute natural
monitoritzada
Bioaugmentacioacute Fase
2
Pregunta 1a Pregunta 2a
La poblacioacute bacteriana a lrsquoaquumliacutefer
eacutes suficient per completar el proceacutes de descontaminacioacute de forma natural
Pregunta 3a
Fase 1
Cultius anaerobis i anagravelisi de metabogravelits
Mostreig drsquoaigua del pou amb
sediments fins
Preparacioacute dels cultius en cambra
anaerogravebia
Incubacioacute dels cultius en cambra
climatitzada
Anagravelisi de metabogravelits per
cromatografia de gasos Mostres de
laquumliacutefer +
Substrat orgagravenic (candidats per
bioestimulacioacute)
1 Nomeacutes mostra 2 + Metanol i etanol 3 + Producte comercial 4 + Lactat
Concentracioacute de cloroetens
2 Deteccioacute de lrsquoactivitat decloradora
Fase 1
La biodegradacioacute eacutes completa (etegrave)
La bioestimulacioacute eacutes efectiva
La decloracioacute meacutes ragravepida eacutes amb lactat
PCE
TCE
cis- DCE
CV Etegrave
trans- DCE
0
5
10
15
20
25
30
35
0 50 100 150 200
Co
nce
ntr
atio
n (
microM
)
Day
0
2
4
6
8
10
0 50 100 150 200
Day
Mostra aigua nomeacutes (control)
Mostra aigua + etanol metanol
Mostra aigua + producte comercial
Mostra aigua + lactat
Resultats per a un pou
Cultius anaerobis i anagravelisi de metabogravelits
Fase 1
0
5
10
15
20
25
30
35
0 50 100 150 200Day
+ TCE
0
10
20
30
40
50
60
70
0 50 100 150 200
Day
+ TCE
2 Deteccioacute de lrsquoactivitat decloradora
TCE
cis-DCE
trans-DCE
Cloruro de vinilo Etileno
CC
Cl
Cl Cl
Cl
PCE
CC
Cl
H H
Cl
CC
H
ClH
Cl
CC
Cl
H
H
H
CC
H
H H
H
CC
Cl
Cl H
Cl
Deteccioacute i identificacioacute dels bacteris i enzims responsables de la degradacioacute completa
Tegravecniques moleculars (PCR)
Fase 1
Dehalobacter Desulforomonas
Sulfurospirillum Geobacter Desulfitobacterium
Desulfitobacterium
Dehalococcoides
pceA
tceA tceA bvcA
vcrA
2 Deteccioacute de lrsquoactivitat decloradora
Clorur de
vinil
Etegrave
Ma
rca
do
r
C+
Dh
c
Pou
C-
Dh
c
Assaig in situ per BIOESTIMULACIOacute
Fase 2
Injeccioacute i monitoritzacioacute bull Injeccioacute drsquoestimulant segons
conclusions de lrsquoassaig de laboratori (Lactat comercial) en les concentracions de diseny
bull Injeccioacute de traccedilador (fluoresceiumlna)
PCE TCE
cis-DCE
trans-DCE
CV Ethene 0
5
10
15
20
25
30
-1 19 39 59 79
Co
nce
ntr
atio
n (
mg
L)
Day
Chlorinated ethenes Lactate and fermenting products
Well PZ-1
Lactate Pyruvate
Acetate Formate
Potencial Redox
0
1
2
3
4
5
-1 19 39 59 79
Co
nce
ntr
atio
n (
mg
L)
Day
0
500
1000
1500
2000
2500
-1 19 39 59 79Day
0
10000
20000
30000
40000
50000
60000
70000
-1 19 39 59 79Day
-100
0
100
200
300
400
500
-1 19 39 59 79
OR
P (
mV
)
Day
PZ2
82
Chlorinated ethenes Lactate and fermenting products
Well PZ-2
Direct injection of lactate (MW-PZ2) Monitoring Wells PZ2 PZ1 PZ3 MW6 PZ22 PZ6 and ProfA
Conclusions de la Fase 2 (assaig in situ)
Els resultats de la Fase 1 soacuten vagravelids per decidir quin tractament de bioremediacioacute seguir a la Fase 2
El lactat estimula la degradacioacute
bull Augmenta la velocitat de decloracioacute bull Proporciona acetat i hidrogen als bacteris bull Consumeix lrsquooxigen present bull Disminueix el potencial redox
Es confirma la presegravencia de bacteris dehalorespiradors autogravectons i actius
Es detecta degradacioacute de PCE i transformacioacute a compostos menys clorats
A partir dels resultats obtinguts durant les dues fases es dissenyaragrave i es proposaragrave lrsquoexecucioacute drsquoun proceacutes de bioremediacioacute anaerogravebia estimulada aplicant la metodologia establerta
84
Gragravecies
Grup de recerca BioremUAB (teresavicentuabcat)
Biodegradacioacute drsquoaltres famiacutelies de colorants
2D Graph 3
Tems (h)
0 20 40 60 80 100 120
Co
nc
en
tra
cioacute
co
lor
(mg
L)
0
20
40
60
80
100
120
140
160
Ac
tivit
at
(UL
)
0
20
40
60
80
100
120
140
Temps GLG (h) vs GLG (mgl)
Temps OG (h) vs OG (mgl)
Temps AF (h) vs AF (mgl)
Temps GLG-2 (h) vs GLG-2 (mgl)
Temps GLG (h) vs Activitat GLG (UA)
Temps OG (h) vs Activitat OG (UA)
Temps ARS (h) vs Activitat ARS (UA)
Temps GLG-2 (h) vs Activitat GLG-2 (UA) Temps ARS (h) vs ASR (mgl)
Temps AF (h) vs Activitat AF (UA)
DISCONTINUS REPETITS 24 hores
Gris Lanaset G co = 1556 mgL 946 decol
Orange G co = 1509 mgL 974 decol
Alizarin Red S co = 1425 mgL 874 decol
Acid Fuchsin co = 1370 mgL 982 decol
Gris Lanaset G co = 732 mgL 776 decol
Productes de degradacioacute del metabolisme del
fong per diferents famiacutelies de colorants
10 9 8 7 6 5 4 3 2 1 0 ppmLongitud dona (nm)
350 400 450 500 550 600 650
Absorb
agravencia
00
02
04
06
08
10
Temps 0 min
Temps 8 min
Temps 30 min
Temps 60 min
Temps 2h
Temps 4h
Temps 24h
0 min
4 h
24 h
60 min
2 h
30 min
8 min
N(CH2CH3)2
N(CH2CH3)2
BG1
CO2HCO2H
N(CH2CH3)2
CH3CHO
CH3CH(OH)2
CH3CO2H
NH(CH3CH2)2
+
SO4H-
Brilliant Green 1
N(CH2CH3)2
N(CH2CH3)2
BG1
CO2HCO2H
N(CH2CH3)2
CH3CHO
CH3CH(OH)2
CH3CO2H
NH(CH3CH2)2
+
SO4H-
N(CH2CH3)2
N(CH2CH3)2
BG1
CO2HCO2H
N(CH2CH3)2
CH3CHO
CH3CH(OH)2
CH3CO2H
NH(CH3CH2)2
+
SO4H-
NH(CH2CH3)2 + +
EL FONG EacuteS CAPACcedil DE DEGRADAR AgraveCID BENZOIC en 24 hores
H-RMN en liacutenea
Orange G
NH2CH2N
NH2
No subproductes
Acid Fuchsin
WRF
Citocromo P450
2 Lacasas
Lignina peroxidasa
Peroxidasa versaacutetil
MnP
1 Pero
xidasas
Enzimas modificadoras de lignina
Trametes versicolor
Enzimas extracelulares Enzimas intracelulares
Hidroxilacioacuten
Epoxidacioacuten
Reduccioacuten Desalquilacioacuten
Oxigenacioacuten
Ruptura C-C
Desmetilacioacuten
Hidroxilacioacuten Dipolimerizacioacuten fenoles
Oxidacioacuten alcoholes
El mecanismo de degradacioacuten de algunos contaminantes no esta ligado a la produccioacuten de los enzimas extracelulares sino al sistema intracelular Cytocromo P450 monooxigenasa
Identificacioacuten gen cyt P450 en P chrysosporium 1997 y en T versicolor 2002
Objetivo desarrollo de proceso
Reactor fludizado por pulsos de aire
Fong en forma de pegravelmiddotlets Biomassa fluiumlditzada per polsos drsquoaire Tordf ograveptima fong 25ordmC pH ograveptim fong 45 Nutrients (CN) y micronutrients Avaluacioacute activitat fuacutengica enzim lacasa Condicions esterils
Temps (d)
0 5 10 15 20
Glu
cosa
(gl)
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
Laca
sa (
UA
l)
0
250
500
750
1000
1250
1500
1750
2000
2250
Reducc
ioacute d
e c
olo
r (
)
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
Glucosa
Lacasa
Reduccioacute de color
TRH (h)
0 20 40 60 80 100 120
mg G
LG e
limin
ats
lmiddoth
0
5
10
15
20
25
30
Experimental
Normativa
Efecte del TRH
TRH 48 h
Temps (d)
0 5 10 15 20 25 30 35 40 45
Glu
cosa
(gl)
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
Laca
sa (
UA
l)
0
250
500
750
1000
1250
1500
1750
2000
2250
Reducc
ioacute d
e c
olo
r (
)
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
Glucosa
Lacasa
Reduccioacute de color
0
20
40
60
80
100
0 7 14 21 28 35 42 49 56 63P
erc
en
tatg
e d
e b
iom
as
sa
()
Temps (d)
gt42 dies
35 dies
28 dies
21 dies
14 dies
7 dies
0 dies
Estrategravegia purga i renovacioacute 13 de la
biomassa cada 7 dies
TRC 21 dies
decoloracions gt 90
distribucioacute drsquoedats constant
82 biomassa amb lt28 dies
Pegraverdua morfologiacutea dels pegravelmiddotlets lisis celmiddotlular
Tiempo (d)0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110
Glu
cosa
(gl)
0
1
2
3
4
5
6
7
8
Laca
sa (
UA
l)
0
500
1000
1500
2000
2500
3000
3500
4000
4500
5000
5500
Reducc
ioacuten d
e c
olo
r (
)
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
10068 525 59 72 4848
- Renovar la biomassa - Ni macro ni micronutrients - Glucosa qualitat industrial - Colorant no estegraveril
Formulacioacute del medi de cultiu
Seleccioacute del bioreactor
Escalat
Escalat de la produccioacute de biomassa
Produccioacute de pegravelmiddotlets clagravessica
Coll drsquoampolla
Cost medi (extracte de malta)
Limitacioacute en la produccioacute a escala Erlenmeyer
Objectius
Morfologia en forma de pelmiddotlets
Mida plusmn 3mm
Pasos experimentals
40 x
Biomassa gt 3 g DCWmiddotl-1
Morfologia adequada
280
598 0
50
100
150
200
250
300
Malt extract Defined medium
Co
st (
euromiddotK
g-1) Reduccioacute de cost 98
Escalat de la produccioacute de biomassa
La enzima lacasa es uno de los principales
catalizadores de la biodegradacioacuten pero no el uacutenico
responsable
El hongo degrada casi todos los colorantes
(algunos si estan en concentraciones subtoacutexicas)
La monitorizacioacuten de la produccioacuten enzimaacutetica y
consumo de glucosa son buenos indicadores de la
actividad metaboacutelica del hongo hay que
suministrar nutrientes para mantener la actividad
enzimaacutetica
El hongo puede degradar metabolitos resultantes
de la degradacioacuten que el enzima lacasa no puede
degradar
Algunas conclusiones
Porque utilizar microorganismos y no enzimas
si es mucho mas facil dosificar enzimas
los efluentes a tratar (liacutequidos o soacutelidos) contienen
una mezcla muy compleja de contaminantes no
podemos optimizar ni el enzima ni las condiciones
es difiacutecil que un enzima pueda degradar todos los
contaminantes presentes
en muchos casos los enzimas solo realizan un paso
de la transformacioacuten y se pueden formar TPs toacutexicos
o no biodegradables
el microorganismo es un sistema multienzimaacutetico
2010 20151985 1990 1995 2000 2005
Cronograma de los trabajos publicados en relacioacuten a biodegradacioacuten de contaminantes por hongos en medio liacutequido
Contaminantes emergentes
Pesticidas (DDT amp DDE)
PCBs HAPs Disolventes clorados
AR de produccioacuten Aceite de oliva
AR de la induacutestria del papel
Retardantes de llama (Bromados)
Faacutermacos
Filtros solares UV
Deteccioacuten faacutermacos en medio ambient
Colorantes sinteacuteticos Explosivos
TNT y nitroglicerina
AR de la industria textil
ASPECTOS GENERALES
A que se llama contaminantes emergentes
Productos considerados contaminantes actualmente pero no en el pasado presentes de forma constante en el medio ambiente a bajas concentraciones provocando problemas en el ecosistema y pendientes de ser regulados en un futuro proacuteximo
Entre ellos se incluyen los faacutermacos drogas de abuso productos asociados a la higiene y cuidado corporal retardantes de llama plaguicidashellip Caracteriacutesticas
alto consumo acumulacioacuten en el medio y organismos potencial disruptor endocrino toxicidadhellip
DEGRADACIOacuteN DE CONTAMINANTES EMERGENTES
EDAR
Mezcla de ldquocontaminantes emergentesrdquo
metabolitos
substancias conjugadas
EXCRECIOacuteNVERTIDO
Retenidos en los lodos
inalterados
transformados
Mineralizados
Transformados
Inalterados
Presencia en aguas subterraneas superficiales y
sedimentos
Presencia en suelos
efluente
influente
DEGRADACIOacuteN DE CONTAMINANTES EMERGENTES
bull 2005 la mayoriacutea de estudios realizados se centran en ndash Puesta a punto de meacutetodos analiacuteticos
ndash Deteccioacuten en aguas superficiales y subterraacuteneas
ndash Deteccioacuten en sistemas de tratamiento convencionales (EDARs)
ndash Deteccioacuten en efluentes de hospitales
bull Algunos estudios de degradacioacuten por bacterias en efluentes
bull Escasos (ninguno) estudios de degradacioacuten en lodos
DEGRADACIOacuteN DE CONTAMINANTES EMERGENTES
HONGOS
Cual es el principal problema que presenta estudiar su degradacioacuten
Las bajas concentraciones en que se encuentran y el
hecho de estar en matrices muy complejas dificulta
su deteccioacuten y cuantificacioacuten
Aplicacioacuten en matrices liquidas y soacutelidas
Matrices liacutequidas
Aguas residuales de hospital
Aguas residuales de la Vila Universitaria
Concentrado de un proceso de membranas
Aguas de un hospital veterinario
Matrices solidas
Lodos de depuradoras urbanas
Lodos de reactor MBR
37 Verlicchi et al J hydrology 2010 also WST 2010
erythromycin (antibiotic)
Iopromide (ICM)
ifosfamide (cytostatic)
Ibuprofen (analgesic)
Glucose
Therapeutic classes contrast media (ICM) heavy metals in a hospital effluentndash Comparison with an urban effluent
Hospital effluent Mean value
Urban effluent Mean value
Degradacioacuten de faacutermacos modelo e identificacioacuten de productos de transformacioacuten en condiciones esteacuteriles
Nos permite demostrar que el hongo es
el responsable de la degradacioacuten
Tratamiento de efluentes reales en condiciones no esteacuteriles Cuantificacioacuten de la eliminacioacuten de faacutermacos y ecotoxicidad
Tratamiento de efluentes por hongos Degradacioacuten de faacutermacos
38
EXPERIMENTOS IN VIVO PARA CUANTIFICAR DEGRADACIOacuteN
EXPERIMENTOS PARA DETERMINAR EL PAPEL DE LOS ENZIMAS
- In vitro Lacasa comercial
- In vivo Inhibidores del citocrom P450 (1-aminobenzotriazole)
ESTUDIO DE LA TOXICIDAD (Microtox regTest )
- Bacteria bioluminescente V ficheri
- EC50 a los 15 min Concentracioacuten que disminuye la luz emitida por la bacteria al 50
- Cuanto mas alta sea la EC50 menor es la toxicidad
ANAgraveLISIS DE FAgraveRMACOS EXTRACCIOacuteN EN FASE SOacuteLIDA i HPLC
IDENTIFICACIOacuteN DE SUBPRODUCTOS Servei RMN-UAB
(Medio + contaminante) (Medio + contaminante+ hongo inactivado)
Adsorcioacuten Degradacioacuten miacutenima
DEGRADACIOacuteN DE FAacuteRMACOS INDIVIDUALES
EC50
50
Cultiu en placa
Inoculacioacute dels Erlenmeyers
per a lrsquoobtencioacute de miceliObtencioacute del miceli
Homogeneiumltzacioacute amb NaCl 08 11 (vv)
Solucioacute stock de miceli
Inoculacioacute dels Erlenmeyers per lrsquoobtencioacute de pegravelmiddotletsObtencioacute de pegravelmiddotlets
Solucioacute stock de pegravelmiddotlets
7 dies6 dies
5 dies
inogravecul
Inoculacioacute del reactor
Cultiu en placa
Inoculacioacute dels Erlenmeyers
per a lrsquoobtencioacute de miceliObtencioacute del miceli
Homogeneiumltzacioacute amb NaCl 08 11 (vv)
Solucioacute stock de miceli
Inoculacioacute dels Erlenmeyers per lrsquoobtencioacute de pegravelmiddotletsObtencioacute de pegravelmiddotlets
Solucioacute stock de pegravelmiddotlets
7 dies6 dies
5 dies
inogravecul
Inoculacioacute del reactor
Cultiu en placa
Inoculacioacute dels Erlenmeyers
per a lrsquoobtencioacute de miceliObtencioacute del miceli
Homogeneiumltzacioacute amb NaCl 08 11 (vv)
Solucioacute stock de miceli
Inoculacioacute dels Erlenmeyers per lrsquoobtencioacute de pegravelmiddotletsObtencioacute de pegravelmiddotlets
Solucioacute stock de pegravelmiddotlets
7 dies6 dies
5 dies
inogravecul
Inoculacioacute del reactor
Cultiu en placa
Inoculacioacute dels Erlenmeyers
per a lrsquoobtencioacute de miceliObtencioacute del miceli
Homogeneiumltzacioacute amb NaCl 08 11 (vv)
Solucioacute stock de miceli
Inoculacioacute dels Erlenmeyers per lrsquoobtencioacute de pegravelmiddotletsObtencioacute de pegravelmiddotlets
Solucioacute stock de pegravelmiddotlets
7 dies6 dies
5 dies
inogravecul
Inoculacioacute del reactor
Cultiu en placa
Inoculacioacute dels Erlenmeyers
per a lrsquoobtencioacute de miceliObtencioacute del miceli
Homogeneiumltzacioacute amb NaCl 08 11 (vv)
Solucioacute stock de miceli
Inoculacioacute dels Erlenmeyers per lrsquoobtencioacute de pegravelmiddotletsObtencioacute de pegravelmiddotlets
Solucioacute stock de pegravelmiddotlets
7 dies6 dies
5 dies
inogravecul
Inoculacioacute del reactor
Cultiu en placa
Inoculacioacute dels Erlenmeyers
per a lrsquoobtencioacute de miceliObtencioacute del miceli
Homogeneiumltzacioacute amb NaCl 08 11 (vv)
Solucioacute stock de miceli
Inoculacioacute dels Erlenmeyers per lrsquoobtencioacute de pegravelmiddotletsObtencioacute de pegravelmiddotlets
Solucioacute stock de pegravelmiddotlets
7 dies6 dies
5 dies
inogravecul
Inoculacioacute del reactor
Control abioacutetico Control inactivado Experimental (Medio + contaminante+hongo activo)
Idaea-CSIC ICRA
Ketoprofeno
Eliminacioacute del 100
Metabolits hidroxilats
Perfil de concentracioacute de subproductes del ketoprofen
DEGRADACIOacuteN DE FAacuteRMACOS MODELO
IOPROMIDE degradation in Erlenmeyer flasks by
T versicolor pellets Time course degradation of Iopromide
added at approximately 12 mg L-1 Symbols non-inoculated controls ()
experimental cultures () heat-killed
controls () glucose () and laccase
activity (loz)
62 degradation is
observed after 7days of
exposure and remains
constant until the end of
the experiment
Toxicity by Microtox bioassay
Time EC50 ()
Non-biotic control 2
15min 2
8h 1
1d 43
4d 66
7d 87
12d 110
High toxicity at initial time
(EC50 2) Toxicity decreases
over time
Gros et al 2014 Water Research
Degradacioacuten de farmacos en aguas residuales
en bioreactor
CONDITIONS
Sterile effluent
No sterile
Batch
Continuous
Nutrients addition
Non-nutrients addition
Fluidized bed bioreactors 15
and 10 L
Air pulses
T versicolor in form of pellets
pH (45) and temperature (25ordmC)
control
MONITORING
Pharmaceuticals degradation
Acute toxicity (Microtox)
Laccase glucose etc
101
1-ep
oxyC
BZ
2-Hyd
roxy
CBZ
Cipro
floxa
cin
50
100
150
200
250
Inicial
15 min
6 h
1 d
2 d
5 d
8 d
Cef
alex
in
Ibup
rofe
n
Aceta
minop
hen
Azitro
micin
1
2
3
4
Ketop
rofe
n
Propr
anolol
Cita
lopr
am
Car
bamaz
epine
Acridon
e
Con
cen
tracioacute
(micro
g L
-1)
000
003
006
009
012
RESULTADOS AGUAS RESIDUALES URBANAS (Vila Universitaria de la UAB)
Tratamiento no esteril en batch
Eliminacioacuten completa del 70 de los faacutermacos detectados
Inicial
15 min
6 h
1 d
2 d
5 d
8 d
TRATAMIENTO DE EFLUENTES
Comparacioacuten de la eliminacioacuten de los faacutermacos por el
hongo versus lodos activados (bibliografia)
Grup Fagravermac Concentracioacute
(microg L-1)
Eliminacioacute estegraveril
()
Eliminacioacute no estegraveril
()
Eliminacioacute per llots activats
() Analgegravesics Acetaminofen 387 100 100 82-99
Ibuprofen 1261 100 100 82-99 Ketoprofen lt048 35 100 lt50 Codeina 002 100 - lt82 Antibiogravetics Azitromicin 431 - 100 lt40
Ciprofloxacin 8471 - 35 50-96 (adsorcioacute) Cefalexin 059 - -51 96 β-blockers Propanolol 006 - 100 59-70 Psiquiatrics Carbamazepina 07 -37 Augmenta lt20 Augmenta
1011- epoxy CBZ 755 100 79 - 2-Hydroxy CBZ 1638 46 100 -
Acridone 101 100 Augmenta - Citalopram 01 100 100 -
RESULTADOS AGUAS RESIDUALES URBANAS
TRATAMIENTO DE EFLUENTES
Porcentajes de eliminacioacuten superiores en el tratamiento por hongos
Problema cuantificacioacuten inicial de carbamazepina conjugacioacuten
Ace
tam
inop
hen
Ibup
rofen
Ket
opro
fen
Nap
roxe
n
Salicylic a
cid
Cod
eine
Phe
nazo
ne
Dex
amet
haso
ne
Diclofena
c
Piro
xica
m
Co
nce
ntr
atio
n (
microg
L-1
)
00
05
10
15
20
25
30
500
1000
1500
Initial
30 min
5 h
1 d
2 d
5 d
8 d
50
Tratamiento no esteacuteril Analgeacutesicos
RESULTADOS AGUAS RESIDUALES DE HOSPITAL
TRATAMIENTO DE EFLUENTES
46
Cipro
floxa
cin
Oflo
xacin
Clarit
hrom
ycin
Sulfam
etho
xazo
le
Azith
rom
ycin
Met
ronida
zole
Met
ronida
zole-O
H
Trim
etho
prim
Dim
etrid
azole
Ron
idaz
ole
Co
nce
ntr
atio
n (
microg
L-1
)
00
05
10
15
20
25
30
35
40
100
150
200
250
Initial
30 min
5 h
1 d
2 d
5 d
8 d
RESULTADOS AGUAS RESIDUALES DE HOSPITAL
Tratamiento no esteacuteril Antibioacuteticos
TRATAMIENTO DE EFLUENTES
101
1-ep
oxy
CBZ
2-Hyd
roxy
CBZ
Car
bam
azep
ine
Acr
idon
e
Lora
zepa
m
Cita
lopr
am
Ven
lafaxine
Pra
vast
atin
Olanz
apine
Ser
tralin
e
Fluox
etine
Par
oxet
ine
Co
nce
ntr
atio
n (
microg
L-1
)
000
025
050
075
100
400800
120016002000
Initial
30 min
5 h
1 d
2 d
5 d
8 d
RESULTADOS AGUAS RESIDUALES DE HOSPITAL
Tratamiento no esteacuteril Faacutermacos de uso psiquiaacutetrico
TRATAMIENTO DE EFLUENTES
Ben
zotri
azole
OP2E
O
Eth
ylpa
rabe
n
Pro
pylpar
aben
BPA
OP
Con
cen
tration
(micro
g L
-1)
0
2
4
6
8
10
20
30
40
50
60
RESULTADOS AGUAS RESIDUALES DE HOSPITAL
Tratamiento no esteacuteril Compuestos disruptores endocrinos
70 eliminacioacute
TRATAMIENTO DE EFLUENTES
Famiacutelia faacutermacos Tratamiento esteacuteril Tratamiento no esteacuteril
Carga inicial (microg)
Eliminacioacuten ()
Carga inicial (microg)
Eliminacioacute ()
Analgegravesics 1475 180 993 1511 179 988 Antibiogravetics 569 69 861 239 28 908 Cafeiumlna 757 92 79 1490 177 384 EDC 124 15 813 704 84 744 Iopromida 1046 128 755 4197 498 340 Altres fagravermacs 557 68 862 177 21 863 Psiquiagravetrics 3658 447 937 108 13 954 Cantidad total 8185 100 832 8427 100 533
Tratamiento adecuado para degradar faacutermacos en efluents de hospital
Siguiente objetivo Tratamiento en continuo de efluentes
RESULTADOS AGUAS RESIDUALES DE HOSPITAL
TRATAMIENTO DE EFLUENTES
Fungal inoculated (I)
34 Non-sterile continuous treatments of ROC and VHW
Non-inoculated (NI)
Non-sterile continuous
treatments of real effluents
VHW treatment
(
) Glucose concentration
(
) COD
(
) Laccase activity
(darr) Fungal biomass partial renovation
(mdash) Glucose addition rate
2 HRT studied
Decrease in laccase activity even with partial biomass renovation
Fungal inoculated (I)
Casas et al 2013 Env Technol 34 113
Glucose 026 g g DCW d
Ammonium 12 mg g DCW d
No glucose accumulation
Need for nutrients
Previous studies in synthetic
media and sterile conditions
CRT
Blaacutenquez et al 2006 Water Res 40 1650
CRT 21 days
13 biomass renovation every 7 days
CRT of 15 days
34 Non-sterile continuous treatments of ROC and VHW
Marina Badia Fabregat December 5th 2014 PhD Thesis
Que es lo que sucede
Se muere el hongo aunque estamos renovando la
biomasa no hay suficiente hongo
No hay degradacioacuten
52
Marina Badia Fabregat December 5th 2014 PhD Thesis
VHW treatment (2)
34 Non-sterile continuous treatments of ROC and VHW
NH4+ addition
PhACs removal
Fungal inoculated (I)
Non-inoculated (NI)
(
) Wastewater (Influent)
(
) Reactor effluent
The analyses have
been performed by
34 Non-sterile continuous treatments of ROC and VHW
Microbial community assessment (DGGE)
Marina Badia Fabregat December 5th 2014 PhD Thesis
Time
34 Non-sterile continuous treatments of ROC and VHW
Trametes versicolor
Candida spp
Fusarium solani
Unknown
T versicolor survived until the end of the treatment
laccase activity is not a good indicator
ESCENARIOS DE GESTIOacuteN DE EFLUENTES DE HOSPITAL
EDAR
No eliminacioacuten
de faacutermacos
Dilucioacuten en
el efluente
urbano
Aguas
urbanas
Fong
No eliminacioacuten
de DQO
Hongo Aguas
urbanas
EDAR
HOSPITAL
Srsquoha comprovat la capacitat de T versicolor per degradar fagravermacs
Badiacutea-Fabregat et al 2014 Rodriacuteguez-Rodriacuteguez et al 2014 Cruz-Moratoacute et al 2013
Tractament en continu drsquoHWW amb T versicolor en reactor
Inconvenients al tractament drsquo
aiguumles drsquohospitals reals
- Necessitat drsquoaddicionar nutrients - Competegravencia amb bacteris
Possibles solucions Estrategravegies
- Pretractament de lrsquoefluent - Altres configuracions de reactors - Canvi en la font de carboni
Posada a punt del sistema TRH Relacioacute QRQL
Tractament en continu drsquoHWW amb T versicolor en reactor
Alternativa filtre percolador amb T versicolor pre-crescut sobre fusta
1 2 3
4
5
6
7
1 Tanc drsquoalimentacioacute 2 Tanc de mescla 3 Tanc drsquoeluents de
sortida 4 Bomba de recirculacioacute 5 Bioreactor 6 Entrada drsquoaire 7 Controlador de pH
TRH 3d
QL
QR
QL
Tractament en continu drsquoHWW amb T versicolor en reactor
Alternativa filtre percolador amb T versicolor pre-crescut sobre fusta
Desenvolupament processos
Efluent hospital
real (HWW)
Aiguumles residuals urbanes
(UWW)
Trametes versicolor
T versicolor crescut sobre fusta
Filtre percolador amb T versicolor crescut sobre fusta
Microalgues Degradacioacute a
escala Erlenmeyer Fotobioreactor FBR
Degradacioacute drsquohormones i fagravermacs per microalgues
bull Degradacioacute drsquohormones del digestat drsquoun DA dopat amb E2 i EE2 amb les algues S capricornutum i C reinhardtii creixement i degradacioacute
No efecte togravexic de les hormones sobre les algues
Utilitzacioacute de digestat de llots per creixer
S capricornutum
S capricornutum
Selenastrum
capricornutum
Chlamydomonas
reinhardtii
E2 () EE2 () E2 () EE2 ()
24h 7d 24
h
7d 24h 7d 24
h
7d
B 47 88 30 60 89 100 26 100
C 2 46 0 41 27 86 6 71
G 91 100 27 95 98 100 28 76
Degradacioacute drsquohormones i fagravermacs per microalgues
bull Identificacioacute productes de degradacioacute drsquoE2 i EE2
bull Es detecten diferents productes de degradacioacute drsquoE2 i EE2 bull Majoritagraveriament productes de fotodegradacioacute bull Alguns directament relacionats amb la biodegradacioacute per part de les algues
E2 TP1 EE2 TP2
OH
HO
O
OH
HO
OH
Toilet sewage
1st settler (1m3)
2nd settler (1m3)
Wastewater pump
Wastewater PBR inlet
1
2
3
4
5
Algaebacteria consortia
Fotobioreactor de tractament
drsquo UrbanWW despres de
decantacioacute
Volum 1000L
Semiobert
Tubs plastic transparent
Tractament drsquoUrbanWW i eliminacioacute de PhACs en FBR
100L aigua del llac
Can Borrell Lake (StCugat)
900L U WW
Plagrave drsquooperacioacute del FBR
Tractament drsquoUWW i eliminacioacute de PhACs en FBR
Estat Estacionari - PhACs - Biodiversitat
303 mgL
265 mgL
155 mgL
Irradiacioacute solar darr Temperatura darr
TSSdarr Biomassa
pH augmenta amb lrsquoactivitat fotosintegravetica (consum CO2)
pH disminueix a la nit amb la respiracioacute
Tractament drsquoUWW i eliminacioacute de PhACs en FBR
pH
Entrada - COD=365 mgL - N-NH4
+=79 mgL - PT=17 mgL
COD N-NH4
+
PT
Paragravemetre Periacuteode I Periacuteode II Periacuteode III
DQO () 83 61 41
N-NH4+ () 86 99 80
PT () 54 89 75
Eliminacioacute de nutrients
Tractament drsquoUWW i eliminacioacute de PhACs en FBR
67
Napro
xen
Ibupro
fen
Aceta
min
ophen
Salic
ylic
acid
Keto
pro
fen
Azithro
myc
in
Cip
rofloxacin
Ofloxacin
Ery
thro
myc
in
Hyd
rochlo
roth
iazid
e
Furo
sem
ide
Codein
e
Lora
zepam
Ate
nolo
l
Dilt
iazem
Alp
razola
m
Paro
xetine
Co
nce
ntr
atio
n (
ngL
)
0
2000
4000
6000
8000
10000
12000
24000
30000
36000
42000
48000
54000
60000
Outlet
Inlet
Napro
xe
n
Ibupro
fen
Ace
tam
inophen
Salic
ylic
acid
Keto
pro
fen
Azithro
myc
in
Cip
rofloxa
cin
Ofloxa
cin
Ery
thro
myc
in
Hyd
roch
loro
thia
zid
e
Furo
se
mid
e
Codein
e
Lora
zepam
Ate
nolo
l
Dilt
iazem
Alp
razola
m
Paro
xe
tine
Concentr
ation (
ngL
)
0
2000
4000
6000
8000
10000
12000
24000
30000
36000
42000
48000
54000
60000
Outlet
Inlet
Antiinflamatoris Eliminacioacute gt85
Antibiogravetics Eliminacioacute gt 67
Antidepressius Eliminacioacute gt87
β-bloquejants Eliminacioacute gt86
Altres (ngL) Diuregravetics gt44 Bloquejants de canal lent gt72
Concentratioacute PhACs entrada
Concentratioacute PhACs sortida
TRH=8 d Estat estacionari
TRH=12 d Estat estacionari
48-54 μgL
24-54 μgL
4-10 μgL
2-4 μgL
4-6 μgL
ngL
ngL
8-10 μgL
4-10 μgL
ngL
ngL
PhACs
Tractament drsquoUWW i
eliminacioacute de PhACs en FBR
Valoritzacioacute de biomassa algal mitjanccedilant pretractament enzimagravetic i DA
Digestion time (days)
0 10 20 30 40 50
Meth
ane
yie
ld (
mL C
H4g
VS
)
0
50
100
150
200
250
Time (d) vs Microalgal control
Time (d) vs T control
Time (d) vs Cellulase
Time (d) vs Mix
Mix enzimagravetic Celmiddotlulasa
Biomassa microalgal + Control
Mix enzimagravetic 217 mL CH4g VS
Celmiddotlulasa 203 mL CH4g VS
Microalgues 188 mL CH4g VS
Mix enzimagravetic millora la produccioacute de metagrave
Brou fuacutengic + microalgues Control de brou fuacutengic
Lacasa + microalgues biomassa microalgal Control de lacasa
Brou fuacutengic 210 mL CH4
Lacasa 40 mL CH4
Produccioacute de biogas amb enzims no especiacutefics
Microalgues 38 mL CH4
Produccioacute de biogas amb enzims especiacutefics
Brou fuacutengic millora la produccioacute de metagrave
Projecte de colmiddotlaboracioacute entre el Consorci per a la Gestioacute de Residus del Valles Oriental i el grup de recerca Biorem UAB (2014SGR476) dins del
marc del programa de Doctorats Industrials de la Generalitat de Catalunya
Bioremediacioacute ldquoin siturdquo drsquoaquumliacutefers contaminats per compostos
organoclorats
Projecte de colmiddotlaboracioacute entre Litoclean i el grup de recerca Biorem UAB (2014SGR476) dins del marc del programa de Doctorats
Industrials de la Generalitat de Catalunya
Decloracioacute drsquoorganoclorats mitjanccedilant bacteris dehalorespiradors
1 Tecnologia consolidada amb centenars de casos drsquoaplicacioacute amb egravexit 2 Transformacioacute de productes organoclorats togravexics a innocus 3 Compatible amb altres megravetodes de remediacioacute 4 Disminucioacute del temps de remediacioacute de lrsquoaquumliacutefer i costos associats 5 Tecnologia meacutes econogravemica que tractaments fisico-quiacutemics 6 Potencialment pot eliminar els cloroalcans a concentracions le 0005 mgL 7 Percepcioacute social
PRINCIPALS AVANTATGES BIOREMEDIACIOacute
o Marc del projecte
Aplicacioacute de metodologies de Bioremediacioacute per via anaerogravebia en tres
emplaccedilaments afectats per la presencia de compostos organoclorats Cada un drsquoaquests tres emplaccedilaments constaragrave de les seguumlents fases
bull Fase 1 anagravelisis al laboratori a) Caracteritzacioacute de lrsquoemplaccedilament b) Assaig de laboratori Microcosmos
bull Fase 2 assaig in-situ
o Fase drsquoimplantacioacute A partir dels resultats obtinguts aplicacioacute de metodologia a lrsquoemplaccedilament estudiat per part de Litoclean
PCE TCE cis DCE
Caracteriacutestiques de lrsquoemplaccedilament
bull Emplaccedilament contaminat per un abocament controlat i finit de Percloretilegrave (PCE) en una parcelmiddotla amb activitat industrial
bull Respiren compostos orgagravenics clorats i els transformen a molegravecules menys clorades
bull Anaerobis estrictes bull Es poden trobar als aquumliacutefers contaminats bull El grup Biorem UAB (2014SGR476) disposa de diferents liacutenies de cultius de
bacteris decloradors amb capacitat per detoxificar un ampli ventall drsquoorganoclorats
bull Trueba-Santiso et al 2017 Sci
Total Environ 581-582 pp 640-
648
bull Mortan et al 2017 J Hazard
Mat In press
Dhg Dehalogenimonas
Dhc Dehalococcoides
Dhb Dehalobacterium
Diclorometagrave Agravecid acegravetic Agravecid fogravermic
+ Dhb
C C
H
H
H
H
Etegrave
C C
Cl
H
Cl
H
C C
H
Cl
Cl
H
C C
H
H
H
Cl
cis- i trans- DCE VC
Dhc Dhc
Dhc
C C
Cl
Cl
Cl
H
TCE
C C
C lC l
C l C l
P C E
Dhc
PCE
C
Cl
Cl
C
Cl
Cl
H H C
Cl
Cl
C
Cl
H
H H
1122-TeCA 112-TCA
Dhg Dhg
Abiogravetic
CC
HCl
HCl
HH
12-DCA
Dhg
12-DCA
Bacteris dehalorespiradors
Les poblacions bacterianes
autogravectones poden transformar els
contaminants fins a compostos innocus
Les condicions drsquoaquests aquumliacutefers soacuten adequades per
eliminar els compostos
organoclorats amb bacteris
dehalorespiradors
1 Anagravelisi dels paragravemetres
de camp
Bioestimulacioacute
2 Deteccioacute de lrsquoactivitat
decloradora
Atenuacioacute natural
monitoritzada
Bioaugmentacioacute Fase
2
Pregunta 1a Pregunta 2a
La poblacioacute bacteriana a lrsquoaquumliacutefer
eacutes suficient per completar el proceacutes de descontaminacioacute de forma natural
Pregunta 3a
Fase 1
Cultius anaerobis i anagravelisi de metabogravelits
Mostreig drsquoaigua del pou amb
sediments fins
Preparacioacute dels cultius en cambra
anaerogravebia
Incubacioacute dels cultius en cambra
climatitzada
Anagravelisi de metabogravelits per
cromatografia de gasos Mostres de
laquumliacutefer +
Substrat orgagravenic (candidats per
bioestimulacioacute)
1 Nomeacutes mostra 2 + Metanol i etanol 3 + Producte comercial 4 + Lactat
Concentracioacute de cloroetens
2 Deteccioacute de lrsquoactivitat decloradora
Fase 1
La biodegradacioacute eacutes completa (etegrave)
La bioestimulacioacute eacutes efectiva
La decloracioacute meacutes ragravepida eacutes amb lactat
PCE
TCE
cis- DCE
CV Etegrave
trans- DCE
0
5
10
15
20
25
30
35
0 50 100 150 200
Co
nce
ntr
atio
n (
microM
)
Day
0
2
4
6
8
10
0 50 100 150 200
Day
Mostra aigua nomeacutes (control)
Mostra aigua + etanol metanol
Mostra aigua + producte comercial
Mostra aigua + lactat
Resultats per a un pou
Cultius anaerobis i anagravelisi de metabogravelits
Fase 1
0
5
10
15
20
25
30
35
0 50 100 150 200Day
+ TCE
0
10
20
30
40
50
60
70
0 50 100 150 200
Day
+ TCE
2 Deteccioacute de lrsquoactivitat decloradora
TCE
cis-DCE
trans-DCE
Cloruro de vinilo Etileno
CC
Cl
Cl Cl
Cl
PCE
CC
Cl
H H
Cl
CC
H
ClH
Cl
CC
Cl
H
H
H
CC
H
H H
H
CC
Cl
Cl H
Cl
Deteccioacute i identificacioacute dels bacteris i enzims responsables de la degradacioacute completa
Tegravecniques moleculars (PCR)
Fase 1
Dehalobacter Desulforomonas
Sulfurospirillum Geobacter Desulfitobacterium
Desulfitobacterium
Dehalococcoides
pceA
tceA tceA bvcA
vcrA
2 Deteccioacute de lrsquoactivitat decloradora
Clorur de
vinil
Etegrave
Ma
rca
do
r
C+
Dh
c
Pou
C-
Dh
c
Assaig in situ per BIOESTIMULACIOacute
Fase 2
Injeccioacute i monitoritzacioacute bull Injeccioacute drsquoestimulant segons
conclusions de lrsquoassaig de laboratori (Lactat comercial) en les concentracions de diseny
bull Injeccioacute de traccedilador (fluoresceiumlna)
PCE TCE
cis-DCE
trans-DCE
CV Ethene 0
5
10
15
20
25
30
-1 19 39 59 79
Co
nce
ntr
atio
n (
mg
L)
Day
Chlorinated ethenes Lactate and fermenting products
Well PZ-1
Lactate Pyruvate
Acetate Formate
Potencial Redox
0
1
2
3
4
5
-1 19 39 59 79
Co
nce
ntr
atio
n (
mg
L)
Day
0
500
1000
1500
2000
2500
-1 19 39 59 79Day
0
10000
20000
30000
40000
50000
60000
70000
-1 19 39 59 79Day
-100
0
100
200
300
400
500
-1 19 39 59 79
OR
P (
mV
)
Day
PZ2
82
Chlorinated ethenes Lactate and fermenting products
Well PZ-2
Direct injection of lactate (MW-PZ2) Monitoring Wells PZ2 PZ1 PZ3 MW6 PZ22 PZ6 and ProfA
Conclusions de la Fase 2 (assaig in situ)
Els resultats de la Fase 1 soacuten vagravelids per decidir quin tractament de bioremediacioacute seguir a la Fase 2
El lactat estimula la degradacioacute
bull Augmenta la velocitat de decloracioacute bull Proporciona acetat i hidrogen als bacteris bull Consumeix lrsquooxigen present bull Disminueix el potencial redox
Es confirma la presegravencia de bacteris dehalorespiradors autogravectons i actius
Es detecta degradacioacute de PCE i transformacioacute a compostos menys clorats
A partir dels resultats obtinguts durant les dues fases es dissenyaragrave i es proposaragrave lrsquoexecucioacute drsquoun proceacutes de bioremediacioacute anaerogravebia estimulada aplicant la metodologia establerta
84
Gragravecies
Grup de recerca BioremUAB (teresavicentuabcat)
Productes de degradacioacute del metabolisme del
fong per diferents famiacutelies de colorants
10 9 8 7 6 5 4 3 2 1 0 ppmLongitud dona (nm)
350 400 450 500 550 600 650
Absorb
agravencia
00
02
04
06
08
10
Temps 0 min
Temps 8 min
Temps 30 min
Temps 60 min
Temps 2h
Temps 4h
Temps 24h
0 min
4 h
24 h
60 min
2 h
30 min
8 min
N(CH2CH3)2
N(CH2CH3)2
BG1
CO2HCO2H
N(CH2CH3)2
CH3CHO
CH3CH(OH)2
CH3CO2H
NH(CH3CH2)2
+
SO4H-
Brilliant Green 1
N(CH2CH3)2
N(CH2CH3)2
BG1
CO2HCO2H
N(CH2CH3)2
CH3CHO
CH3CH(OH)2
CH3CO2H
NH(CH3CH2)2
+
SO4H-
N(CH2CH3)2
N(CH2CH3)2
BG1
CO2HCO2H
N(CH2CH3)2
CH3CHO
CH3CH(OH)2
CH3CO2H
NH(CH3CH2)2
+
SO4H-
NH(CH2CH3)2 + +
EL FONG EacuteS CAPACcedil DE DEGRADAR AgraveCID BENZOIC en 24 hores
H-RMN en liacutenea
Orange G
NH2CH2N
NH2
No subproductes
Acid Fuchsin
WRF
Citocromo P450
2 Lacasas
Lignina peroxidasa
Peroxidasa versaacutetil
MnP
1 Pero
xidasas
Enzimas modificadoras de lignina
Trametes versicolor
Enzimas extracelulares Enzimas intracelulares
Hidroxilacioacuten
Epoxidacioacuten
Reduccioacuten Desalquilacioacuten
Oxigenacioacuten
Ruptura C-C
Desmetilacioacuten
Hidroxilacioacuten Dipolimerizacioacuten fenoles
Oxidacioacuten alcoholes
El mecanismo de degradacioacuten de algunos contaminantes no esta ligado a la produccioacuten de los enzimas extracelulares sino al sistema intracelular Cytocromo P450 monooxigenasa
Identificacioacuten gen cyt P450 en P chrysosporium 1997 y en T versicolor 2002
Objetivo desarrollo de proceso
Reactor fludizado por pulsos de aire
Fong en forma de pegravelmiddotlets Biomassa fluiumlditzada per polsos drsquoaire Tordf ograveptima fong 25ordmC pH ograveptim fong 45 Nutrients (CN) y micronutrients Avaluacioacute activitat fuacutengica enzim lacasa Condicions esterils
Temps (d)
0 5 10 15 20
Glu
cosa
(gl)
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
Laca
sa (
UA
l)
0
250
500
750
1000
1250
1500
1750
2000
2250
Reducc
ioacute d
e c
olo
r (
)
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
Glucosa
Lacasa
Reduccioacute de color
TRH (h)
0 20 40 60 80 100 120
mg G
LG e
limin
ats
lmiddoth
0
5
10
15
20
25
30
Experimental
Normativa
Efecte del TRH
TRH 48 h
Temps (d)
0 5 10 15 20 25 30 35 40 45
Glu
cosa
(gl)
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
Laca
sa (
UA
l)
0
250
500
750
1000
1250
1500
1750
2000
2250
Reducc
ioacute d
e c
olo
r (
)
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
Glucosa
Lacasa
Reduccioacute de color
0
20
40
60
80
100
0 7 14 21 28 35 42 49 56 63P
erc
en
tatg
e d
e b
iom
as
sa
()
Temps (d)
gt42 dies
35 dies
28 dies
21 dies
14 dies
7 dies
0 dies
Estrategravegia purga i renovacioacute 13 de la
biomassa cada 7 dies
TRC 21 dies
decoloracions gt 90
distribucioacute drsquoedats constant
82 biomassa amb lt28 dies
Pegraverdua morfologiacutea dels pegravelmiddotlets lisis celmiddotlular
Tiempo (d)0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110
Glu
cosa
(gl)
0
1
2
3
4
5
6
7
8
Laca
sa (
UA
l)
0
500
1000
1500
2000
2500
3000
3500
4000
4500
5000
5500
Reducc
ioacuten d
e c
olo
r (
)
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
10068 525 59 72 4848
- Renovar la biomassa - Ni macro ni micronutrients - Glucosa qualitat industrial - Colorant no estegraveril
Formulacioacute del medi de cultiu
Seleccioacute del bioreactor
Escalat
Escalat de la produccioacute de biomassa
Produccioacute de pegravelmiddotlets clagravessica
Coll drsquoampolla
Cost medi (extracte de malta)
Limitacioacute en la produccioacute a escala Erlenmeyer
Objectius
Morfologia en forma de pelmiddotlets
Mida plusmn 3mm
Pasos experimentals
40 x
Biomassa gt 3 g DCWmiddotl-1
Morfologia adequada
280
598 0
50
100
150
200
250
300
Malt extract Defined medium
Co
st (
euromiddotK
g-1) Reduccioacute de cost 98
Escalat de la produccioacute de biomassa
La enzima lacasa es uno de los principales
catalizadores de la biodegradacioacuten pero no el uacutenico
responsable
El hongo degrada casi todos los colorantes
(algunos si estan en concentraciones subtoacutexicas)
La monitorizacioacuten de la produccioacuten enzimaacutetica y
consumo de glucosa son buenos indicadores de la
actividad metaboacutelica del hongo hay que
suministrar nutrientes para mantener la actividad
enzimaacutetica
El hongo puede degradar metabolitos resultantes
de la degradacioacuten que el enzima lacasa no puede
degradar
Algunas conclusiones
Porque utilizar microorganismos y no enzimas
si es mucho mas facil dosificar enzimas
los efluentes a tratar (liacutequidos o soacutelidos) contienen
una mezcla muy compleja de contaminantes no
podemos optimizar ni el enzima ni las condiciones
es difiacutecil que un enzima pueda degradar todos los
contaminantes presentes
en muchos casos los enzimas solo realizan un paso
de la transformacioacuten y se pueden formar TPs toacutexicos
o no biodegradables
el microorganismo es un sistema multienzimaacutetico
2010 20151985 1990 1995 2000 2005
Cronograma de los trabajos publicados en relacioacuten a biodegradacioacuten de contaminantes por hongos en medio liacutequido
Contaminantes emergentes
Pesticidas (DDT amp DDE)
PCBs HAPs Disolventes clorados
AR de produccioacuten Aceite de oliva
AR de la induacutestria del papel
Retardantes de llama (Bromados)
Faacutermacos
Filtros solares UV
Deteccioacuten faacutermacos en medio ambient
Colorantes sinteacuteticos Explosivos
TNT y nitroglicerina
AR de la industria textil
ASPECTOS GENERALES
A que se llama contaminantes emergentes
Productos considerados contaminantes actualmente pero no en el pasado presentes de forma constante en el medio ambiente a bajas concentraciones provocando problemas en el ecosistema y pendientes de ser regulados en un futuro proacuteximo
Entre ellos se incluyen los faacutermacos drogas de abuso productos asociados a la higiene y cuidado corporal retardantes de llama plaguicidashellip Caracteriacutesticas
alto consumo acumulacioacuten en el medio y organismos potencial disruptor endocrino toxicidadhellip
DEGRADACIOacuteN DE CONTAMINANTES EMERGENTES
EDAR
Mezcla de ldquocontaminantes emergentesrdquo
metabolitos
substancias conjugadas
EXCRECIOacuteNVERTIDO
Retenidos en los lodos
inalterados
transformados
Mineralizados
Transformados
Inalterados
Presencia en aguas subterraneas superficiales y
sedimentos
Presencia en suelos
efluente
influente
DEGRADACIOacuteN DE CONTAMINANTES EMERGENTES
bull 2005 la mayoriacutea de estudios realizados se centran en ndash Puesta a punto de meacutetodos analiacuteticos
ndash Deteccioacuten en aguas superficiales y subterraacuteneas
ndash Deteccioacuten en sistemas de tratamiento convencionales (EDARs)
ndash Deteccioacuten en efluentes de hospitales
bull Algunos estudios de degradacioacuten por bacterias en efluentes
bull Escasos (ninguno) estudios de degradacioacuten en lodos
DEGRADACIOacuteN DE CONTAMINANTES EMERGENTES
HONGOS
Cual es el principal problema que presenta estudiar su degradacioacuten
Las bajas concentraciones en que se encuentran y el
hecho de estar en matrices muy complejas dificulta
su deteccioacuten y cuantificacioacuten
Aplicacioacuten en matrices liquidas y soacutelidas
Matrices liacutequidas
Aguas residuales de hospital
Aguas residuales de la Vila Universitaria
Concentrado de un proceso de membranas
Aguas de un hospital veterinario
Matrices solidas
Lodos de depuradoras urbanas
Lodos de reactor MBR
37 Verlicchi et al J hydrology 2010 also WST 2010
erythromycin (antibiotic)
Iopromide (ICM)
ifosfamide (cytostatic)
Ibuprofen (analgesic)
Glucose
Therapeutic classes contrast media (ICM) heavy metals in a hospital effluentndash Comparison with an urban effluent
Hospital effluent Mean value
Urban effluent Mean value
Degradacioacuten de faacutermacos modelo e identificacioacuten de productos de transformacioacuten en condiciones esteacuteriles
Nos permite demostrar que el hongo es
el responsable de la degradacioacuten
Tratamiento de efluentes reales en condiciones no esteacuteriles Cuantificacioacuten de la eliminacioacuten de faacutermacos y ecotoxicidad
Tratamiento de efluentes por hongos Degradacioacuten de faacutermacos
38
EXPERIMENTOS IN VIVO PARA CUANTIFICAR DEGRADACIOacuteN
EXPERIMENTOS PARA DETERMINAR EL PAPEL DE LOS ENZIMAS
- In vitro Lacasa comercial
- In vivo Inhibidores del citocrom P450 (1-aminobenzotriazole)
ESTUDIO DE LA TOXICIDAD (Microtox regTest )
- Bacteria bioluminescente V ficheri
- EC50 a los 15 min Concentracioacuten que disminuye la luz emitida por la bacteria al 50
- Cuanto mas alta sea la EC50 menor es la toxicidad
ANAgraveLISIS DE FAgraveRMACOS EXTRACCIOacuteN EN FASE SOacuteLIDA i HPLC
IDENTIFICACIOacuteN DE SUBPRODUCTOS Servei RMN-UAB
(Medio + contaminante) (Medio + contaminante+ hongo inactivado)
Adsorcioacuten Degradacioacuten miacutenima
DEGRADACIOacuteN DE FAacuteRMACOS INDIVIDUALES
EC50
50
Cultiu en placa
Inoculacioacute dels Erlenmeyers
per a lrsquoobtencioacute de miceliObtencioacute del miceli
Homogeneiumltzacioacute amb NaCl 08 11 (vv)
Solucioacute stock de miceli
Inoculacioacute dels Erlenmeyers per lrsquoobtencioacute de pegravelmiddotletsObtencioacute de pegravelmiddotlets
Solucioacute stock de pegravelmiddotlets
7 dies6 dies
5 dies
inogravecul
Inoculacioacute del reactor
Cultiu en placa
Inoculacioacute dels Erlenmeyers
per a lrsquoobtencioacute de miceliObtencioacute del miceli
Homogeneiumltzacioacute amb NaCl 08 11 (vv)
Solucioacute stock de miceli
Inoculacioacute dels Erlenmeyers per lrsquoobtencioacute de pegravelmiddotletsObtencioacute de pegravelmiddotlets
Solucioacute stock de pegravelmiddotlets
7 dies6 dies
5 dies
inogravecul
Inoculacioacute del reactor
Cultiu en placa
Inoculacioacute dels Erlenmeyers
per a lrsquoobtencioacute de miceliObtencioacute del miceli
Homogeneiumltzacioacute amb NaCl 08 11 (vv)
Solucioacute stock de miceli
Inoculacioacute dels Erlenmeyers per lrsquoobtencioacute de pegravelmiddotletsObtencioacute de pegravelmiddotlets
Solucioacute stock de pegravelmiddotlets
7 dies6 dies
5 dies
inogravecul
Inoculacioacute del reactor
Cultiu en placa
Inoculacioacute dels Erlenmeyers
per a lrsquoobtencioacute de miceliObtencioacute del miceli
Homogeneiumltzacioacute amb NaCl 08 11 (vv)
Solucioacute stock de miceli
Inoculacioacute dels Erlenmeyers per lrsquoobtencioacute de pegravelmiddotletsObtencioacute de pegravelmiddotlets
Solucioacute stock de pegravelmiddotlets
7 dies6 dies
5 dies
inogravecul
Inoculacioacute del reactor
Cultiu en placa
Inoculacioacute dels Erlenmeyers
per a lrsquoobtencioacute de miceliObtencioacute del miceli
Homogeneiumltzacioacute amb NaCl 08 11 (vv)
Solucioacute stock de miceli
Inoculacioacute dels Erlenmeyers per lrsquoobtencioacute de pegravelmiddotletsObtencioacute de pegravelmiddotlets
Solucioacute stock de pegravelmiddotlets
7 dies6 dies
5 dies
inogravecul
Inoculacioacute del reactor
Cultiu en placa
Inoculacioacute dels Erlenmeyers
per a lrsquoobtencioacute de miceliObtencioacute del miceli
Homogeneiumltzacioacute amb NaCl 08 11 (vv)
Solucioacute stock de miceli
Inoculacioacute dels Erlenmeyers per lrsquoobtencioacute de pegravelmiddotletsObtencioacute de pegravelmiddotlets
Solucioacute stock de pegravelmiddotlets
7 dies6 dies
5 dies
inogravecul
Inoculacioacute del reactor
Control abioacutetico Control inactivado Experimental (Medio + contaminante+hongo activo)
Idaea-CSIC ICRA
Ketoprofeno
Eliminacioacute del 100
Metabolits hidroxilats
Perfil de concentracioacute de subproductes del ketoprofen
DEGRADACIOacuteN DE FAacuteRMACOS MODELO
IOPROMIDE degradation in Erlenmeyer flasks by
T versicolor pellets Time course degradation of Iopromide
added at approximately 12 mg L-1 Symbols non-inoculated controls ()
experimental cultures () heat-killed
controls () glucose () and laccase
activity (loz)
62 degradation is
observed after 7days of
exposure and remains
constant until the end of
the experiment
Toxicity by Microtox bioassay
Time EC50 ()
Non-biotic control 2
15min 2
8h 1
1d 43
4d 66
7d 87
12d 110
High toxicity at initial time
(EC50 2) Toxicity decreases
over time
Gros et al 2014 Water Research
Degradacioacuten de farmacos en aguas residuales
en bioreactor
CONDITIONS
Sterile effluent
No sterile
Batch
Continuous
Nutrients addition
Non-nutrients addition
Fluidized bed bioreactors 15
and 10 L
Air pulses
T versicolor in form of pellets
pH (45) and temperature (25ordmC)
control
MONITORING
Pharmaceuticals degradation
Acute toxicity (Microtox)
Laccase glucose etc
101
1-ep
oxyC
BZ
2-Hyd
roxy
CBZ
Cipro
floxa
cin
50
100
150
200
250
Inicial
15 min
6 h
1 d
2 d
5 d
8 d
Cef
alex
in
Ibup
rofe
n
Aceta
minop
hen
Azitro
micin
1
2
3
4
Ketop
rofe
n
Propr
anolol
Cita
lopr
am
Car
bamaz
epine
Acridon
e
Con
cen
tracioacute
(micro
g L
-1)
000
003
006
009
012
RESULTADOS AGUAS RESIDUALES URBANAS (Vila Universitaria de la UAB)
Tratamiento no esteril en batch
Eliminacioacuten completa del 70 de los faacutermacos detectados
Inicial
15 min
6 h
1 d
2 d
5 d
8 d
TRATAMIENTO DE EFLUENTES
Comparacioacuten de la eliminacioacuten de los faacutermacos por el
hongo versus lodos activados (bibliografia)
Grup Fagravermac Concentracioacute
(microg L-1)
Eliminacioacute estegraveril
()
Eliminacioacute no estegraveril
()
Eliminacioacute per llots activats
() Analgegravesics Acetaminofen 387 100 100 82-99
Ibuprofen 1261 100 100 82-99 Ketoprofen lt048 35 100 lt50 Codeina 002 100 - lt82 Antibiogravetics Azitromicin 431 - 100 lt40
Ciprofloxacin 8471 - 35 50-96 (adsorcioacute) Cefalexin 059 - -51 96 β-blockers Propanolol 006 - 100 59-70 Psiquiatrics Carbamazepina 07 -37 Augmenta lt20 Augmenta
1011- epoxy CBZ 755 100 79 - 2-Hydroxy CBZ 1638 46 100 -
Acridone 101 100 Augmenta - Citalopram 01 100 100 -
RESULTADOS AGUAS RESIDUALES URBANAS
TRATAMIENTO DE EFLUENTES
Porcentajes de eliminacioacuten superiores en el tratamiento por hongos
Problema cuantificacioacuten inicial de carbamazepina conjugacioacuten
Ace
tam
inop
hen
Ibup
rofen
Ket
opro
fen
Nap
roxe
n
Salicylic a
cid
Cod
eine
Phe
nazo
ne
Dex
amet
haso
ne
Diclofena
c
Piro
xica
m
Co
nce
ntr
atio
n (
microg
L-1
)
00
05
10
15
20
25
30
500
1000
1500
Initial
30 min
5 h
1 d
2 d
5 d
8 d
50
Tratamiento no esteacuteril Analgeacutesicos
RESULTADOS AGUAS RESIDUALES DE HOSPITAL
TRATAMIENTO DE EFLUENTES
46
Cipro
floxa
cin
Oflo
xacin
Clarit
hrom
ycin
Sulfam
etho
xazo
le
Azith
rom
ycin
Met
ronida
zole
Met
ronida
zole-O
H
Trim
etho
prim
Dim
etrid
azole
Ron
idaz
ole
Co
nce
ntr
atio
n (
microg
L-1
)
00
05
10
15
20
25
30
35
40
100
150
200
250
Initial
30 min
5 h
1 d
2 d
5 d
8 d
RESULTADOS AGUAS RESIDUALES DE HOSPITAL
Tratamiento no esteacuteril Antibioacuteticos
TRATAMIENTO DE EFLUENTES
101
1-ep
oxy
CBZ
2-Hyd
roxy
CBZ
Car
bam
azep
ine
Acr
idon
e
Lora
zepa
m
Cita
lopr
am
Ven
lafaxine
Pra
vast
atin
Olanz
apine
Ser
tralin
e
Fluox
etine
Par
oxet
ine
Co
nce
ntr
atio
n (
microg
L-1
)
000
025
050
075
100
400800
120016002000
Initial
30 min
5 h
1 d
2 d
5 d
8 d
RESULTADOS AGUAS RESIDUALES DE HOSPITAL
Tratamiento no esteacuteril Faacutermacos de uso psiquiaacutetrico
TRATAMIENTO DE EFLUENTES
Ben
zotri
azole
OP2E
O
Eth
ylpa
rabe
n
Pro
pylpar
aben
BPA
OP
Con
cen
tration
(micro
g L
-1)
0
2
4
6
8
10
20
30
40
50
60
RESULTADOS AGUAS RESIDUALES DE HOSPITAL
Tratamiento no esteacuteril Compuestos disruptores endocrinos
70 eliminacioacute
TRATAMIENTO DE EFLUENTES
Famiacutelia faacutermacos Tratamiento esteacuteril Tratamiento no esteacuteril
Carga inicial (microg)
Eliminacioacuten ()
Carga inicial (microg)
Eliminacioacute ()
Analgegravesics 1475 180 993 1511 179 988 Antibiogravetics 569 69 861 239 28 908 Cafeiumlna 757 92 79 1490 177 384 EDC 124 15 813 704 84 744 Iopromida 1046 128 755 4197 498 340 Altres fagravermacs 557 68 862 177 21 863 Psiquiagravetrics 3658 447 937 108 13 954 Cantidad total 8185 100 832 8427 100 533
Tratamiento adecuado para degradar faacutermacos en efluents de hospital
Siguiente objetivo Tratamiento en continuo de efluentes
RESULTADOS AGUAS RESIDUALES DE HOSPITAL
TRATAMIENTO DE EFLUENTES
Fungal inoculated (I)
34 Non-sterile continuous treatments of ROC and VHW
Non-inoculated (NI)
Non-sterile continuous
treatments of real effluents
VHW treatment
(
) Glucose concentration
(
) COD
(
) Laccase activity
(darr) Fungal biomass partial renovation
(mdash) Glucose addition rate
2 HRT studied
Decrease in laccase activity even with partial biomass renovation
Fungal inoculated (I)
Casas et al 2013 Env Technol 34 113
Glucose 026 g g DCW d
Ammonium 12 mg g DCW d
No glucose accumulation
Need for nutrients
Previous studies in synthetic
media and sterile conditions
CRT
Blaacutenquez et al 2006 Water Res 40 1650
CRT 21 days
13 biomass renovation every 7 days
CRT of 15 days
34 Non-sterile continuous treatments of ROC and VHW
Marina Badia Fabregat December 5th 2014 PhD Thesis
Que es lo que sucede
Se muere el hongo aunque estamos renovando la
biomasa no hay suficiente hongo
No hay degradacioacuten
52
Marina Badia Fabregat December 5th 2014 PhD Thesis
VHW treatment (2)
34 Non-sterile continuous treatments of ROC and VHW
NH4+ addition
PhACs removal
Fungal inoculated (I)
Non-inoculated (NI)
(
) Wastewater (Influent)
(
) Reactor effluent
The analyses have
been performed by
34 Non-sterile continuous treatments of ROC and VHW
Microbial community assessment (DGGE)
Marina Badia Fabregat December 5th 2014 PhD Thesis
Time
34 Non-sterile continuous treatments of ROC and VHW
Trametes versicolor
Candida spp
Fusarium solani
Unknown
T versicolor survived until the end of the treatment
laccase activity is not a good indicator
ESCENARIOS DE GESTIOacuteN DE EFLUENTES DE HOSPITAL
EDAR
No eliminacioacuten
de faacutermacos
Dilucioacuten en
el efluente
urbano
Aguas
urbanas
Fong
No eliminacioacuten
de DQO
Hongo Aguas
urbanas
EDAR
HOSPITAL
Srsquoha comprovat la capacitat de T versicolor per degradar fagravermacs
Badiacutea-Fabregat et al 2014 Rodriacuteguez-Rodriacuteguez et al 2014 Cruz-Moratoacute et al 2013
Tractament en continu drsquoHWW amb T versicolor en reactor
Inconvenients al tractament drsquo
aiguumles drsquohospitals reals
- Necessitat drsquoaddicionar nutrients - Competegravencia amb bacteris
Possibles solucions Estrategravegies
- Pretractament de lrsquoefluent - Altres configuracions de reactors - Canvi en la font de carboni
Posada a punt del sistema TRH Relacioacute QRQL
Tractament en continu drsquoHWW amb T versicolor en reactor
Alternativa filtre percolador amb T versicolor pre-crescut sobre fusta
1 2 3
4
5
6
7
1 Tanc drsquoalimentacioacute 2 Tanc de mescla 3 Tanc drsquoeluents de
sortida 4 Bomba de recirculacioacute 5 Bioreactor 6 Entrada drsquoaire 7 Controlador de pH
TRH 3d
QL
QR
QL
Tractament en continu drsquoHWW amb T versicolor en reactor
Alternativa filtre percolador amb T versicolor pre-crescut sobre fusta
Desenvolupament processos
Efluent hospital
real (HWW)
Aiguumles residuals urbanes
(UWW)
Trametes versicolor
T versicolor crescut sobre fusta
Filtre percolador amb T versicolor crescut sobre fusta
Microalgues Degradacioacute a
escala Erlenmeyer Fotobioreactor FBR
Degradacioacute drsquohormones i fagravermacs per microalgues
bull Degradacioacute drsquohormones del digestat drsquoun DA dopat amb E2 i EE2 amb les algues S capricornutum i C reinhardtii creixement i degradacioacute
No efecte togravexic de les hormones sobre les algues
Utilitzacioacute de digestat de llots per creixer
S capricornutum
S capricornutum
Selenastrum
capricornutum
Chlamydomonas
reinhardtii
E2 () EE2 () E2 () EE2 ()
24h 7d 24
h
7d 24h 7d 24
h
7d
B 47 88 30 60 89 100 26 100
C 2 46 0 41 27 86 6 71
G 91 100 27 95 98 100 28 76
Degradacioacute drsquohormones i fagravermacs per microalgues
bull Identificacioacute productes de degradacioacute drsquoE2 i EE2
bull Es detecten diferents productes de degradacioacute drsquoE2 i EE2 bull Majoritagraveriament productes de fotodegradacioacute bull Alguns directament relacionats amb la biodegradacioacute per part de les algues
E2 TP1 EE2 TP2
OH
HO
O
OH
HO
OH
Toilet sewage
1st settler (1m3)
2nd settler (1m3)
Wastewater pump
Wastewater PBR inlet
1
2
3
4
5
Algaebacteria consortia
Fotobioreactor de tractament
drsquo UrbanWW despres de
decantacioacute
Volum 1000L
Semiobert
Tubs plastic transparent
Tractament drsquoUrbanWW i eliminacioacute de PhACs en FBR
100L aigua del llac
Can Borrell Lake (StCugat)
900L U WW
Plagrave drsquooperacioacute del FBR
Tractament drsquoUWW i eliminacioacute de PhACs en FBR
Estat Estacionari - PhACs - Biodiversitat
303 mgL
265 mgL
155 mgL
Irradiacioacute solar darr Temperatura darr
TSSdarr Biomassa
pH augmenta amb lrsquoactivitat fotosintegravetica (consum CO2)
pH disminueix a la nit amb la respiracioacute
Tractament drsquoUWW i eliminacioacute de PhACs en FBR
pH
Entrada - COD=365 mgL - N-NH4
+=79 mgL - PT=17 mgL
COD N-NH4
+
PT
Paragravemetre Periacuteode I Periacuteode II Periacuteode III
DQO () 83 61 41
N-NH4+ () 86 99 80
PT () 54 89 75
Eliminacioacute de nutrients
Tractament drsquoUWW i eliminacioacute de PhACs en FBR
67
Napro
xen
Ibupro
fen
Aceta
min
ophen
Salic
ylic
acid
Keto
pro
fen
Azithro
myc
in
Cip
rofloxacin
Ofloxacin
Ery
thro
myc
in
Hyd
rochlo
roth
iazid
e
Furo
sem
ide
Codein
e
Lora
zepam
Ate
nolo
l
Dilt
iazem
Alp
razola
m
Paro
xetine
Co
nce
ntr
atio
n (
ngL
)
0
2000
4000
6000
8000
10000
12000
24000
30000
36000
42000
48000
54000
60000
Outlet
Inlet
Napro
xe
n
Ibupro
fen
Ace
tam
inophen
Salic
ylic
acid
Keto
pro
fen
Azithro
myc
in
Cip
rofloxa
cin
Ofloxa
cin
Ery
thro
myc
in
Hyd
roch
loro
thia
zid
e
Furo
se
mid
e
Codein
e
Lora
zepam
Ate
nolo
l
Dilt
iazem
Alp
razola
m
Paro
xe
tine
Concentr
ation (
ngL
)
0
2000
4000
6000
8000
10000
12000
24000
30000
36000
42000
48000
54000
60000
Outlet
Inlet
Antiinflamatoris Eliminacioacute gt85
Antibiogravetics Eliminacioacute gt 67
Antidepressius Eliminacioacute gt87
β-bloquejants Eliminacioacute gt86
Altres (ngL) Diuregravetics gt44 Bloquejants de canal lent gt72
Concentratioacute PhACs entrada
Concentratioacute PhACs sortida
TRH=8 d Estat estacionari
TRH=12 d Estat estacionari
48-54 μgL
24-54 μgL
4-10 μgL
2-4 μgL
4-6 μgL
ngL
ngL
8-10 μgL
4-10 μgL
ngL
ngL
PhACs
Tractament drsquoUWW i
eliminacioacute de PhACs en FBR
Valoritzacioacute de biomassa algal mitjanccedilant pretractament enzimagravetic i DA
Digestion time (days)
0 10 20 30 40 50
Meth
ane
yie
ld (
mL C
H4g
VS
)
0
50
100
150
200
250
Time (d) vs Microalgal control
Time (d) vs T control
Time (d) vs Cellulase
Time (d) vs Mix
Mix enzimagravetic Celmiddotlulasa
Biomassa microalgal + Control
Mix enzimagravetic 217 mL CH4g VS
Celmiddotlulasa 203 mL CH4g VS
Microalgues 188 mL CH4g VS
Mix enzimagravetic millora la produccioacute de metagrave
Brou fuacutengic + microalgues Control de brou fuacutengic
Lacasa + microalgues biomassa microalgal Control de lacasa
Brou fuacutengic 210 mL CH4
Lacasa 40 mL CH4
Produccioacute de biogas amb enzims no especiacutefics
Microalgues 38 mL CH4
Produccioacute de biogas amb enzims especiacutefics
Brou fuacutengic millora la produccioacute de metagrave
Projecte de colmiddotlaboracioacute entre el Consorci per a la Gestioacute de Residus del Valles Oriental i el grup de recerca Biorem UAB (2014SGR476) dins del
marc del programa de Doctorats Industrials de la Generalitat de Catalunya
Bioremediacioacute ldquoin siturdquo drsquoaquumliacutefers contaminats per compostos
organoclorats
Projecte de colmiddotlaboracioacute entre Litoclean i el grup de recerca Biorem UAB (2014SGR476) dins del marc del programa de Doctorats
Industrials de la Generalitat de Catalunya
Decloracioacute drsquoorganoclorats mitjanccedilant bacteris dehalorespiradors
1 Tecnologia consolidada amb centenars de casos drsquoaplicacioacute amb egravexit 2 Transformacioacute de productes organoclorats togravexics a innocus 3 Compatible amb altres megravetodes de remediacioacute 4 Disminucioacute del temps de remediacioacute de lrsquoaquumliacutefer i costos associats 5 Tecnologia meacutes econogravemica que tractaments fisico-quiacutemics 6 Potencialment pot eliminar els cloroalcans a concentracions le 0005 mgL 7 Percepcioacute social
PRINCIPALS AVANTATGES BIOREMEDIACIOacute
o Marc del projecte
Aplicacioacute de metodologies de Bioremediacioacute per via anaerogravebia en tres
emplaccedilaments afectats per la presencia de compostos organoclorats Cada un drsquoaquests tres emplaccedilaments constaragrave de les seguumlents fases
bull Fase 1 anagravelisis al laboratori a) Caracteritzacioacute de lrsquoemplaccedilament b) Assaig de laboratori Microcosmos
bull Fase 2 assaig in-situ
o Fase drsquoimplantacioacute A partir dels resultats obtinguts aplicacioacute de metodologia a lrsquoemplaccedilament estudiat per part de Litoclean
PCE TCE cis DCE
Caracteriacutestiques de lrsquoemplaccedilament
bull Emplaccedilament contaminat per un abocament controlat i finit de Percloretilegrave (PCE) en una parcelmiddotla amb activitat industrial
bull Respiren compostos orgagravenics clorats i els transformen a molegravecules menys clorades
bull Anaerobis estrictes bull Es poden trobar als aquumliacutefers contaminats bull El grup Biorem UAB (2014SGR476) disposa de diferents liacutenies de cultius de
bacteris decloradors amb capacitat per detoxificar un ampli ventall drsquoorganoclorats
bull Trueba-Santiso et al 2017 Sci
Total Environ 581-582 pp 640-
648
bull Mortan et al 2017 J Hazard
Mat In press
Dhg Dehalogenimonas
Dhc Dehalococcoides
Dhb Dehalobacterium
Diclorometagrave Agravecid acegravetic Agravecid fogravermic
+ Dhb
C C
H
H
H
H
Etegrave
C C
Cl
H
Cl
H
C C
H
Cl
Cl
H
C C
H
H
H
Cl
cis- i trans- DCE VC
Dhc Dhc
Dhc
C C
Cl
Cl
Cl
H
TCE
C C
C lC l
C l C l
P C E
Dhc
PCE
C
Cl
Cl
C
Cl
Cl
H H C
Cl
Cl
C
Cl
H
H H
1122-TeCA 112-TCA
Dhg Dhg
Abiogravetic
CC
HCl
HCl
HH
12-DCA
Dhg
12-DCA
Bacteris dehalorespiradors
Les poblacions bacterianes
autogravectones poden transformar els
contaminants fins a compostos innocus
Les condicions drsquoaquests aquumliacutefers soacuten adequades per
eliminar els compostos
organoclorats amb bacteris
dehalorespiradors
1 Anagravelisi dels paragravemetres
de camp
Bioestimulacioacute
2 Deteccioacute de lrsquoactivitat
decloradora
Atenuacioacute natural
monitoritzada
Bioaugmentacioacute Fase
2
Pregunta 1a Pregunta 2a
La poblacioacute bacteriana a lrsquoaquumliacutefer
eacutes suficient per completar el proceacutes de descontaminacioacute de forma natural
Pregunta 3a
Fase 1
Cultius anaerobis i anagravelisi de metabogravelits
Mostreig drsquoaigua del pou amb
sediments fins
Preparacioacute dels cultius en cambra
anaerogravebia
Incubacioacute dels cultius en cambra
climatitzada
Anagravelisi de metabogravelits per
cromatografia de gasos Mostres de
laquumliacutefer +
Substrat orgagravenic (candidats per
bioestimulacioacute)
1 Nomeacutes mostra 2 + Metanol i etanol 3 + Producte comercial 4 + Lactat
Concentracioacute de cloroetens
2 Deteccioacute de lrsquoactivitat decloradora
Fase 1
La biodegradacioacute eacutes completa (etegrave)
La bioestimulacioacute eacutes efectiva
La decloracioacute meacutes ragravepida eacutes amb lactat
PCE
TCE
cis- DCE
CV Etegrave
trans- DCE
0
5
10
15
20
25
30
35
0 50 100 150 200
Co
nce
ntr
atio
n (
microM
)
Day
0
2
4
6
8
10
0 50 100 150 200
Day
Mostra aigua nomeacutes (control)
Mostra aigua + etanol metanol
Mostra aigua + producte comercial
Mostra aigua + lactat
Resultats per a un pou
Cultius anaerobis i anagravelisi de metabogravelits
Fase 1
0
5
10
15
20
25
30
35
0 50 100 150 200Day
+ TCE
0
10
20
30
40
50
60
70
0 50 100 150 200
Day
+ TCE
2 Deteccioacute de lrsquoactivitat decloradora
TCE
cis-DCE
trans-DCE
Cloruro de vinilo Etileno
CC
Cl
Cl Cl
Cl
PCE
CC
Cl
H H
Cl
CC
H
ClH
Cl
CC
Cl
H
H
H
CC
H
H H
H
CC
Cl
Cl H
Cl
Deteccioacute i identificacioacute dels bacteris i enzims responsables de la degradacioacute completa
Tegravecniques moleculars (PCR)
Fase 1
Dehalobacter Desulforomonas
Sulfurospirillum Geobacter Desulfitobacterium
Desulfitobacterium
Dehalococcoides
pceA
tceA tceA bvcA
vcrA
2 Deteccioacute de lrsquoactivitat decloradora
Clorur de
vinil
Etegrave
Ma
rca
do
r
C+
Dh
c
Pou
C-
Dh
c
Assaig in situ per BIOESTIMULACIOacute
Fase 2
Injeccioacute i monitoritzacioacute bull Injeccioacute drsquoestimulant segons
conclusions de lrsquoassaig de laboratori (Lactat comercial) en les concentracions de diseny
bull Injeccioacute de traccedilador (fluoresceiumlna)
PCE TCE
cis-DCE
trans-DCE
CV Ethene 0
5
10
15
20
25
30
-1 19 39 59 79
Co
nce
ntr
atio
n (
mg
L)
Day
Chlorinated ethenes Lactate and fermenting products
Well PZ-1
Lactate Pyruvate
Acetate Formate
Potencial Redox
0
1
2
3
4
5
-1 19 39 59 79
Co
nce
ntr
atio
n (
mg
L)
Day
0
500
1000
1500
2000
2500
-1 19 39 59 79Day
0
10000
20000
30000
40000
50000
60000
70000
-1 19 39 59 79Day
-100
0
100
200
300
400
500
-1 19 39 59 79
OR
P (
mV
)
Day
PZ2
82
Chlorinated ethenes Lactate and fermenting products
Well PZ-2
Direct injection of lactate (MW-PZ2) Monitoring Wells PZ2 PZ1 PZ3 MW6 PZ22 PZ6 and ProfA
Conclusions de la Fase 2 (assaig in situ)
Els resultats de la Fase 1 soacuten vagravelids per decidir quin tractament de bioremediacioacute seguir a la Fase 2
El lactat estimula la degradacioacute
bull Augmenta la velocitat de decloracioacute bull Proporciona acetat i hidrogen als bacteris bull Consumeix lrsquooxigen present bull Disminueix el potencial redox
Es confirma la presegravencia de bacteris dehalorespiradors autogravectons i actius
Es detecta degradacioacute de PCE i transformacioacute a compostos menys clorats
A partir dels resultats obtinguts durant les dues fases es dissenyaragrave i es proposaragrave lrsquoexecucioacute drsquoun proceacutes de bioremediacioacute anaerogravebia estimulada aplicant la metodologia establerta
84
Gragravecies
Grup de recerca BioremUAB (teresavicentuabcat)
WRF
Citocromo P450
2 Lacasas
Lignina peroxidasa
Peroxidasa versaacutetil
MnP
1 Pero
xidasas
Enzimas modificadoras de lignina
Trametes versicolor
Enzimas extracelulares Enzimas intracelulares
Hidroxilacioacuten
Epoxidacioacuten
Reduccioacuten Desalquilacioacuten
Oxigenacioacuten
Ruptura C-C
Desmetilacioacuten
Hidroxilacioacuten Dipolimerizacioacuten fenoles
Oxidacioacuten alcoholes
El mecanismo de degradacioacuten de algunos contaminantes no esta ligado a la produccioacuten de los enzimas extracelulares sino al sistema intracelular Cytocromo P450 monooxigenasa
Identificacioacuten gen cyt P450 en P chrysosporium 1997 y en T versicolor 2002
Objetivo desarrollo de proceso
Reactor fludizado por pulsos de aire
Fong en forma de pegravelmiddotlets Biomassa fluiumlditzada per polsos drsquoaire Tordf ograveptima fong 25ordmC pH ograveptim fong 45 Nutrients (CN) y micronutrients Avaluacioacute activitat fuacutengica enzim lacasa Condicions esterils
Temps (d)
0 5 10 15 20
Glu
cosa
(gl)
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
Laca
sa (
UA
l)
0
250
500
750
1000
1250
1500
1750
2000
2250
Reducc
ioacute d
e c
olo
r (
)
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
Glucosa
Lacasa
Reduccioacute de color
TRH (h)
0 20 40 60 80 100 120
mg G
LG e
limin
ats
lmiddoth
0
5
10
15
20
25
30
Experimental
Normativa
Efecte del TRH
TRH 48 h
Temps (d)
0 5 10 15 20 25 30 35 40 45
Glu
cosa
(gl)
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
Laca
sa (
UA
l)
0
250
500
750
1000
1250
1500
1750
2000
2250
Reducc
ioacute d
e c
olo
r (
)
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
Glucosa
Lacasa
Reduccioacute de color
0
20
40
60
80
100
0 7 14 21 28 35 42 49 56 63P
erc
en
tatg
e d
e b
iom
as
sa
()
Temps (d)
gt42 dies
35 dies
28 dies
21 dies
14 dies
7 dies
0 dies
Estrategravegia purga i renovacioacute 13 de la
biomassa cada 7 dies
TRC 21 dies
decoloracions gt 90
distribucioacute drsquoedats constant
82 biomassa amb lt28 dies
Pegraverdua morfologiacutea dels pegravelmiddotlets lisis celmiddotlular
Tiempo (d)0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110
Glu
cosa
(gl)
0
1
2
3
4
5
6
7
8
Laca
sa (
UA
l)
0
500
1000
1500
2000
2500
3000
3500
4000
4500
5000
5500
Reducc
ioacuten d
e c
olo
r (
)
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
10068 525 59 72 4848
- Renovar la biomassa - Ni macro ni micronutrients - Glucosa qualitat industrial - Colorant no estegraveril
Formulacioacute del medi de cultiu
Seleccioacute del bioreactor
Escalat
Escalat de la produccioacute de biomassa
Produccioacute de pegravelmiddotlets clagravessica
Coll drsquoampolla
Cost medi (extracte de malta)
Limitacioacute en la produccioacute a escala Erlenmeyer
Objectius
Morfologia en forma de pelmiddotlets
Mida plusmn 3mm
Pasos experimentals
40 x
Biomassa gt 3 g DCWmiddotl-1
Morfologia adequada
280
598 0
50
100
150
200
250
300
Malt extract Defined medium
Co
st (
euromiddotK
g-1) Reduccioacute de cost 98
Escalat de la produccioacute de biomassa
La enzima lacasa es uno de los principales
catalizadores de la biodegradacioacuten pero no el uacutenico
responsable
El hongo degrada casi todos los colorantes
(algunos si estan en concentraciones subtoacutexicas)
La monitorizacioacuten de la produccioacuten enzimaacutetica y
consumo de glucosa son buenos indicadores de la
actividad metaboacutelica del hongo hay que
suministrar nutrientes para mantener la actividad
enzimaacutetica
El hongo puede degradar metabolitos resultantes
de la degradacioacuten que el enzima lacasa no puede
degradar
Algunas conclusiones
Porque utilizar microorganismos y no enzimas
si es mucho mas facil dosificar enzimas
los efluentes a tratar (liacutequidos o soacutelidos) contienen
una mezcla muy compleja de contaminantes no
podemos optimizar ni el enzima ni las condiciones
es difiacutecil que un enzima pueda degradar todos los
contaminantes presentes
en muchos casos los enzimas solo realizan un paso
de la transformacioacuten y se pueden formar TPs toacutexicos
o no biodegradables
el microorganismo es un sistema multienzimaacutetico
2010 20151985 1990 1995 2000 2005
Cronograma de los trabajos publicados en relacioacuten a biodegradacioacuten de contaminantes por hongos en medio liacutequido
Contaminantes emergentes
Pesticidas (DDT amp DDE)
PCBs HAPs Disolventes clorados
AR de produccioacuten Aceite de oliva
AR de la induacutestria del papel
Retardantes de llama (Bromados)
Faacutermacos
Filtros solares UV
Deteccioacuten faacutermacos en medio ambient
Colorantes sinteacuteticos Explosivos
TNT y nitroglicerina
AR de la industria textil
ASPECTOS GENERALES
A que se llama contaminantes emergentes
Productos considerados contaminantes actualmente pero no en el pasado presentes de forma constante en el medio ambiente a bajas concentraciones provocando problemas en el ecosistema y pendientes de ser regulados en un futuro proacuteximo
Entre ellos se incluyen los faacutermacos drogas de abuso productos asociados a la higiene y cuidado corporal retardantes de llama plaguicidashellip Caracteriacutesticas
alto consumo acumulacioacuten en el medio y organismos potencial disruptor endocrino toxicidadhellip
DEGRADACIOacuteN DE CONTAMINANTES EMERGENTES
EDAR
Mezcla de ldquocontaminantes emergentesrdquo
metabolitos
substancias conjugadas
EXCRECIOacuteNVERTIDO
Retenidos en los lodos
inalterados
transformados
Mineralizados
Transformados
Inalterados
Presencia en aguas subterraneas superficiales y
sedimentos
Presencia en suelos
efluente
influente
DEGRADACIOacuteN DE CONTAMINANTES EMERGENTES
bull 2005 la mayoriacutea de estudios realizados se centran en ndash Puesta a punto de meacutetodos analiacuteticos
ndash Deteccioacuten en aguas superficiales y subterraacuteneas
ndash Deteccioacuten en sistemas de tratamiento convencionales (EDARs)
ndash Deteccioacuten en efluentes de hospitales
bull Algunos estudios de degradacioacuten por bacterias en efluentes
bull Escasos (ninguno) estudios de degradacioacuten en lodos
DEGRADACIOacuteN DE CONTAMINANTES EMERGENTES
HONGOS
Cual es el principal problema que presenta estudiar su degradacioacuten
Las bajas concentraciones en que se encuentran y el
hecho de estar en matrices muy complejas dificulta
su deteccioacuten y cuantificacioacuten
Aplicacioacuten en matrices liquidas y soacutelidas
Matrices liacutequidas
Aguas residuales de hospital
Aguas residuales de la Vila Universitaria
Concentrado de un proceso de membranas
Aguas de un hospital veterinario
Matrices solidas
Lodos de depuradoras urbanas
Lodos de reactor MBR
37 Verlicchi et al J hydrology 2010 also WST 2010
erythromycin (antibiotic)
Iopromide (ICM)
ifosfamide (cytostatic)
Ibuprofen (analgesic)
Glucose
Therapeutic classes contrast media (ICM) heavy metals in a hospital effluentndash Comparison with an urban effluent
Hospital effluent Mean value
Urban effluent Mean value
Degradacioacuten de faacutermacos modelo e identificacioacuten de productos de transformacioacuten en condiciones esteacuteriles
Nos permite demostrar que el hongo es
el responsable de la degradacioacuten
Tratamiento de efluentes reales en condiciones no esteacuteriles Cuantificacioacuten de la eliminacioacuten de faacutermacos y ecotoxicidad
Tratamiento de efluentes por hongos Degradacioacuten de faacutermacos
38
EXPERIMENTOS IN VIVO PARA CUANTIFICAR DEGRADACIOacuteN
EXPERIMENTOS PARA DETERMINAR EL PAPEL DE LOS ENZIMAS
- In vitro Lacasa comercial
- In vivo Inhibidores del citocrom P450 (1-aminobenzotriazole)
ESTUDIO DE LA TOXICIDAD (Microtox regTest )
- Bacteria bioluminescente V ficheri
- EC50 a los 15 min Concentracioacuten que disminuye la luz emitida por la bacteria al 50
- Cuanto mas alta sea la EC50 menor es la toxicidad
ANAgraveLISIS DE FAgraveRMACOS EXTRACCIOacuteN EN FASE SOacuteLIDA i HPLC
IDENTIFICACIOacuteN DE SUBPRODUCTOS Servei RMN-UAB
(Medio + contaminante) (Medio + contaminante+ hongo inactivado)
Adsorcioacuten Degradacioacuten miacutenima
DEGRADACIOacuteN DE FAacuteRMACOS INDIVIDUALES
EC50
50
Cultiu en placa
Inoculacioacute dels Erlenmeyers
per a lrsquoobtencioacute de miceliObtencioacute del miceli
Homogeneiumltzacioacute amb NaCl 08 11 (vv)
Solucioacute stock de miceli
Inoculacioacute dels Erlenmeyers per lrsquoobtencioacute de pegravelmiddotletsObtencioacute de pegravelmiddotlets
Solucioacute stock de pegravelmiddotlets
7 dies6 dies
5 dies
inogravecul
Inoculacioacute del reactor
Cultiu en placa
Inoculacioacute dels Erlenmeyers
per a lrsquoobtencioacute de miceliObtencioacute del miceli
Homogeneiumltzacioacute amb NaCl 08 11 (vv)
Solucioacute stock de miceli
Inoculacioacute dels Erlenmeyers per lrsquoobtencioacute de pegravelmiddotletsObtencioacute de pegravelmiddotlets
Solucioacute stock de pegravelmiddotlets
7 dies6 dies
5 dies
inogravecul
Inoculacioacute del reactor
Cultiu en placa
Inoculacioacute dels Erlenmeyers
per a lrsquoobtencioacute de miceliObtencioacute del miceli
Homogeneiumltzacioacute amb NaCl 08 11 (vv)
Solucioacute stock de miceli
Inoculacioacute dels Erlenmeyers per lrsquoobtencioacute de pegravelmiddotletsObtencioacute de pegravelmiddotlets
Solucioacute stock de pegravelmiddotlets
7 dies6 dies
5 dies
inogravecul
Inoculacioacute del reactor
Cultiu en placa
Inoculacioacute dels Erlenmeyers
per a lrsquoobtencioacute de miceliObtencioacute del miceli
Homogeneiumltzacioacute amb NaCl 08 11 (vv)
Solucioacute stock de miceli
Inoculacioacute dels Erlenmeyers per lrsquoobtencioacute de pegravelmiddotletsObtencioacute de pegravelmiddotlets
Solucioacute stock de pegravelmiddotlets
7 dies6 dies
5 dies
inogravecul
Inoculacioacute del reactor
Cultiu en placa
Inoculacioacute dels Erlenmeyers
per a lrsquoobtencioacute de miceliObtencioacute del miceli
Homogeneiumltzacioacute amb NaCl 08 11 (vv)
Solucioacute stock de miceli
Inoculacioacute dels Erlenmeyers per lrsquoobtencioacute de pegravelmiddotletsObtencioacute de pegravelmiddotlets
Solucioacute stock de pegravelmiddotlets
7 dies6 dies
5 dies
inogravecul
Inoculacioacute del reactor
Cultiu en placa
Inoculacioacute dels Erlenmeyers
per a lrsquoobtencioacute de miceliObtencioacute del miceli
Homogeneiumltzacioacute amb NaCl 08 11 (vv)
Solucioacute stock de miceli
Inoculacioacute dels Erlenmeyers per lrsquoobtencioacute de pegravelmiddotletsObtencioacute de pegravelmiddotlets
Solucioacute stock de pegravelmiddotlets
7 dies6 dies
5 dies
inogravecul
Inoculacioacute del reactor
Control abioacutetico Control inactivado Experimental (Medio + contaminante+hongo activo)
Idaea-CSIC ICRA
Ketoprofeno
Eliminacioacute del 100
Metabolits hidroxilats
Perfil de concentracioacute de subproductes del ketoprofen
DEGRADACIOacuteN DE FAacuteRMACOS MODELO
IOPROMIDE degradation in Erlenmeyer flasks by
T versicolor pellets Time course degradation of Iopromide
added at approximately 12 mg L-1 Symbols non-inoculated controls ()
experimental cultures () heat-killed
controls () glucose () and laccase
activity (loz)
62 degradation is
observed after 7days of
exposure and remains
constant until the end of
the experiment
Toxicity by Microtox bioassay
Time EC50 ()
Non-biotic control 2
15min 2
8h 1
1d 43
4d 66
7d 87
12d 110
High toxicity at initial time
(EC50 2) Toxicity decreases
over time
Gros et al 2014 Water Research
Degradacioacuten de farmacos en aguas residuales
en bioreactor
CONDITIONS
Sterile effluent
No sterile
Batch
Continuous
Nutrients addition
Non-nutrients addition
Fluidized bed bioreactors 15
and 10 L
Air pulses
T versicolor in form of pellets
pH (45) and temperature (25ordmC)
control
MONITORING
Pharmaceuticals degradation
Acute toxicity (Microtox)
Laccase glucose etc
101
1-ep
oxyC
BZ
2-Hyd
roxy
CBZ
Cipro
floxa
cin
50
100
150
200
250
Inicial
15 min
6 h
1 d
2 d
5 d
8 d
Cef
alex
in
Ibup
rofe
n
Aceta
minop
hen
Azitro
micin
1
2
3
4
Ketop
rofe
n
Propr
anolol
Cita
lopr
am
Car
bamaz
epine
Acridon
e
Con
cen
tracioacute
(micro
g L
-1)
000
003
006
009
012
RESULTADOS AGUAS RESIDUALES URBANAS (Vila Universitaria de la UAB)
Tratamiento no esteril en batch
Eliminacioacuten completa del 70 de los faacutermacos detectados
Inicial
15 min
6 h
1 d
2 d
5 d
8 d
TRATAMIENTO DE EFLUENTES
Comparacioacuten de la eliminacioacuten de los faacutermacos por el
hongo versus lodos activados (bibliografia)
Grup Fagravermac Concentracioacute
(microg L-1)
Eliminacioacute estegraveril
()
Eliminacioacute no estegraveril
()
Eliminacioacute per llots activats
() Analgegravesics Acetaminofen 387 100 100 82-99
Ibuprofen 1261 100 100 82-99 Ketoprofen lt048 35 100 lt50 Codeina 002 100 - lt82 Antibiogravetics Azitromicin 431 - 100 lt40
Ciprofloxacin 8471 - 35 50-96 (adsorcioacute) Cefalexin 059 - -51 96 β-blockers Propanolol 006 - 100 59-70 Psiquiatrics Carbamazepina 07 -37 Augmenta lt20 Augmenta
1011- epoxy CBZ 755 100 79 - 2-Hydroxy CBZ 1638 46 100 -
Acridone 101 100 Augmenta - Citalopram 01 100 100 -
RESULTADOS AGUAS RESIDUALES URBANAS
TRATAMIENTO DE EFLUENTES
Porcentajes de eliminacioacuten superiores en el tratamiento por hongos
Problema cuantificacioacuten inicial de carbamazepina conjugacioacuten
Ace
tam
inop
hen
Ibup
rofen
Ket
opro
fen
Nap
roxe
n
Salicylic a
cid
Cod
eine
Phe
nazo
ne
Dex
amet
haso
ne
Diclofena
c
Piro
xica
m
Co
nce
ntr
atio
n (
microg
L-1
)
00
05
10
15
20
25
30
500
1000
1500
Initial
30 min
5 h
1 d
2 d
5 d
8 d
50
Tratamiento no esteacuteril Analgeacutesicos
RESULTADOS AGUAS RESIDUALES DE HOSPITAL
TRATAMIENTO DE EFLUENTES
46
Cipro
floxa
cin
Oflo
xacin
Clarit
hrom
ycin
Sulfam
etho
xazo
le
Azith
rom
ycin
Met
ronida
zole
Met
ronida
zole-O
H
Trim
etho
prim
Dim
etrid
azole
Ron
idaz
ole
Co
nce
ntr
atio
n (
microg
L-1
)
00
05
10
15
20
25
30
35
40
100
150
200
250
Initial
30 min
5 h
1 d
2 d
5 d
8 d
RESULTADOS AGUAS RESIDUALES DE HOSPITAL
Tratamiento no esteacuteril Antibioacuteticos
TRATAMIENTO DE EFLUENTES
101
1-ep
oxy
CBZ
2-Hyd
roxy
CBZ
Car
bam
azep
ine
Acr
idon
e
Lora
zepa
m
Cita
lopr
am
Ven
lafaxine
Pra
vast
atin
Olanz
apine
Ser
tralin
e
Fluox
etine
Par
oxet
ine
Co
nce
ntr
atio
n (
microg
L-1
)
000
025
050
075
100
400800
120016002000
Initial
30 min
5 h
1 d
2 d
5 d
8 d
RESULTADOS AGUAS RESIDUALES DE HOSPITAL
Tratamiento no esteacuteril Faacutermacos de uso psiquiaacutetrico
TRATAMIENTO DE EFLUENTES
Ben
zotri
azole
OP2E
O
Eth
ylpa
rabe
n
Pro
pylpar
aben
BPA
OP
Con
cen
tration
(micro
g L
-1)
0
2
4
6
8
10
20
30
40
50
60
RESULTADOS AGUAS RESIDUALES DE HOSPITAL
Tratamiento no esteacuteril Compuestos disruptores endocrinos
70 eliminacioacute
TRATAMIENTO DE EFLUENTES
Famiacutelia faacutermacos Tratamiento esteacuteril Tratamiento no esteacuteril
Carga inicial (microg)
Eliminacioacuten ()
Carga inicial (microg)
Eliminacioacute ()
Analgegravesics 1475 180 993 1511 179 988 Antibiogravetics 569 69 861 239 28 908 Cafeiumlna 757 92 79 1490 177 384 EDC 124 15 813 704 84 744 Iopromida 1046 128 755 4197 498 340 Altres fagravermacs 557 68 862 177 21 863 Psiquiagravetrics 3658 447 937 108 13 954 Cantidad total 8185 100 832 8427 100 533
Tratamiento adecuado para degradar faacutermacos en efluents de hospital
Siguiente objetivo Tratamiento en continuo de efluentes
RESULTADOS AGUAS RESIDUALES DE HOSPITAL
TRATAMIENTO DE EFLUENTES
Fungal inoculated (I)
34 Non-sterile continuous treatments of ROC and VHW
Non-inoculated (NI)
Non-sterile continuous
treatments of real effluents
VHW treatment
(
) Glucose concentration
(
) COD
(
) Laccase activity
(darr) Fungal biomass partial renovation
(mdash) Glucose addition rate
2 HRT studied
Decrease in laccase activity even with partial biomass renovation
Fungal inoculated (I)
Casas et al 2013 Env Technol 34 113
Glucose 026 g g DCW d
Ammonium 12 mg g DCW d
No glucose accumulation
Need for nutrients
Previous studies in synthetic
media and sterile conditions
CRT
Blaacutenquez et al 2006 Water Res 40 1650
CRT 21 days
13 biomass renovation every 7 days
CRT of 15 days
34 Non-sterile continuous treatments of ROC and VHW
Marina Badia Fabregat December 5th 2014 PhD Thesis
Que es lo que sucede
Se muere el hongo aunque estamos renovando la
biomasa no hay suficiente hongo
No hay degradacioacuten
52
Marina Badia Fabregat December 5th 2014 PhD Thesis
VHW treatment (2)
34 Non-sterile continuous treatments of ROC and VHW
NH4+ addition
PhACs removal
Fungal inoculated (I)
Non-inoculated (NI)
(
) Wastewater (Influent)
(
) Reactor effluent
The analyses have
been performed by
34 Non-sterile continuous treatments of ROC and VHW
Microbial community assessment (DGGE)
Marina Badia Fabregat December 5th 2014 PhD Thesis
Time
34 Non-sterile continuous treatments of ROC and VHW
Trametes versicolor
Candida spp
Fusarium solani
Unknown
T versicolor survived until the end of the treatment
laccase activity is not a good indicator
ESCENARIOS DE GESTIOacuteN DE EFLUENTES DE HOSPITAL
EDAR
No eliminacioacuten
de faacutermacos
Dilucioacuten en
el efluente
urbano
Aguas
urbanas
Fong
No eliminacioacuten
de DQO
Hongo Aguas
urbanas
EDAR
HOSPITAL
Srsquoha comprovat la capacitat de T versicolor per degradar fagravermacs
Badiacutea-Fabregat et al 2014 Rodriacuteguez-Rodriacuteguez et al 2014 Cruz-Moratoacute et al 2013
Tractament en continu drsquoHWW amb T versicolor en reactor
Inconvenients al tractament drsquo
aiguumles drsquohospitals reals
- Necessitat drsquoaddicionar nutrients - Competegravencia amb bacteris
Possibles solucions Estrategravegies
- Pretractament de lrsquoefluent - Altres configuracions de reactors - Canvi en la font de carboni
Posada a punt del sistema TRH Relacioacute QRQL
Tractament en continu drsquoHWW amb T versicolor en reactor
Alternativa filtre percolador amb T versicolor pre-crescut sobre fusta
1 2 3
4
5
6
7
1 Tanc drsquoalimentacioacute 2 Tanc de mescla 3 Tanc drsquoeluents de
sortida 4 Bomba de recirculacioacute 5 Bioreactor 6 Entrada drsquoaire 7 Controlador de pH
TRH 3d
QL
QR
QL
Tractament en continu drsquoHWW amb T versicolor en reactor
Alternativa filtre percolador amb T versicolor pre-crescut sobre fusta
Desenvolupament processos
Efluent hospital
real (HWW)
Aiguumles residuals urbanes
(UWW)
Trametes versicolor
T versicolor crescut sobre fusta
Filtre percolador amb T versicolor crescut sobre fusta
Microalgues Degradacioacute a
escala Erlenmeyer Fotobioreactor FBR
Degradacioacute drsquohormones i fagravermacs per microalgues
bull Degradacioacute drsquohormones del digestat drsquoun DA dopat amb E2 i EE2 amb les algues S capricornutum i C reinhardtii creixement i degradacioacute
No efecte togravexic de les hormones sobre les algues
Utilitzacioacute de digestat de llots per creixer
S capricornutum
S capricornutum
Selenastrum
capricornutum
Chlamydomonas
reinhardtii
E2 () EE2 () E2 () EE2 ()
24h 7d 24
h
7d 24h 7d 24
h
7d
B 47 88 30 60 89 100 26 100
C 2 46 0 41 27 86 6 71
G 91 100 27 95 98 100 28 76
Degradacioacute drsquohormones i fagravermacs per microalgues
bull Identificacioacute productes de degradacioacute drsquoE2 i EE2
bull Es detecten diferents productes de degradacioacute drsquoE2 i EE2 bull Majoritagraveriament productes de fotodegradacioacute bull Alguns directament relacionats amb la biodegradacioacute per part de les algues
E2 TP1 EE2 TP2
OH
HO
O
OH
HO
OH
Toilet sewage
1st settler (1m3)
2nd settler (1m3)
Wastewater pump
Wastewater PBR inlet
1
2
3
4
5
Algaebacteria consortia
Fotobioreactor de tractament
drsquo UrbanWW despres de
decantacioacute
Volum 1000L
Semiobert
Tubs plastic transparent
Tractament drsquoUrbanWW i eliminacioacute de PhACs en FBR
100L aigua del llac
Can Borrell Lake (StCugat)
900L U WW
Plagrave drsquooperacioacute del FBR
Tractament drsquoUWW i eliminacioacute de PhACs en FBR
Estat Estacionari - PhACs - Biodiversitat
303 mgL
265 mgL
155 mgL
Irradiacioacute solar darr Temperatura darr
TSSdarr Biomassa
pH augmenta amb lrsquoactivitat fotosintegravetica (consum CO2)
pH disminueix a la nit amb la respiracioacute
Tractament drsquoUWW i eliminacioacute de PhACs en FBR
pH
Entrada - COD=365 mgL - N-NH4
+=79 mgL - PT=17 mgL
COD N-NH4
+
PT
Paragravemetre Periacuteode I Periacuteode II Periacuteode III
DQO () 83 61 41
N-NH4+ () 86 99 80
PT () 54 89 75
Eliminacioacute de nutrients
Tractament drsquoUWW i eliminacioacute de PhACs en FBR
67
Napro
xen
Ibupro
fen
Aceta
min
ophen
Salic
ylic
acid
Keto
pro
fen
Azithro
myc
in
Cip
rofloxacin
Ofloxacin
Ery
thro
myc
in
Hyd
rochlo
roth
iazid
e
Furo
sem
ide
Codein
e
Lora
zepam
Ate
nolo
l
Dilt
iazem
Alp
razola
m
Paro
xetine
Co
nce
ntr
atio
n (
ngL
)
0
2000
4000
6000
8000
10000
12000
24000
30000
36000
42000
48000
54000
60000
Outlet
Inlet
Napro
xe
n
Ibupro
fen
Ace
tam
inophen
Salic
ylic
acid
Keto
pro
fen
Azithro
myc
in
Cip
rofloxa
cin
Ofloxa
cin
Ery
thro
myc
in
Hyd
roch
loro
thia
zid
e
Furo
se
mid
e
Codein
e
Lora
zepam
Ate
nolo
l
Dilt
iazem
Alp
razola
m
Paro
xe
tine
Concentr
ation (
ngL
)
0
2000
4000
6000
8000
10000
12000
24000
30000
36000
42000
48000
54000
60000
Outlet
Inlet
Antiinflamatoris Eliminacioacute gt85
Antibiogravetics Eliminacioacute gt 67
Antidepressius Eliminacioacute gt87
β-bloquejants Eliminacioacute gt86
Altres (ngL) Diuregravetics gt44 Bloquejants de canal lent gt72
Concentratioacute PhACs entrada
Concentratioacute PhACs sortida
TRH=8 d Estat estacionari
TRH=12 d Estat estacionari
48-54 μgL
24-54 μgL
4-10 μgL
2-4 μgL
4-6 μgL
ngL
ngL
8-10 μgL
4-10 μgL
ngL
ngL
PhACs
Tractament drsquoUWW i
eliminacioacute de PhACs en FBR
Valoritzacioacute de biomassa algal mitjanccedilant pretractament enzimagravetic i DA
Digestion time (days)
0 10 20 30 40 50
Meth
ane
yie
ld (
mL C
H4g
VS
)
0
50
100
150
200
250
Time (d) vs Microalgal control
Time (d) vs T control
Time (d) vs Cellulase
Time (d) vs Mix
Mix enzimagravetic Celmiddotlulasa
Biomassa microalgal + Control
Mix enzimagravetic 217 mL CH4g VS
Celmiddotlulasa 203 mL CH4g VS
Microalgues 188 mL CH4g VS
Mix enzimagravetic millora la produccioacute de metagrave
Brou fuacutengic + microalgues Control de brou fuacutengic
Lacasa + microalgues biomassa microalgal Control de lacasa
Brou fuacutengic 210 mL CH4
Lacasa 40 mL CH4
Produccioacute de biogas amb enzims no especiacutefics
Microalgues 38 mL CH4
Produccioacute de biogas amb enzims especiacutefics
Brou fuacutengic millora la produccioacute de metagrave
Projecte de colmiddotlaboracioacute entre el Consorci per a la Gestioacute de Residus del Valles Oriental i el grup de recerca Biorem UAB (2014SGR476) dins del
marc del programa de Doctorats Industrials de la Generalitat de Catalunya
Bioremediacioacute ldquoin siturdquo drsquoaquumliacutefers contaminats per compostos
organoclorats
Projecte de colmiddotlaboracioacute entre Litoclean i el grup de recerca Biorem UAB (2014SGR476) dins del marc del programa de Doctorats
Industrials de la Generalitat de Catalunya
Decloracioacute drsquoorganoclorats mitjanccedilant bacteris dehalorespiradors
1 Tecnologia consolidada amb centenars de casos drsquoaplicacioacute amb egravexit 2 Transformacioacute de productes organoclorats togravexics a innocus 3 Compatible amb altres megravetodes de remediacioacute 4 Disminucioacute del temps de remediacioacute de lrsquoaquumliacutefer i costos associats 5 Tecnologia meacutes econogravemica que tractaments fisico-quiacutemics 6 Potencialment pot eliminar els cloroalcans a concentracions le 0005 mgL 7 Percepcioacute social
PRINCIPALS AVANTATGES BIOREMEDIACIOacute
o Marc del projecte
Aplicacioacute de metodologies de Bioremediacioacute per via anaerogravebia en tres
emplaccedilaments afectats per la presencia de compostos organoclorats Cada un drsquoaquests tres emplaccedilaments constaragrave de les seguumlents fases
bull Fase 1 anagravelisis al laboratori a) Caracteritzacioacute de lrsquoemplaccedilament b) Assaig de laboratori Microcosmos
bull Fase 2 assaig in-situ
o Fase drsquoimplantacioacute A partir dels resultats obtinguts aplicacioacute de metodologia a lrsquoemplaccedilament estudiat per part de Litoclean
PCE TCE cis DCE
Caracteriacutestiques de lrsquoemplaccedilament
bull Emplaccedilament contaminat per un abocament controlat i finit de Percloretilegrave (PCE) en una parcelmiddotla amb activitat industrial
bull Respiren compostos orgagravenics clorats i els transformen a molegravecules menys clorades
bull Anaerobis estrictes bull Es poden trobar als aquumliacutefers contaminats bull El grup Biorem UAB (2014SGR476) disposa de diferents liacutenies de cultius de
bacteris decloradors amb capacitat per detoxificar un ampli ventall drsquoorganoclorats
bull Trueba-Santiso et al 2017 Sci
Total Environ 581-582 pp 640-
648
bull Mortan et al 2017 J Hazard
Mat In press
Dhg Dehalogenimonas
Dhc Dehalococcoides
Dhb Dehalobacterium
Diclorometagrave Agravecid acegravetic Agravecid fogravermic
+ Dhb
C C
H
H
H
H
Etegrave
C C
Cl
H
Cl
H
C C
H
Cl
Cl
H
C C
H
H
H
Cl
cis- i trans- DCE VC
Dhc Dhc
Dhc
C C
Cl
Cl
Cl
H
TCE
C C
C lC l
C l C l
P C E
Dhc
PCE
C
Cl
Cl
C
Cl
Cl
H H C
Cl
Cl
C
Cl
H
H H
1122-TeCA 112-TCA
Dhg Dhg
Abiogravetic
CC
HCl
HCl
HH
12-DCA
Dhg
12-DCA
Bacteris dehalorespiradors
Les poblacions bacterianes
autogravectones poden transformar els
contaminants fins a compostos innocus
Les condicions drsquoaquests aquumliacutefers soacuten adequades per
eliminar els compostos
organoclorats amb bacteris
dehalorespiradors
1 Anagravelisi dels paragravemetres
de camp
Bioestimulacioacute
2 Deteccioacute de lrsquoactivitat
decloradora
Atenuacioacute natural
monitoritzada
Bioaugmentacioacute Fase
2
Pregunta 1a Pregunta 2a
La poblacioacute bacteriana a lrsquoaquumliacutefer
eacutes suficient per completar el proceacutes de descontaminacioacute de forma natural
Pregunta 3a
Fase 1
Cultius anaerobis i anagravelisi de metabogravelits
Mostreig drsquoaigua del pou amb
sediments fins
Preparacioacute dels cultius en cambra
anaerogravebia
Incubacioacute dels cultius en cambra
climatitzada
Anagravelisi de metabogravelits per
cromatografia de gasos Mostres de
laquumliacutefer +
Substrat orgagravenic (candidats per
bioestimulacioacute)
1 Nomeacutes mostra 2 + Metanol i etanol 3 + Producte comercial 4 + Lactat
Concentracioacute de cloroetens
2 Deteccioacute de lrsquoactivitat decloradora
Fase 1
La biodegradacioacute eacutes completa (etegrave)
La bioestimulacioacute eacutes efectiva
La decloracioacute meacutes ragravepida eacutes amb lactat
PCE
TCE
cis- DCE
CV Etegrave
trans- DCE
0
5
10
15
20
25
30
35
0 50 100 150 200
Co
nce
ntr
atio
n (
microM
)
Day
0
2
4
6
8
10
0 50 100 150 200
Day
Mostra aigua nomeacutes (control)
Mostra aigua + etanol metanol
Mostra aigua + producte comercial
Mostra aigua + lactat
Resultats per a un pou
Cultius anaerobis i anagravelisi de metabogravelits
Fase 1
0
5
10
15
20
25
30
35
0 50 100 150 200Day
+ TCE
0
10
20
30
40
50
60
70
0 50 100 150 200
Day
+ TCE
2 Deteccioacute de lrsquoactivitat decloradora
TCE
cis-DCE
trans-DCE
Cloruro de vinilo Etileno
CC
Cl
Cl Cl
Cl
PCE
CC
Cl
H H
Cl
CC
H
ClH
Cl
CC
Cl
H
H
H
CC
H
H H
H
CC
Cl
Cl H
Cl
Deteccioacute i identificacioacute dels bacteris i enzims responsables de la degradacioacute completa
Tegravecniques moleculars (PCR)
Fase 1
Dehalobacter Desulforomonas
Sulfurospirillum Geobacter Desulfitobacterium
Desulfitobacterium
Dehalococcoides
pceA
tceA tceA bvcA
vcrA
2 Deteccioacute de lrsquoactivitat decloradora
Clorur de
vinil
Etegrave
Ma
rca
do
r
C+
Dh
c
Pou
C-
Dh
c
Assaig in situ per BIOESTIMULACIOacute
Fase 2
Injeccioacute i monitoritzacioacute bull Injeccioacute drsquoestimulant segons
conclusions de lrsquoassaig de laboratori (Lactat comercial) en les concentracions de diseny
bull Injeccioacute de traccedilador (fluoresceiumlna)
PCE TCE
cis-DCE
trans-DCE
CV Ethene 0
5
10
15
20
25
30
-1 19 39 59 79
Co
nce
ntr
atio
n (
mg
L)
Day
Chlorinated ethenes Lactate and fermenting products
Well PZ-1
Lactate Pyruvate
Acetate Formate
Potencial Redox
0
1
2
3
4
5
-1 19 39 59 79
Co
nce
ntr
atio
n (
mg
L)
Day
0
500
1000
1500
2000
2500
-1 19 39 59 79Day
0
10000
20000
30000
40000
50000
60000
70000
-1 19 39 59 79Day
-100
0
100
200
300
400
500
-1 19 39 59 79
OR
P (
mV
)
Day
PZ2
82
Chlorinated ethenes Lactate and fermenting products
Well PZ-2
Direct injection of lactate (MW-PZ2) Monitoring Wells PZ2 PZ1 PZ3 MW6 PZ22 PZ6 and ProfA
Conclusions de la Fase 2 (assaig in situ)
Els resultats de la Fase 1 soacuten vagravelids per decidir quin tractament de bioremediacioacute seguir a la Fase 2
El lactat estimula la degradacioacute
bull Augmenta la velocitat de decloracioacute bull Proporciona acetat i hidrogen als bacteris bull Consumeix lrsquooxigen present bull Disminueix el potencial redox
Es confirma la presegravencia de bacteris dehalorespiradors autogravectons i actius
Es detecta degradacioacute de PCE i transformacioacute a compostos menys clorats
A partir dels resultats obtinguts durant les dues fases es dissenyaragrave i es proposaragrave lrsquoexecucioacute drsquoun proceacutes de bioremediacioacute anaerogravebia estimulada aplicant la metodologia establerta
84
Gragravecies
Grup de recerca BioremUAB (teresavicentuabcat)
El mecanismo de degradacioacuten de algunos contaminantes no esta ligado a la produccioacuten de los enzimas extracelulares sino al sistema intracelular Cytocromo P450 monooxigenasa
Identificacioacuten gen cyt P450 en P chrysosporium 1997 y en T versicolor 2002
Objetivo desarrollo de proceso
Reactor fludizado por pulsos de aire
Fong en forma de pegravelmiddotlets Biomassa fluiumlditzada per polsos drsquoaire Tordf ograveptima fong 25ordmC pH ograveptim fong 45 Nutrients (CN) y micronutrients Avaluacioacute activitat fuacutengica enzim lacasa Condicions esterils
Temps (d)
0 5 10 15 20
Glu
cosa
(gl)
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
Laca
sa (
UA
l)
0
250
500
750
1000
1250
1500
1750
2000
2250
Reducc
ioacute d
e c
olo
r (
)
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
Glucosa
Lacasa
Reduccioacute de color
TRH (h)
0 20 40 60 80 100 120
mg G
LG e
limin
ats
lmiddoth
0
5
10
15
20
25
30
Experimental
Normativa
Efecte del TRH
TRH 48 h
Temps (d)
0 5 10 15 20 25 30 35 40 45
Glu
cosa
(gl)
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
Laca
sa (
UA
l)
0
250
500
750
1000
1250
1500
1750
2000
2250
Reducc
ioacute d
e c
olo
r (
)
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
Glucosa
Lacasa
Reduccioacute de color
0
20
40
60
80
100
0 7 14 21 28 35 42 49 56 63P
erc
en
tatg
e d
e b
iom
as
sa
()
Temps (d)
gt42 dies
35 dies
28 dies
21 dies
14 dies
7 dies
0 dies
Estrategravegia purga i renovacioacute 13 de la
biomassa cada 7 dies
TRC 21 dies
decoloracions gt 90
distribucioacute drsquoedats constant
82 biomassa amb lt28 dies
Pegraverdua morfologiacutea dels pegravelmiddotlets lisis celmiddotlular
Tiempo (d)0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110
Glu
cosa
(gl)
0
1
2
3
4
5
6
7
8
Laca
sa (
UA
l)
0
500
1000
1500
2000
2500
3000
3500
4000
4500
5000
5500
Reducc
ioacuten d
e c
olo
r (
)
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
10068 525 59 72 4848
- Renovar la biomassa - Ni macro ni micronutrients - Glucosa qualitat industrial - Colorant no estegraveril
Formulacioacute del medi de cultiu
Seleccioacute del bioreactor
Escalat
Escalat de la produccioacute de biomassa
Produccioacute de pegravelmiddotlets clagravessica
Coll drsquoampolla
Cost medi (extracte de malta)
Limitacioacute en la produccioacute a escala Erlenmeyer
Objectius
Morfologia en forma de pelmiddotlets
Mida plusmn 3mm
Pasos experimentals
40 x
Biomassa gt 3 g DCWmiddotl-1
Morfologia adequada
280
598 0
50
100
150
200
250
300
Malt extract Defined medium
Co
st (
euromiddotK
g-1) Reduccioacute de cost 98
Escalat de la produccioacute de biomassa
La enzima lacasa es uno de los principales
catalizadores de la biodegradacioacuten pero no el uacutenico
responsable
El hongo degrada casi todos los colorantes
(algunos si estan en concentraciones subtoacutexicas)
La monitorizacioacuten de la produccioacuten enzimaacutetica y
consumo de glucosa son buenos indicadores de la
actividad metaboacutelica del hongo hay que
suministrar nutrientes para mantener la actividad
enzimaacutetica
El hongo puede degradar metabolitos resultantes
de la degradacioacuten que el enzima lacasa no puede
degradar
Algunas conclusiones
Porque utilizar microorganismos y no enzimas
si es mucho mas facil dosificar enzimas
los efluentes a tratar (liacutequidos o soacutelidos) contienen
una mezcla muy compleja de contaminantes no
podemos optimizar ni el enzima ni las condiciones
es difiacutecil que un enzima pueda degradar todos los
contaminantes presentes
en muchos casos los enzimas solo realizan un paso
de la transformacioacuten y se pueden formar TPs toacutexicos
o no biodegradables
el microorganismo es un sistema multienzimaacutetico
2010 20151985 1990 1995 2000 2005
Cronograma de los trabajos publicados en relacioacuten a biodegradacioacuten de contaminantes por hongos en medio liacutequido
Contaminantes emergentes
Pesticidas (DDT amp DDE)
PCBs HAPs Disolventes clorados
AR de produccioacuten Aceite de oliva
AR de la induacutestria del papel
Retardantes de llama (Bromados)
Faacutermacos
Filtros solares UV
Deteccioacuten faacutermacos en medio ambient
Colorantes sinteacuteticos Explosivos
TNT y nitroglicerina
AR de la industria textil
ASPECTOS GENERALES
A que se llama contaminantes emergentes
Productos considerados contaminantes actualmente pero no en el pasado presentes de forma constante en el medio ambiente a bajas concentraciones provocando problemas en el ecosistema y pendientes de ser regulados en un futuro proacuteximo
Entre ellos se incluyen los faacutermacos drogas de abuso productos asociados a la higiene y cuidado corporal retardantes de llama plaguicidashellip Caracteriacutesticas
alto consumo acumulacioacuten en el medio y organismos potencial disruptor endocrino toxicidadhellip
DEGRADACIOacuteN DE CONTAMINANTES EMERGENTES
EDAR
Mezcla de ldquocontaminantes emergentesrdquo
metabolitos
substancias conjugadas
EXCRECIOacuteNVERTIDO
Retenidos en los lodos
inalterados
transformados
Mineralizados
Transformados
Inalterados
Presencia en aguas subterraneas superficiales y
sedimentos
Presencia en suelos
efluente
influente
DEGRADACIOacuteN DE CONTAMINANTES EMERGENTES
bull 2005 la mayoriacutea de estudios realizados se centran en ndash Puesta a punto de meacutetodos analiacuteticos
ndash Deteccioacuten en aguas superficiales y subterraacuteneas
ndash Deteccioacuten en sistemas de tratamiento convencionales (EDARs)
ndash Deteccioacuten en efluentes de hospitales
bull Algunos estudios de degradacioacuten por bacterias en efluentes
bull Escasos (ninguno) estudios de degradacioacuten en lodos
DEGRADACIOacuteN DE CONTAMINANTES EMERGENTES
HONGOS
Cual es el principal problema que presenta estudiar su degradacioacuten
Las bajas concentraciones en que se encuentran y el
hecho de estar en matrices muy complejas dificulta
su deteccioacuten y cuantificacioacuten
Aplicacioacuten en matrices liquidas y soacutelidas
Matrices liacutequidas
Aguas residuales de hospital
Aguas residuales de la Vila Universitaria
Concentrado de un proceso de membranas
Aguas de un hospital veterinario
Matrices solidas
Lodos de depuradoras urbanas
Lodos de reactor MBR
37 Verlicchi et al J hydrology 2010 also WST 2010
erythromycin (antibiotic)
Iopromide (ICM)
ifosfamide (cytostatic)
Ibuprofen (analgesic)
Glucose
Therapeutic classes contrast media (ICM) heavy metals in a hospital effluentndash Comparison with an urban effluent
Hospital effluent Mean value
Urban effluent Mean value
Degradacioacuten de faacutermacos modelo e identificacioacuten de productos de transformacioacuten en condiciones esteacuteriles
Nos permite demostrar que el hongo es
el responsable de la degradacioacuten
Tratamiento de efluentes reales en condiciones no esteacuteriles Cuantificacioacuten de la eliminacioacuten de faacutermacos y ecotoxicidad
Tratamiento de efluentes por hongos Degradacioacuten de faacutermacos
38
EXPERIMENTOS IN VIVO PARA CUANTIFICAR DEGRADACIOacuteN
EXPERIMENTOS PARA DETERMINAR EL PAPEL DE LOS ENZIMAS
- In vitro Lacasa comercial
- In vivo Inhibidores del citocrom P450 (1-aminobenzotriazole)
ESTUDIO DE LA TOXICIDAD (Microtox regTest )
- Bacteria bioluminescente V ficheri
- EC50 a los 15 min Concentracioacuten que disminuye la luz emitida por la bacteria al 50
- Cuanto mas alta sea la EC50 menor es la toxicidad
ANAgraveLISIS DE FAgraveRMACOS EXTRACCIOacuteN EN FASE SOacuteLIDA i HPLC
IDENTIFICACIOacuteN DE SUBPRODUCTOS Servei RMN-UAB
(Medio + contaminante) (Medio + contaminante+ hongo inactivado)
Adsorcioacuten Degradacioacuten miacutenima
DEGRADACIOacuteN DE FAacuteRMACOS INDIVIDUALES
EC50
50
Cultiu en placa
Inoculacioacute dels Erlenmeyers
per a lrsquoobtencioacute de miceliObtencioacute del miceli
Homogeneiumltzacioacute amb NaCl 08 11 (vv)
Solucioacute stock de miceli
Inoculacioacute dels Erlenmeyers per lrsquoobtencioacute de pegravelmiddotletsObtencioacute de pegravelmiddotlets
Solucioacute stock de pegravelmiddotlets
7 dies6 dies
5 dies
inogravecul
Inoculacioacute del reactor
Cultiu en placa
Inoculacioacute dels Erlenmeyers
per a lrsquoobtencioacute de miceliObtencioacute del miceli
Homogeneiumltzacioacute amb NaCl 08 11 (vv)
Solucioacute stock de miceli
Inoculacioacute dels Erlenmeyers per lrsquoobtencioacute de pegravelmiddotletsObtencioacute de pegravelmiddotlets
Solucioacute stock de pegravelmiddotlets
7 dies6 dies
5 dies
inogravecul
Inoculacioacute del reactor
Cultiu en placa
Inoculacioacute dels Erlenmeyers
per a lrsquoobtencioacute de miceliObtencioacute del miceli
Homogeneiumltzacioacute amb NaCl 08 11 (vv)
Solucioacute stock de miceli
Inoculacioacute dels Erlenmeyers per lrsquoobtencioacute de pegravelmiddotletsObtencioacute de pegravelmiddotlets
Solucioacute stock de pegravelmiddotlets
7 dies6 dies
5 dies
inogravecul
Inoculacioacute del reactor
Cultiu en placa
Inoculacioacute dels Erlenmeyers
per a lrsquoobtencioacute de miceliObtencioacute del miceli
Homogeneiumltzacioacute amb NaCl 08 11 (vv)
Solucioacute stock de miceli
Inoculacioacute dels Erlenmeyers per lrsquoobtencioacute de pegravelmiddotletsObtencioacute de pegravelmiddotlets
Solucioacute stock de pegravelmiddotlets
7 dies6 dies
5 dies
inogravecul
Inoculacioacute del reactor
Cultiu en placa
Inoculacioacute dels Erlenmeyers
per a lrsquoobtencioacute de miceliObtencioacute del miceli
Homogeneiumltzacioacute amb NaCl 08 11 (vv)
Solucioacute stock de miceli
Inoculacioacute dels Erlenmeyers per lrsquoobtencioacute de pegravelmiddotletsObtencioacute de pegravelmiddotlets
Solucioacute stock de pegravelmiddotlets
7 dies6 dies
5 dies
inogravecul
Inoculacioacute del reactor
Cultiu en placa
Inoculacioacute dels Erlenmeyers
per a lrsquoobtencioacute de miceliObtencioacute del miceli
Homogeneiumltzacioacute amb NaCl 08 11 (vv)
Solucioacute stock de miceli
Inoculacioacute dels Erlenmeyers per lrsquoobtencioacute de pegravelmiddotletsObtencioacute de pegravelmiddotlets
Solucioacute stock de pegravelmiddotlets
7 dies6 dies
5 dies
inogravecul
Inoculacioacute del reactor
Control abioacutetico Control inactivado Experimental (Medio + contaminante+hongo activo)
Idaea-CSIC ICRA
Ketoprofeno
Eliminacioacute del 100
Metabolits hidroxilats
Perfil de concentracioacute de subproductes del ketoprofen
DEGRADACIOacuteN DE FAacuteRMACOS MODELO
IOPROMIDE degradation in Erlenmeyer flasks by
T versicolor pellets Time course degradation of Iopromide
added at approximately 12 mg L-1 Symbols non-inoculated controls ()
experimental cultures () heat-killed
controls () glucose () and laccase
activity (loz)
62 degradation is
observed after 7days of
exposure and remains
constant until the end of
the experiment
Toxicity by Microtox bioassay
Time EC50 ()
Non-biotic control 2
15min 2
8h 1
1d 43
4d 66
7d 87
12d 110
High toxicity at initial time
(EC50 2) Toxicity decreases
over time
Gros et al 2014 Water Research
Degradacioacuten de farmacos en aguas residuales
en bioreactor
CONDITIONS
Sterile effluent
No sterile
Batch
Continuous
Nutrients addition
Non-nutrients addition
Fluidized bed bioreactors 15
and 10 L
Air pulses
T versicolor in form of pellets
pH (45) and temperature (25ordmC)
control
MONITORING
Pharmaceuticals degradation
Acute toxicity (Microtox)
Laccase glucose etc
101
1-ep
oxyC
BZ
2-Hyd
roxy
CBZ
Cipro
floxa
cin
50
100
150
200
250
Inicial
15 min
6 h
1 d
2 d
5 d
8 d
Cef
alex
in
Ibup
rofe
n
Aceta
minop
hen
Azitro
micin
1
2
3
4
Ketop
rofe
n
Propr
anolol
Cita
lopr
am
Car
bamaz
epine
Acridon
e
Con
cen
tracioacute
(micro
g L
-1)
000
003
006
009
012
RESULTADOS AGUAS RESIDUALES URBANAS (Vila Universitaria de la UAB)
Tratamiento no esteril en batch
Eliminacioacuten completa del 70 de los faacutermacos detectados
Inicial
15 min
6 h
1 d
2 d
5 d
8 d
TRATAMIENTO DE EFLUENTES
Comparacioacuten de la eliminacioacuten de los faacutermacos por el
hongo versus lodos activados (bibliografia)
Grup Fagravermac Concentracioacute
(microg L-1)
Eliminacioacute estegraveril
()
Eliminacioacute no estegraveril
()
Eliminacioacute per llots activats
() Analgegravesics Acetaminofen 387 100 100 82-99
Ibuprofen 1261 100 100 82-99 Ketoprofen lt048 35 100 lt50 Codeina 002 100 - lt82 Antibiogravetics Azitromicin 431 - 100 lt40
Ciprofloxacin 8471 - 35 50-96 (adsorcioacute) Cefalexin 059 - -51 96 β-blockers Propanolol 006 - 100 59-70 Psiquiatrics Carbamazepina 07 -37 Augmenta lt20 Augmenta
1011- epoxy CBZ 755 100 79 - 2-Hydroxy CBZ 1638 46 100 -
Acridone 101 100 Augmenta - Citalopram 01 100 100 -
RESULTADOS AGUAS RESIDUALES URBANAS
TRATAMIENTO DE EFLUENTES
Porcentajes de eliminacioacuten superiores en el tratamiento por hongos
Problema cuantificacioacuten inicial de carbamazepina conjugacioacuten
Ace
tam
inop
hen
Ibup
rofen
Ket
opro
fen
Nap
roxe
n
Salicylic a
cid
Cod
eine
Phe
nazo
ne
Dex
amet
haso
ne
Diclofena
c
Piro
xica
m
Co
nce
ntr
atio
n (
microg
L-1
)
00
05
10
15
20
25
30
500
1000
1500
Initial
30 min
5 h
1 d
2 d
5 d
8 d
50
Tratamiento no esteacuteril Analgeacutesicos
RESULTADOS AGUAS RESIDUALES DE HOSPITAL
TRATAMIENTO DE EFLUENTES
46
Cipro
floxa
cin
Oflo
xacin
Clarit
hrom
ycin
Sulfam
etho
xazo
le
Azith
rom
ycin
Met
ronida
zole
Met
ronida
zole-O
H
Trim
etho
prim
Dim
etrid
azole
Ron
idaz
ole
Co
nce
ntr
atio
n (
microg
L-1
)
00
05
10
15
20
25
30
35
40
100
150
200
250
Initial
30 min
5 h
1 d
2 d
5 d
8 d
RESULTADOS AGUAS RESIDUALES DE HOSPITAL
Tratamiento no esteacuteril Antibioacuteticos
TRATAMIENTO DE EFLUENTES
101
1-ep
oxy
CBZ
2-Hyd
roxy
CBZ
Car
bam
azep
ine
Acr
idon
e
Lora
zepa
m
Cita
lopr
am
Ven
lafaxine
Pra
vast
atin
Olanz
apine
Ser
tralin
e
Fluox
etine
Par
oxet
ine
Co
nce
ntr
atio
n (
microg
L-1
)
000
025
050
075
100
400800
120016002000
Initial
30 min
5 h
1 d
2 d
5 d
8 d
RESULTADOS AGUAS RESIDUALES DE HOSPITAL
Tratamiento no esteacuteril Faacutermacos de uso psiquiaacutetrico
TRATAMIENTO DE EFLUENTES
Ben
zotri
azole
OP2E
O
Eth
ylpa
rabe
n
Pro
pylpar
aben
BPA
OP
Con
cen
tration
(micro
g L
-1)
0
2
4
6
8
10
20
30
40
50
60
RESULTADOS AGUAS RESIDUALES DE HOSPITAL
Tratamiento no esteacuteril Compuestos disruptores endocrinos
70 eliminacioacute
TRATAMIENTO DE EFLUENTES
Famiacutelia faacutermacos Tratamiento esteacuteril Tratamiento no esteacuteril
Carga inicial (microg)
Eliminacioacuten ()
Carga inicial (microg)
Eliminacioacute ()
Analgegravesics 1475 180 993 1511 179 988 Antibiogravetics 569 69 861 239 28 908 Cafeiumlna 757 92 79 1490 177 384 EDC 124 15 813 704 84 744 Iopromida 1046 128 755 4197 498 340 Altres fagravermacs 557 68 862 177 21 863 Psiquiagravetrics 3658 447 937 108 13 954 Cantidad total 8185 100 832 8427 100 533
Tratamiento adecuado para degradar faacutermacos en efluents de hospital
Siguiente objetivo Tratamiento en continuo de efluentes
RESULTADOS AGUAS RESIDUALES DE HOSPITAL
TRATAMIENTO DE EFLUENTES
Fungal inoculated (I)
34 Non-sterile continuous treatments of ROC and VHW
Non-inoculated (NI)
Non-sterile continuous
treatments of real effluents
VHW treatment
(
) Glucose concentration
(
) COD
(
) Laccase activity
(darr) Fungal biomass partial renovation
(mdash) Glucose addition rate
2 HRT studied
Decrease in laccase activity even with partial biomass renovation
Fungal inoculated (I)
Casas et al 2013 Env Technol 34 113
Glucose 026 g g DCW d
Ammonium 12 mg g DCW d
No glucose accumulation
Need for nutrients
Previous studies in synthetic
media and sterile conditions
CRT
Blaacutenquez et al 2006 Water Res 40 1650
CRT 21 days
13 biomass renovation every 7 days
CRT of 15 days
34 Non-sterile continuous treatments of ROC and VHW
Marina Badia Fabregat December 5th 2014 PhD Thesis
Que es lo que sucede
Se muere el hongo aunque estamos renovando la
biomasa no hay suficiente hongo
No hay degradacioacuten
52
Marina Badia Fabregat December 5th 2014 PhD Thesis
VHW treatment (2)
34 Non-sterile continuous treatments of ROC and VHW
NH4+ addition
PhACs removal
Fungal inoculated (I)
Non-inoculated (NI)
(
) Wastewater (Influent)
(
) Reactor effluent
The analyses have
been performed by
34 Non-sterile continuous treatments of ROC and VHW
Microbial community assessment (DGGE)
Marina Badia Fabregat December 5th 2014 PhD Thesis
Time
34 Non-sterile continuous treatments of ROC and VHW
Trametes versicolor
Candida spp
Fusarium solani
Unknown
T versicolor survived until the end of the treatment
laccase activity is not a good indicator
ESCENARIOS DE GESTIOacuteN DE EFLUENTES DE HOSPITAL
EDAR
No eliminacioacuten
de faacutermacos
Dilucioacuten en
el efluente
urbano
Aguas
urbanas
Fong
No eliminacioacuten
de DQO
Hongo Aguas
urbanas
EDAR
HOSPITAL
Srsquoha comprovat la capacitat de T versicolor per degradar fagravermacs
Badiacutea-Fabregat et al 2014 Rodriacuteguez-Rodriacuteguez et al 2014 Cruz-Moratoacute et al 2013
Tractament en continu drsquoHWW amb T versicolor en reactor
Inconvenients al tractament drsquo
aiguumles drsquohospitals reals
- Necessitat drsquoaddicionar nutrients - Competegravencia amb bacteris
Possibles solucions Estrategravegies
- Pretractament de lrsquoefluent - Altres configuracions de reactors - Canvi en la font de carboni
Posada a punt del sistema TRH Relacioacute QRQL
Tractament en continu drsquoHWW amb T versicolor en reactor
Alternativa filtre percolador amb T versicolor pre-crescut sobre fusta
1 2 3
4
5
6
7
1 Tanc drsquoalimentacioacute 2 Tanc de mescla 3 Tanc drsquoeluents de
sortida 4 Bomba de recirculacioacute 5 Bioreactor 6 Entrada drsquoaire 7 Controlador de pH
TRH 3d
QL
QR
QL
Tractament en continu drsquoHWW amb T versicolor en reactor
Alternativa filtre percolador amb T versicolor pre-crescut sobre fusta
Desenvolupament processos
Efluent hospital
real (HWW)
Aiguumles residuals urbanes
(UWW)
Trametes versicolor
T versicolor crescut sobre fusta
Filtre percolador amb T versicolor crescut sobre fusta
Microalgues Degradacioacute a
escala Erlenmeyer Fotobioreactor FBR
Degradacioacute drsquohormones i fagravermacs per microalgues
bull Degradacioacute drsquohormones del digestat drsquoun DA dopat amb E2 i EE2 amb les algues S capricornutum i C reinhardtii creixement i degradacioacute
No efecte togravexic de les hormones sobre les algues
Utilitzacioacute de digestat de llots per creixer
S capricornutum
S capricornutum
Selenastrum
capricornutum
Chlamydomonas
reinhardtii
E2 () EE2 () E2 () EE2 ()
24h 7d 24
h
7d 24h 7d 24
h
7d
B 47 88 30 60 89 100 26 100
C 2 46 0 41 27 86 6 71
G 91 100 27 95 98 100 28 76
Degradacioacute drsquohormones i fagravermacs per microalgues
bull Identificacioacute productes de degradacioacute drsquoE2 i EE2
bull Es detecten diferents productes de degradacioacute drsquoE2 i EE2 bull Majoritagraveriament productes de fotodegradacioacute bull Alguns directament relacionats amb la biodegradacioacute per part de les algues
E2 TP1 EE2 TP2
OH
HO
O
OH
HO
OH
Toilet sewage
1st settler (1m3)
2nd settler (1m3)
Wastewater pump
Wastewater PBR inlet
1
2
3
4
5
Algaebacteria consortia
Fotobioreactor de tractament
drsquo UrbanWW despres de
decantacioacute
Volum 1000L
Semiobert
Tubs plastic transparent
Tractament drsquoUrbanWW i eliminacioacute de PhACs en FBR
100L aigua del llac
Can Borrell Lake (StCugat)
900L U WW
Plagrave drsquooperacioacute del FBR
Tractament drsquoUWW i eliminacioacute de PhACs en FBR
Estat Estacionari - PhACs - Biodiversitat
303 mgL
265 mgL
155 mgL
Irradiacioacute solar darr Temperatura darr
TSSdarr Biomassa
pH augmenta amb lrsquoactivitat fotosintegravetica (consum CO2)
pH disminueix a la nit amb la respiracioacute
Tractament drsquoUWW i eliminacioacute de PhACs en FBR
pH
Entrada - COD=365 mgL - N-NH4
+=79 mgL - PT=17 mgL
COD N-NH4
+
PT
Paragravemetre Periacuteode I Periacuteode II Periacuteode III
DQO () 83 61 41
N-NH4+ () 86 99 80
PT () 54 89 75
Eliminacioacute de nutrients
Tractament drsquoUWW i eliminacioacute de PhACs en FBR
67
Napro
xen
Ibupro
fen
Aceta
min
ophen
Salic
ylic
acid
Keto
pro
fen
Azithro
myc
in
Cip
rofloxacin
Ofloxacin
Ery
thro
myc
in
Hyd
rochlo
roth
iazid
e
Furo
sem
ide
Codein
e
Lora
zepam
Ate
nolo
l
Dilt
iazem
Alp
razola
m
Paro
xetine
Co
nce
ntr
atio
n (
ngL
)
0
2000
4000
6000
8000
10000
12000
24000
30000
36000
42000
48000
54000
60000
Outlet
Inlet
Napro
xe
n
Ibupro
fen
Ace
tam
inophen
Salic
ylic
acid
Keto
pro
fen
Azithro
myc
in
Cip
rofloxa
cin
Ofloxa
cin
Ery
thro
myc
in
Hyd
roch
loro
thia
zid
e
Furo
se
mid
e
Codein
e
Lora
zepam
Ate
nolo
l
Dilt
iazem
Alp
razola
m
Paro
xe
tine
Concentr
ation (
ngL
)
0
2000
4000
6000
8000
10000
12000
24000
30000
36000
42000
48000
54000
60000
Outlet
Inlet
Antiinflamatoris Eliminacioacute gt85
Antibiogravetics Eliminacioacute gt 67
Antidepressius Eliminacioacute gt87
β-bloquejants Eliminacioacute gt86
Altres (ngL) Diuregravetics gt44 Bloquejants de canal lent gt72
Concentratioacute PhACs entrada
Concentratioacute PhACs sortida
TRH=8 d Estat estacionari
TRH=12 d Estat estacionari
48-54 μgL
24-54 μgL
4-10 μgL
2-4 μgL
4-6 μgL
ngL
ngL
8-10 μgL
4-10 μgL
ngL
ngL
PhACs
Tractament drsquoUWW i
eliminacioacute de PhACs en FBR
Valoritzacioacute de biomassa algal mitjanccedilant pretractament enzimagravetic i DA
Digestion time (days)
0 10 20 30 40 50
Meth
ane
yie
ld (
mL C
H4g
VS
)
0
50
100
150
200
250
Time (d) vs Microalgal control
Time (d) vs T control
Time (d) vs Cellulase
Time (d) vs Mix
Mix enzimagravetic Celmiddotlulasa
Biomassa microalgal + Control
Mix enzimagravetic 217 mL CH4g VS
Celmiddotlulasa 203 mL CH4g VS
Microalgues 188 mL CH4g VS
Mix enzimagravetic millora la produccioacute de metagrave
Brou fuacutengic + microalgues Control de brou fuacutengic
Lacasa + microalgues biomassa microalgal Control de lacasa
Brou fuacutengic 210 mL CH4
Lacasa 40 mL CH4
Produccioacute de biogas amb enzims no especiacutefics
Microalgues 38 mL CH4
Produccioacute de biogas amb enzims especiacutefics
Brou fuacutengic millora la produccioacute de metagrave
Projecte de colmiddotlaboracioacute entre el Consorci per a la Gestioacute de Residus del Valles Oriental i el grup de recerca Biorem UAB (2014SGR476) dins del
marc del programa de Doctorats Industrials de la Generalitat de Catalunya
Bioremediacioacute ldquoin siturdquo drsquoaquumliacutefers contaminats per compostos
organoclorats
Projecte de colmiddotlaboracioacute entre Litoclean i el grup de recerca Biorem UAB (2014SGR476) dins del marc del programa de Doctorats
Industrials de la Generalitat de Catalunya
Decloracioacute drsquoorganoclorats mitjanccedilant bacteris dehalorespiradors
1 Tecnologia consolidada amb centenars de casos drsquoaplicacioacute amb egravexit 2 Transformacioacute de productes organoclorats togravexics a innocus 3 Compatible amb altres megravetodes de remediacioacute 4 Disminucioacute del temps de remediacioacute de lrsquoaquumliacutefer i costos associats 5 Tecnologia meacutes econogravemica que tractaments fisico-quiacutemics 6 Potencialment pot eliminar els cloroalcans a concentracions le 0005 mgL 7 Percepcioacute social
PRINCIPALS AVANTATGES BIOREMEDIACIOacute
o Marc del projecte
Aplicacioacute de metodologies de Bioremediacioacute per via anaerogravebia en tres
emplaccedilaments afectats per la presencia de compostos organoclorats Cada un drsquoaquests tres emplaccedilaments constaragrave de les seguumlents fases
bull Fase 1 anagravelisis al laboratori a) Caracteritzacioacute de lrsquoemplaccedilament b) Assaig de laboratori Microcosmos
bull Fase 2 assaig in-situ
o Fase drsquoimplantacioacute A partir dels resultats obtinguts aplicacioacute de metodologia a lrsquoemplaccedilament estudiat per part de Litoclean
PCE TCE cis DCE
Caracteriacutestiques de lrsquoemplaccedilament
bull Emplaccedilament contaminat per un abocament controlat i finit de Percloretilegrave (PCE) en una parcelmiddotla amb activitat industrial
bull Respiren compostos orgagravenics clorats i els transformen a molegravecules menys clorades
bull Anaerobis estrictes bull Es poden trobar als aquumliacutefers contaminats bull El grup Biorem UAB (2014SGR476) disposa de diferents liacutenies de cultius de
bacteris decloradors amb capacitat per detoxificar un ampli ventall drsquoorganoclorats
bull Trueba-Santiso et al 2017 Sci
Total Environ 581-582 pp 640-
648
bull Mortan et al 2017 J Hazard
Mat In press
Dhg Dehalogenimonas
Dhc Dehalococcoides
Dhb Dehalobacterium
Diclorometagrave Agravecid acegravetic Agravecid fogravermic
+ Dhb
C C
H
H
H
H
Etegrave
C C
Cl
H
Cl
H
C C
H
Cl
Cl
H
C C
H
H
H
Cl
cis- i trans- DCE VC
Dhc Dhc
Dhc
C C
Cl
Cl
Cl
H
TCE
C C
C lC l
C l C l
P C E
Dhc
PCE
C
Cl
Cl
C
Cl
Cl
H H C
Cl
Cl
C
Cl
H
H H
1122-TeCA 112-TCA
Dhg Dhg
Abiogravetic
CC
HCl
HCl
HH
12-DCA
Dhg
12-DCA
Bacteris dehalorespiradors
Les poblacions bacterianes
autogravectones poden transformar els
contaminants fins a compostos innocus
Les condicions drsquoaquests aquumliacutefers soacuten adequades per
eliminar els compostos
organoclorats amb bacteris
dehalorespiradors
1 Anagravelisi dels paragravemetres
de camp
Bioestimulacioacute
2 Deteccioacute de lrsquoactivitat
decloradora
Atenuacioacute natural
monitoritzada
Bioaugmentacioacute Fase
2
Pregunta 1a Pregunta 2a
La poblacioacute bacteriana a lrsquoaquumliacutefer
eacutes suficient per completar el proceacutes de descontaminacioacute de forma natural
Pregunta 3a
Fase 1
Cultius anaerobis i anagravelisi de metabogravelits
Mostreig drsquoaigua del pou amb
sediments fins
Preparacioacute dels cultius en cambra
anaerogravebia
Incubacioacute dels cultius en cambra
climatitzada
Anagravelisi de metabogravelits per
cromatografia de gasos Mostres de
laquumliacutefer +
Substrat orgagravenic (candidats per
bioestimulacioacute)
1 Nomeacutes mostra 2 + Metanol i etanol 3 + Producte comercial 4 + Lactat
Concentracioacute de cloroetens
2 Deteccioacute de lrsquoactivitat decloradora
Fase 1
La biodegradacioacute eacutes completa (etegrave)
La bioestimulacioacute eacutes efectiva
La decloracioacute meacutes ragravepida eacutes amb lactat
PCE
TCE
cis- DCE
CV Etegrave
trans- DCE
0
5
10
15
20
25
30
35
0 50 100 150 200
Co
nce
ntr
atio
n (
microM
)
Day
0
2
4
6
8
10
0 50 100 150 200
Day
Mostra aigua nomeacutes (control)
Mostra aigua + etanol metanol
Mostra aigua + producte comercial
Mostra aigua + lactat
Resultats per a un pou
Cultius anaerobis i anagravelisi de metabogravelits
Fase 1
0
5
10
15
20
25
30
35
0 50 100 150 200Day
+ TCE
0
10
20
30
40
50
60
70
0 50 100 150 200
Day
+ TCE
2 Deteccioacute de lrsquoactivitat decloradora
TCE
cis-DCE
trans-DCE
Cloruro de vinilo Etileno
CC
Cl
Cl Cl
Cl
PCE
CC
Cl
H H
Cl
CC
H
ClH
Cl
CC
Cl
H
H
H
CC
H
H H
H
CC
Cl
Cl H
Cl
Deteccioacute i identificacioacute dels bacteris i enzims responsables de la degradacioacute completa
Tegravecniques moleculars (PCR)
Fase 1
Dehalobacter Desulforomonas
Sulfurospirillum Geobacter Desulfitobacterium
Desulfitobacterium
Dehalococcoides
pceA
tceA tceA bvcA
vcrA
2 Deteccioacute de lrsquoactivitat decloradora
Clorur de
vinil
Etegrave
Ma
rca
do
r
C+
Dh
c
Pou
C-
Dh
c
Assaig in situ per BIOESTIMULACIOacute
Fase 2
Injeccioacute i monitoritzacioacute bull Injeccioacute drsquoestimulant segons
conclusions de lrsquoassaig de laboratori (Lactat comercial) en les concentracions de diseny
bull Injeccioacute de traccedilador (fluoresceiumlna)
PCE TCE
cis-DCE
trans-DCE
CV Ethene 0
5
10
15
20
25
30
-1 19 39 59 79
Co
nce
ntr
atio
n (
mg
L)
Day
Chlorinated ethenes Lactate and fermenting products
Well PZ-1
Lactate Pyruvate
Acetate Formate
Potencial Redox
0
1
2
3
4
5
-1 19 39 59 79
Co
nce
ntr
atio
n (
mg
L)
Day
0
500
1000
1500
2000
2500
-1 19 39 59 79Day
0
10000
20000
30000
40000
50000
60000
70000
-1 19 39 59 79Day
-100
0
100
200
300
400
500
-1 19 39 59 79
OR
P (
mV
)
Day
PZ2
82
Chlorinated ethenes Lactate and fermenting products
Well PZ-2
Direct injection of lactate (MW-PZ2) Monitoring Wells PZ2 PZ1 PZ3 MW6 PZ22 PZ6 and ProfA
Conclusions de la Fase 2 (assaig in situ)
Els resultats de la Fase 1 soacuten vagravelids per decidir quin tractament de bioremediacioacute seguir a la Fase 2
El lactat estimula la degradacioacute
bull Augmenta la velocitat de decloracioacute bull Proporciona acetat i hidrogen als bacteris bull Consumeix lrsquooxigen present bull Disminueix el potencial redox
Es confirma la presegravencia de bacteris dehalorespiradors autogravectons i actius
Es detecta degradacioacute de PCE i transformacioacute a compostos menys clorats
A partir dels resultats obtinguts durant les dues fases es dissenyaragrave i es proposaragrave lrsquoexecucioacute drsquoun proceacutes de bioremediacioacute anaerogravebia estimulada aplicant la metodologia establerta
84
Gragravecies
Grup de recerca BioremUAB (teresavicentuabcat)
Objetivo desarrollo de proceso
Reactor fludizado por pulsos de aire
Fong en forma de pegravelmiddotlets Biomassa fluiumlditzada per polsos drsquoaire Tordf ograveptima fong 25ordmC pH ograveptim fong 45 Nutrients (CN) y micronutrients Avaluacioacute activitat fuacutengica enzim lacasa Condicions esterils
Temps (d)
0 5 10 15 20
Glu
cosa
(gl)
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
Laca
sa (
UA
l)
0
250
500
750
1000
1250
1500
1750
2000
2250
Reducc
ioacute d
e c
olo
r (
)
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
Glucosa
Lacasa
Reduccioacute de color
TRH (h)
0 20 40 60 80 100 120
mg G
LG e
limin
ats
lmiddoth
0
5
10
15
20
25
30
Experimental
Normativa
Efecte del TRH
TRH 48 h
Temps (d)
0 5 10 15 20 25 30 35 40 45
Glu
cosa
(gl)
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
Laca
sa (
UA
l)
0
250
500
750
1000
1250
1500
1750
2000
2250
Reducc
ioacute d
e c
olo
r (
)
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
Glucosa
Lacasa
Reduccioacute de color
0
20
40
60
80
100
0 7 14 21 28 35 42 49 56 63P
erc
en
tatg
e d
e b
iom
as
sa
()
Temps (d)
gt42 dies
35 dies
28 dies
21 dies
14 dies
7 dies
0 dies
Estrategravegia purga i renovacioacute 13 de la
biomassa cada 7 dies
TRC 21 dies
decoloracions gt 90
distribucioacute drsquoedats constant
82 biomassa amb lt28 dies
Pegraverdua morfologiacutea dels pegravelmiddotlets lisis celmiddotlular
Tiempo (d)0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110
Glu
cosa
(gl)
0
1
2
3
4
5
6
7
8
Laca
sa (
UA
l)
0
500
1000
1500
2000
2500
3000
3500
4000
4500
5000
5500
Reducc
ioacuten d
e c
olo
r (
)
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
10068 525 59 72 4848
- Renovar la biomassa - Ni macro ni micronutrients - Glucosa qualitat industrial - Colorant no estegraveril
Formulacioacute del medi de cultiu
Seleccioacute del bioreactor
Escalat
Escalat de la produccioacute de biomassa
Produccioacute de pegravelmiddotlets clagravessica
Coll drsquoampolla
Cost medi (extracte de malta)
Limitacioacute en la produccioacute a escala Erlenmeyer
Objectius
Morfologia en forma de pelmiddotlets
Mida plusmn 3mm
Pasos experimentals
40 x
Biomassa gt 3 g DCWmiddotl-1
Morfologia adequada
280
598 0
50
100
150
200
250
300
Malt extract Defined medium
Co
st (
euromiddotK
g-1) Reduccioacute de cost 98
Escalat de la produccioacute de biomassa
La enzima lacasa es uno de los principales
catalizadores de la biodegradacioacuten pero no el uacutenico
responsable
El hongo degrada casi todos los colorantes
(algunos si estan en concentraciones subtoacutexicas)
La monitorizacioacuten de la produccioacuten enzimaacutetica y
consumo de glucosa son buenos indicadores de la
actividad metaboacutelica del hongo hay que
suministrar nutrientes para mantener la actividad
enzimaacutetica
El hongo puede degradar metabolitos resultantes
de la degradacioacuten que el enzima lacasa no puede
degradar
Algunas conclusiones
Porque utilizar microorganismos y no enzimas
si es mucho mas facil dosificar enzimas
los efluentes a tratar (liacutequidos o soacutelidos) contienen
una mezcla muy compleja de contaminantes no
podemos optimizar ni el enzima ni las condiciones
es difiacutecil que un enzima pueda degradar todos los
contaminantes presentes
en muchos casos los enzimas solo realizan un paso
de la transformacioacuten y se pueden formar TPs toacutexicos
o no biodegradables
el microorganismo es un sistema multienzimaacutetico
2010 20151985 1990 1995 2000 2005
Cronograma de los trabajos publicados en relacioacuten a biodegradacioacuten de contaminantes por hongos en medio liacutequido
Contaminantes emergentes
Pesticidas (DDT amp DDE)
PCBs HAPs Disolventes clorados
AR de produccioacuten Aceite de oliva
AR de la induacutestria del papel
Retardantes de llama (Bromados)
Faacutermacos
Filtros solares UV
Deteccioacuten faacutermacos en medio ambient
Colorantes sinteacuteticos Explosivos
TNT y nitroglicerina
AR de la industria textil
ASPECTOS GENERALES
A que se llama contaminantes emergentes
Productos considerados contaminantes actualmente pero no en el pasado presentes de forma constante en el medio ambiente a bajas concentraciones provocando problemas en el ecosistema y pendientes de ser regulados en un futuro proacuteximo
Entre ellos se incluyen los faacutermacos drogas de abuso productos asociados a la higiene y cuidado corporal retardantes de llama plaguicidashellip Caracteriacutesticas
alto consumo acumulacioacuten en el medio y organismos potencial disruptor endocrino toxicidadhellip
DEGRADACIOacuteN DE CONTAMINANTES EMERGENTES
EDAR
Mezcla de ldquocontaminantes emergentesrdquo
metabolitos
substancias conjugadas
EXCRECIOacuteNVERTIDO
Retenidos en los lodos
inalterados
transformados
Mineralizados
Transformados
Inalterados
Presencia en aguas subterraneas superficiales y
sedimentos
Presencia en suelos
efluente
influente
DEGRADACIOacuteN DE CONTAMINANTES EMERGENTES
bull 2005 la mayoriacutea de estudios realizados se centran en ndash Puesta a punto de meacutetodos analiacuteticos
ndash Deteccioacuten en aguas superficiales y subterraacuteneas
ndash Deteccioacuten en sistemas de tratamiento convencionales (EDARs)
ndash Deteccioacuten en efluentes de hospitales
bull Algunos estudios de degradacioacuten por bacterias en efluentes
bull Escasos (ninguno) estudios de degradacioacuten en lodos
DEGRADACIOacuteN DE CONTAMINANTES EMERGENTES
HONGOS
Cual es el principal problema que presenta estudiar su degradacioacuten
Las bajas concentraciones en que se encuentran y el
hecho de estar en matrices muy complejas dificulta
su deteccioacuten y cuantificacioacuten
Aplicacioacuten en matrices liquidas y soacutelidas
Matrices liacutequidas
Aguas residuales de hospital
Aguas residuales de la Vila Universitaria
Concentrado de un proceso de membranas
Aguas de un hospital veterinario
Matrices solidas
Lodos de depuradoras urbanas
Lodos de reactor MBR
37 Verlicchi et al J hydrology 2010 also WST 2010
erythromycin (antibiotic)
Iopromide (ICM)
ifosfamide (cytostatic)
Ibuprofen (analgesic)
Glucose
Therapeutic classes contrast media (ICM) heavy metals in a hospital effluentndash Comparison with an urban effluent
Hospital effluent Mean value
Urban effluent Mean value
Degradacioacuten de faacutermacos modelo e identificacioacuten de productos de transformacioacuten en condiciones esteacuteriles
Nos permite demostrar que el hongo es
el responsable de la degradacioacuten
Tratamiento de efluentes reales en condiciones no esteacuteriles Cuantificacioacuten de la eliminacioacuten de faacutermacos y ecotoxicidad
Tratamiento de efluentes por hongos Degradacioacuten de faacutermacos
38
EXPERIMENTOS IN VIVO PARA CUANTIFICAR DEGRADACIOacuteN
EXPERIMENTOS PARA DETERMINAR EL PAPEL DE LOS ENZIMAS
- In vitro Lacasa comercial
- In vivo Inhibidores del citocrom P450 (1-aminobenzotriazole)
ESTUDIO DE LA TOXICIDAD (Microtox regTest )
- Bacteria bioluminescente V ficheri
- EC50 a los 15 min Concentracioacuten que disminuye la luz emitida por la bacteria al 50
- Cuanto mas alta sea la EC50 menor es la toxicidad
ANAgraveLISIS DE FAgraveRMACOS EXTRACCIOacuteN EN FASE SOacuteLIDA i HPLC
IDENTIFICACIOacuteN DE SUBPRODUCTOS Servei RMN-UAB
(Medio + contaminante) (Medio + contaminante+ hongo inactivado)
Adsorcioacuten Degradacioacuten miacutenima
DEGRADACIOacuteN DE FAacuteRMACOS INDIVIDUALES
EC50
50
Cultiu en placa
Inoculacioacute dels Erlenmeyers
per a lrsquoobtencioacute de miceliObtencioacute del miceli
Homogeneiumltzacioacute amb NaCl 08 11 (vv)
Solucioacute stock de miceli
Inoculacioacute dels Erlenmeyers per lrsquoobtencioacute de pegravelmiddotletsObtencioacute de pegravelmiddotlets
Solucioacute stock de pegravelmiddotlets
7 dies6 dies
5 dies
inogravecul
Inoculacioacute del reactor
Cultiu en placa
Inoculacioacute dels Erlenmeyers
per a lrsquoobtencioacute de miceliObtencioacute del miceli
Homogeneiumltzacioacute amb NaCl 08 11 (vv)
Solucioacute stock de miceli
Inoculacioacute dels Erlenmeyers per lrsquoobtencioacute de pegravelmiddotletsObtencioacute de pegravelmiddotlets
Solucioacute stock de pegravelmiddotlets
7 dies6 dies
5 dies
inogravecul
Inoculacioacute del reactor
Cultiu en placa
Inoculacioacute dels Erlenmeyers
per a lrsquoobtencioacute de miceliObtencioacute del miceli
Homogeneiumltzacioacute amb NaCl 08 11 (vv)
Solucioacute stock de miceli
Inoculacioacute dels Erlenmeyers per lrsquoobtencioacute de pegravelmiddotletsObtencioacute de pegravelmiddotlets
Solucioacute stock de pegravelmiddotlets
7 dies6 dies
5 dies
inogravecul
Inoculacioacute del reactor
Cultiu en placa
Inoculacioacute dels Erlenmeyers
per a lrsquoobtencioacute de miceliObtencioacute del miceli
Homogeneiumltzacioacute amb NaCl 08 11 (vv)
Solucioacute stock de miceli
Inoculacioacute dels Erlenmeyers per lrsquoobtencioacute de pegravelmiddotletsObtencioacute de pegravelmiddotlets
Solucioacute stock de pegravelmiddotlets
7 dies6 dies
5 dies
inogravecul
Inoculacioacute del reactor
Cultiu en placa
Inoculacioacute dels Erlenmeyers
per a lrsquoobtencioacute de miceliObtencioacute del miceli
Homogeneiumltzacioacute amb NaCl 08 11 (vv)
Solucioacute stock de miceli
Inoculacioacute dels Erlenmeyers per lrsquoobtencioacute de pegravelmiddotletsObtencioacute de pegravelmiddotlets
Solucioacute stock de pegravelmiddotlets
7 dies6 dies
5 dies
inogravecul
Inoculacioacute del reactor
Cultiu en placa
Inoculacioacute dels Erlenmeyers
per a lrsquoobtencioacute de miceliObtencioacute del miceli
Homogeneiumltzacioacute amb NaCl 08 11 (vv)
Solucioacute stock de miceli
Inoculacioacute dels Erlenmeyers per lrsquoobtencioacute de pegravelmiddotletsObtencioacute de pegravelmiddotlets
Solucioacute stock de pegravelmiddotlets
7 dies6 dies
5 dies
inogravecul
Inoculacioacute del reactor
Control abioacutetico Control inactivado Experimental (Medio + contaminante+hongo activo)
Idaea-CSIC ICRA
Ketoprofeno
Eliminacioacute del 100
Metabolits hidroxilats
Perfil de concentracioacute de subproductes del ketoprofen
DEGRADACIOacuteN DE FAacuteRMACOS MODELO
IOPROMIDE degradation in Erlenmeyer flasks by
T versicolor pellets Time course degradation of Iopromide
added at approximately 12 mg L-1 Symbols non-inoculated controls ()
experimental cultures () heat-killed
controls () glucose () and laccase
activity (loz)
62 degradation is
observed after 7days of
exposure and remains
constant until the end of
the experiment
Toxicity by Microtox bioassay
Time EC50 ()
Non-biotic control 2
15min 2
8h 1
1d 43
4d 66
7d 87
12d 110
High toxicity at initial time
(EC50 2) Toxicity decreases
over time
Gros et al 2014 Water Research
Degradacioacuten de farmacos en aguas residuales
en bioreactor
CONDITIONS
Sterile effluent
No sterile
Batch
Continuous
Nutrients addition
Non-nutrients addition
Fluidized bed bioreactors 15
and 10 L
Air pulses
T versicolor in form of pellets
pH (45) and temperature (25ordmC)
control
MONITORING
Pharmaceuticals degradation
Acute toxicity (Microtox)
Laccase glucose etc
101
1-ep
oxyC
BZ
2-Hyd
roxy
CBZ
Cipro
floxa
cin
50
100
150
200
250
Inicial
15 min
6 h
1 d
2 d
5 d
8 d
Cef
alex
in
Ibup
rofe
n
Aceta
minop
hen
Azitro
micin
1
2
3
4
Ketop
rofe
n
Propr
anolol
Cita
lopr
am
Car
bamaz
epine
Acridon
e
Con
cen
tracioacute
(micro
g L
-1)
000
003
006
009
012
RESULTADOS AGUAS RESIDUALES URBANAS (Vila Universitaria de la UAB)
Tratamiento no esteril en batch
Eliminacioacuten completa del 70 de los faacutermacos detectados
Inicial
15 min
6 h
1 d
2 d
5 d
8 d
TRATAMIENTO DE EFLUENTES
Comparacioacuten de la eliminacioacuten de los faacutermacos por el
hongo versus lodos activados (bibliografia)
Grup Fagravermac Concentracioacute
(microg L-1)
Eliminacioacute estegraveril
()
Eliminacioacute no estegraveril
()
Eliminacioacute per llots activats
() Analgegravesics Acetaminofen 387 100 100 82-99
Ibuprofen 1261 100 100 82-99 Ketoprofen lt048 35 100 lt50 Codeina 002 100 - lt82 Antibiogravetics Azitromicin 431 - 100 lt40
Ciprofloxacin 8471 - 35 50-96 (adsorcioacute) Cefalexin 059 - -51 96 β-blockers Propanolol 006 - 100 59-70 Psiquiatrics Carbamazepina 07 -37 Augmenta lt20 Augmenta
1011- epoxy CBZ 755 100 79 - 2-Hydroxy CBZ 1638 46 100 -
Acridone 101 100 Augmenta - Citalopram 01 100 100 -
RESULTADOS AGUAS RESIDUALES URBANAS
TRATAMIENTO DE EFLUENTES
Porcentajes de eliminacioacuten superiores en el tratamiento por hongos
Problema cuantificacioacuten inicial de carbamazepina conjugacioacuten
Ace
tam
inop
hen
Ibup
rofen
Ket
opro
fen
Nap
roxe
n
Salicylic a
cid
Cod
eine
Phe
nazo
ne
Dex
amet
haso
ne
Diclofena
c
Piro
xica
m
Co
nce
ntr
atio
n (
microg
L-1
)
00
05
10
15
20
25
30
500
1000
1500
Initial
30 min
5 h
1 d
2 d
5 d
8 d
50
Tratamiento no esteacuteril Analgeacutesicos
RESULTADOS AGUAS RESIDUALES DE HOSPITAL
TRATAMIENTO DE EFLUENTES
46
Cipro
floxa
cin
Oflo
xacin
Clarit
hrom
ycin
Sulfam
etho
xazo
le
Azith
rom
ycin
Met
ronida
zole
Met
ronida
zole-O
H
Trim
etho
prim
Dim
etrid
azole
Ron
idaz
ole
Co
nce
ntr
atio
n (
microg
L-1
)
00
05
10
15
20
25
30
35
40
100
150
200
250
Initial
30 min
5 h
1 d
2 d
5 d
8 d
RESULTADOS AGUAS RESIDUALES DE HOSPITAL
Tratamiento no esteacuteril Antibioacuteticos
TRATAMIENTO DE EFLUENTES
101
1-ep
oxy
CBZ
2-Hyd
roxy
CBZ
Car
bam
azep
ine
Acr
idon
e
Lora
zepa
m
Cita
lopr
am
Ven
lafaxine
Pra
vast
atin
Olanz
apine
Ser
tralin
e
Fluox
etine
Par
oxet
ine
Co
nce
ntr
atio
n (
microg
L-1
)
000
025
050
075
100
400800
120016002000
Initial
30 min
5 h
1 d
2 d
5 d
8 d
RESULTADOS AGUAS RESIDUALES DE HOSPITAL
Tratamiento no esteacuteril Faacutermacos de uso psiquiaacutetrico
TRATAMIENTO DE EFLUENTES
Ben
zotri
azole
OP2E
O
Eth
ylpa
rabe
n
Pro
pylpar
aben
BPA
OP
Con
cen
tration
(micro
g L
-1)
0
2
4
6
8
10
20
30
40
50
60
RESULTADOS AGUAS RESIDUALES DE HOSPITAL
Tratamiento no esteacuteril Compuestos disruptores endocrinos
70 eliminacioacute
TRATAMIENTO DE EFLUENTES
Famiacutelia faacutermacos Tratamiento esteacuteril Tratamiento no esteacuteril
Carga inicial (microg)
Eliminacioacuten ()
Carga inicial (microg)
Eliminacioacute ()
Analgegravesics 1475 180 993 1511 179 988 Antibiogravetics 569 69 861 239 28 908 Cafeiumlna 757 92 79 1490 177 384 EDC 124 15 813 704 84 744 Iopromida 1046 128 755 4197 498 340 Altres fagravermacs 557 68 862 177 21 863 Psiquiagravetrics 3658 447 937 108 13 954 Cantidad total 8185 100 832 8427 100 533
Tratamiento adecuado para degradar faacutermacos en efluents de hospital
Siguiente objetivo Tratamiento en continuo de efluentes
RESULTADOS AGUAS RESIDUALES DE HOSPITAL
TRATAMIENTO DE EFLUENTES
Fungal inoculated (I)
34 Non-sterile continuous treatments of ROC and VHW
Non-inoculated (NI)
Non-sterile continuous
treatments of real effluents
VHW treatment
(
) Glucose concentration
(
) COD
(
) Laccase activity
(darr) Fungal biomass partial renovation
(mdash) Glucose addition rate
2 HRT studied
Decrease in laccase activity even with partial biomass renovation
Fungal inoculated (I)
Casas et al 2013 Env Technol 34 113
Glucose 026 g g DCW d
Ammonium 12 mg g DCW d
No glucose accumulation
Need for nutrients
Previous studies in synthetic
media and sterile conditions
CRT
Blaacutenquez et al 2006 Water Res 40 1650
CRT 21 days
13 biomass renovation every 7 days
CRT of 15 days
34 Non-sterile continuous treatments of ROC and VHW
Marina Badia Fabregat December 5th 2014 PhD Thesis
Que es lo que sucede
Se muere el hongo aunque estamos renovando la
biomasa no hay suficiente hongo
No hay degradacioacuten
52
Marina Badia Fabregat December 5th 2014 PhD Thesis
VHW treatment (2)
34 Non-sterile continuous treatments of ROC and VHW
NH4+ addition
PhACs removal
Fungal inoculated (I)
Non-inoculated (NI)
(
) Wastewater (Influent)
(
) Reactor effluent
The analyses have
been performed by
34 Non-sterile continuous treatments of ROC and VHW
Microbial community assessment (DGGE)
Marina Badia Fabregat December 5th 2014 PhD Thesis
Time
34 Non-sterile continuous treatments of ROC and VHW
Trametes versicolor
Candida spp
Fusarium solani
Unknown
T versicolor survived until the end of the treatment
laccase activity is not a good indicator
ESCENARIOS DE GESTIOacuteN DE EFLUENTES DE HOSPITAL
EDAR
No eliminacioacuten
de faacutermacos
Dilucioacuten en
el efluente
urbano
Aguas
urbanas
Fong
No eliminacioacuten
de DQO
Hongo Aguas
urbanas
EDAR
HOSPITAL
Srsquoha comprovat la capacitat de T versicolor per degradar fagravermacs
Badiacutea-Fabregat et al 2014 Rodriacuteguez-Rodriacuteguez et al 2014 Cruz-Moratoacute et al 2013
Tractament en continu drsquoHWW amb T versicolor en reactor
Inconvenients al tractament drsquo
aiguumles drsquohospitals reals
- Necessitat drsquoaddicionar nutrients - Competegravencia amb bacteris
Possibles solucions Estrategravegies
- Pretractament de lrsquoefluent - Altres configuracions de reactors - Canvi en la font de carboni
Posada a punt del sistema TRH Relacioacute QRQL
Tractament en continu drsquoHWW amb T versicolor en reactor
Alternativa filtre percolador amb T versicolor pre-crescut sobre fusta
1 2 3
4
5
6
7
1 Tanc drsquoalimentacioacute 2 Tanc de mescla 3 Tanc drsquoeluents de
sortida 4 Bomba de recirculacioacute 5 Bioreactor 6 Entrada drsquoaire 7 Controlador de pH
TRH 3d
QL
QR
QL
Tractament en continu drsquoHWW amb T versicolor en reactor
Alternativa filtre percolador amb T versicolor pre-crescut sobre fusta
Desenvolupament processos
Efluent hospital
real (HWW)
Aiguumles residuals urbanes
(UWW)
Trametes versicolor
T versicolor crescut sobre fusta
Filtre percolador amb T versicolor crescut sobre fusta
Microalgues Degradacioacute a
escala Erlenmeyer Fotobioreactor FBR
Degradacioacute drsquohormones i fagravermacs per microalgues
bull Degradacioacute drsquohormones del digestat drsquoun DA dopat amb E2 i EE2 amb les algues S capricornutum i C reinhardtii creixement i degradacioacute
No efecte togravexic de les hormones sobre les algues
Utilitzacioacute de digestat de llots per creixer
S capricornutum
S capricornutum
Selenastrum
capricornutum
Chlamydomonas
reinhardtii
E2 () EE2 () E2 () EE2 ()
24h 7d 24
h
7d 24h 7d 24
h
7d
B 47 88 30 60 89 100 26 100
C 2 46 0 41 27 86 6 71
G 91 100 27 95 98 100 28 76
Degradacioacute drsquohormones i fagravermacs per microalgues
bull Identificacioacute productes de degradacioacute drsquoE2 i EE2
bull Es detecten diferents productes de degradacioacute drsquoE2 i EE2 bull Majoritagraveriament productes de fotodegradacioacute bull Alguns directament relacionats amb la biodegradacioacute per part de les algues
E2 TP1 EE2 TP2
OH
HO
O
OH
HO
OH
Toilet sewage
1st settler (1m3)
2nd settler (1m3)
Wastewater pump
Wastewater PBR inlet
1
2
3
4
5
Algaebacteria consortia
Fotobioreactor de tractament
drsquo UrbanWW despres de
decantacioacute
Volum 1000L
Semiobert
Tubs plastic transparent
Tractament drsquoUrbanWW i eliminacioacute de PhACs en FBR
100L aigua del llac
Can Borrell Lake (StCugat)
900L U WW
Plagrave drsquooperacioacute del FBR
Tractament drsquoUWW i eliminacioacute de PhACs en FBR
Estat Estacionari - PhACs - Biodiversitat
303 mgL
265 mgL
155 mgL
Irradiacioacute solar darr Temperatura darr
TSSdarr Biomassa
pH augmenta amb lrsquoactivitat fotosintegravetica (consum CO2)
pH disminueix a la nit amb la respiracioacute
Tractament drsquoUWW i eliminacioacute de PhACs en FBR
pH
Entrada - COD=365 mgL - N-NH4
+=79 mgL - PT=17 mgL
COD N-NH4
+
PT
Paragravemetre Periacuteode I Periacuteode II Periacuteode III
DQO () 83 61 41
N-NH4+ () 86 99 80
PT () 54 89 75
Eliminacioacute de nutrients
Tractament drsquoUWW i eliminacioacute de PhACs en FBR
67
Napro
xen
Ibupro
fen
Aceta
min
ophen
Salic
ylic
acid
Keto
pro
fen
Azithro
myc
in
Cip
rofloxacin
Ofloxacin
Ery
thro
myc
in
Hyd
rochlo
roth
iazid
e
Furo
sem
ide
Codein
e
Lora
zepam
Ate
nolo
l
Dilt
iazem
Alp
razola
m
Paro
xetine
Co
nce
ntr
atio
n (
ngL
)
0
2000
4000
6000
8000
10000
12000
24000
30000
36000
42000
48000
54000
60000
Outlet
Inlet
Napro
xe
n
Ibupro
fen
Ace
tam
inophen
Salic
ylic
acid
Keto
pro
fen
Azithro
myc
in
Cip
rofloxa
cin
Ofloxa
cin
Ery
thro
myc
in
Hyd
roch
loro
thia
zid
e
Furo
se
mid
e
Codein
e
Lora
zepam
Ate
nolo
l
Dilt
iazem
Alp
razola
m
Paro
xe
tine
Concentr
ation (
ngL
)
0
2000
4000
6000
8000
10000
12000
24000
30000
36000
42000
48000
54000
60000
Outlet
Inlet
Antiinflamatoris Eliminacioacute gt85
Antibiogravetics Eliminacioacute gt 67
Antidepressius Eliminacioacute gt87
β-bloquejants Eliminacioacute gt86
Altres (ngL) Diuregravetics gt44 Bloquejants de canal lent gt72
Concentratioacute PhACs entrada
Concentratioacute PhACs sortida
TRH=8 d Estat estacionari
TRH=12 d Estat estacionari
48-54 μgL
24-54 μgL
4-10 μgL
2-4 μgL
4-6 μgL
ngL
ngL
8-10 μgL
4-10 μgL
ngL
ngL
PhACs
Tractament drsquoUWW i
eliminacioacute de PhACs en FBR
Valoritzacioacute de biomassa algal mitjanccedilant pretractament enzimagravetic i DA
Digestion time (days)
0 10 20 30 40 50
Meth
ane
yie
ld (
mL C
H4g
VS
)
0
50
100
150
200
250
Time (d) vs Microalgal control
Time (d) vs T control
Time (d) vs Cellulase
Time (d) vs Mix
Mix enzimagravetic Celmiddotlulasa
Biomassa microalgal + Control
Mix enzimagravetic 217 mL CH4g VS
Celmiddotlulasa 203 mL CH4g VS
Microalgues 188 mL CH4g VS
Mix enzimagravetic millora la produccioacute de metagrave
Brou fuacutengic + microalgues Control de brou fuacutengic
Lacasa + microalgues biomassa microalgal Control de lacasa
Brou fuacutengic 210 mL CH4
Lacasa 40 mL CH4
Produccioacute de biogas amb enzims no especiacutefics
Microalgues 38 mL CH4
Produccioacute de biogas amb enzims especiacutefics
Brou fuacutengic millora la produccioacute de metagrave
Projecte de colmiddotlaboracioacute entre el Consorci per a la Gestioacute de Residus del Valles Oriental i el grup de recerca Biorem UAB (2014SGR476) dins del
marc del programa de Doctorats Industrials de la Generalitat de Catalunya
Bioremediacioacute ldquoin siturdquo drsquoaquumliacutefers contaminats per compostos
organoclorats
Projecte de colmiddotlaboracioacute entre Litoclean i el grup de recerca Biorem UAB (2014SGR476) dins del marc del programa de Doctorats
Industrials de la Generalitat de Catalunya
Decloracioacute drsquoorganoclorats mitjanccedilant bacteris dehalorespiradors
1 Tecnologia consolidada amb centenars de casos drsquoaplicacioacute amb egravexit 2 Transformacioacute de productes organoclorats togravexics a innocus 3 Compatible amb altres megravetodes de remediacioacute 4 Disminucioacute del temps de remediacioacute de lrsquoaquumliacutefer i costos associats 5 Tecnologia meacutes econogravemica que tractaments fisico-quiacutemics 6 Potencialment pot eliminar els cloroalcans a concentracions le 0005 mgL 7 Percepcioacute social
PRINCIPALS AVANTATGES BIOREMEDIACIOacute
o Marc del projecte
Aplicacioacute de metodologies de Bioremediacioacute per via anaerogravebia en tres
emplaccedilaments afectats per la presencia de compostos organoclorats Cada un drsquoaquests tres emplaccedilaments constaragrave de les seguumlents fases
bull Fase 1 anagravelisis al laboratori a) Caracteritzacioacute de lrsquoemplaccedilament b) Assaig de laboratori Microcosmos
bull Fase 2 assaig in-situ
o Fase drsquoimplantacioacute A partir dels resultats obtinguts aplicacioacute de metodologia a lrsquoemplaccedilament estudiat per part de Litoclean
PCE TCE cis DCE
Caracteriacutestiques de lrsquoemplaccedilament
bull Emplaccedilament contaminat per un abocament controlat i finit de Percloretilegrave (PCE) en una parcelmiddotla amb activitat industrial
bull Respiren compostos orgagravenics clorats i els transformen a molegravecules menys clorades
bull Anaerobis estrictes bull Es poden trobar als aquumliacutefers contaminats bull El grup Biorem UAB (2014SGR476) disposa de diferents liacutenies de cultius de
bacteris decloradors amb capacitat per detoxificar un ampli ventall drsquoorganoclorats
bull Trueba-Santiso et al 2017 Sci
Total Environ 581-582 pp 640-
648
bull Mortan et al 2017 J Hazard
Mat In press
Dhg Dehalogenimonas
Dhc Dehalococcoides
Dhb Dehalobacterium
Diclorometagrave Agravecid acegravetic Agravecid fogravermic
+ Dhb
C C
H
H
H
H
Etegrave
C C
Cl
H
Cl
H
C C
H
Cl
Cl
H
C C
H
H
H
Cl
cis- i trans- DCE VC
Dhc Dhc
Dhc
C C
Cl
Cl
Cl
H
TCE
C C
C lC l
C l C l
P C E
Dhc
PCE
C
Cl
Cl
C
Cl
Cl
H H C
Cl
Cl
C
Cl
H
H H
1122-TeCA 112-TCA
Dhg Dhg
Abiogravetic
CC
HCl
HCl
HH
12-DCA
Dhg
12-DCA
Bacteris dehalorespiradors
Les poblacions bacterianes
autogravectones poden transformar els
contaminants fins a compostos innocus
Les condicions drsquoaquests aquumliacutefers soacuten adequades per
eliminar els compostos
organoclorats amb bacteris
dehalorespiradors
1 Anagravelisi dels paragravemetres
de camp
Bioestimulacioacute
2 Deteccioacute de lrsquoactivitat
decloradora
Atenuacioacute natural
monitoritzada
Bioaugmentacioacute Fase
2
Pregunta 1a Pregunta 2a
La poblacioacute bacteriana a lrsquoaquumliacutefer
eacutes suficient per completar el proceacutes de descontaminacioacute de forma natural
Pregunta 3a
Fase 1
Cultius anaerobis i anagravelisi de metabogravelits
Mostreig drsquoaigua del pou amb
sediments fins
Preparacioacute dels cultius en cambra
anaerogravebia
Incubacioacute dels cultius en cambra
climatitzada
Anagravelisi de metabogravelits per
cromatografia de gasos Mostres de
laquumliacutefer +
Substrat orgagravenic (candidats per
bioestimulacioacute)
1 Nomeacutes mostra 2 + Metanol i etanol 3 + Producte comercial 4 + Lactat
Concentracioacute de cloroetens
2 Deteccioacute de lrsquoactivitat decloradora
Fase 1
La biodegradacioacute eacutes completa (etegrave)
La bioestimulacioacute eacutes efectiva
La decloracioacute meacutes ragravepida eacutes amb lactat
PCE
TCE
cis- DCE
CV Etegrave
trans- DCE
0
5
10
15
20
25
30
35
0 50 100 150 200
Co
nce
ntr
atio
n (
microM
)
Day
0
2
4
6
8
10
0 50 100 150 200
Day
Mostra aigua nomeacutes (control)
Mostra aigua + etanol metanol
Mostra aigua + producte comercial
Mostra aigua + lactat
Resultats per a un pou
Cultius anaerobis i anagravelisi de metabogravelits
Fase 1
0
5
10
15
20
25
30
35
0 50 100 150 200Day
+ TCE
0
10
20
30
40
50
60
70
0 50 100 150 200
Day
+ TCE
2 Deteccioacute de lrsquoactivitat decloradora
TCE
cis-DCE
trans-DCE
Cloruro de vinilo Etileno
CC
Cl
Cl Cl
Cl
PCE
CC
Cl
H H
Cl
CC
H
ClH
Cl
CC
Cl
H
H
H
CC
H
H H
H
CC
Cl
Cl H
Cl
Deteccioacute i identificacioacute dels bacteris i enzims responsables de la degradacioacute completa
Tegravecniques moleculars (PCR)
Fase 1
Dehalobacter Desulforomonas
Sulfurospirillum Geobacter Desulfitobacterium
Desulfitobacterium
Dehalococcoides
pceA
tceA tceA bvcA
vcrA
2 Deteccioacute de lrsquoactivitat decloradora
Clorur de
vinil
Etegrave
Ma
rca
do
r
C+
Dh
c
Pou
C-
Dh
c
Assaig in situ per BIOESTIMULACIOacute
Fase 2
Injeccioacute i monitoritzacioacute bull Injeccioacute drsquoestimulant segons
conclusions de lrsquoassaig de laboratori (Lactat comercial) en les concentracions de diseny
bull Injeccioacute de traccedilador (fluoresceiumlna)
PCE TCE
cis-DCE
trans-DCE
CV Ethene 0
5
10
15
20
25
30
-1 19 39 59 79
Co
nce
ntr
atio
n (
mg
L)
Day
Chlorinated ethenes Lactate and fermenting products
Well PZ-1
Lactate Pyruvate
Acetate Formate
Potencial Redox
0
1
2
3
4
5
-1 19 39 59 79
Co
nce
ntr
atio
n (
mg
L)
Day
0
500
1000
1500
2000
2500
-1 19 39 59 79Day
0
10000
20000
30000
40000
50000
60000
70000
-1 19 39 59 79Day
-100
0
100
200
300
400
500
-1 19 39 59 79
OR
P (
mV
)
Day
PZ2
82
Chlorinated ethenes Lactate and fermenting products
Well PZ-2
Direct injection of lactate (MW-PZ2) Monitoring Wells PZ2 PZ1 PZ3 MW6 PZ22 PZ6 and ProfA
Conclusions de la Fase 2 (assaig in situ)
Els resultats de la Fase 1 soacuten vagravelids per decidir quin tractament de bioremediacioacute seguir a la Fase 2
El lactat estimula la degradacioacute
bull Augmenta la velocitat de decloracioacute bull Proporciona acetat i hidrogen als bacteris bull Consumeix lrsquooxigen present bull Disminueix el potencial redox
Es confirma la presegravencia de bacteris dehalorespiradors autogravectons i actius
Es detecta degradacioacute de PCE i transformacioacute a compostos menys clorats
A partir dels resultats obtinguts durant les dues fases es dissenyaragrave i es proposaragrave lrsquoexecucioacute drsquoun proceacutes de bioremediacioacute anaerogravebia estimulada aplicant la metodologia establerta
84
Gragravecies
Grup de recerca BioremUAB (teresavicentuabcat)
Temps (d)
0 5 10 15 20
Glu
cosa
(gl)
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
Laca
sa (
UA
l)
0
250
500
750
1000
1250
1500
1750
2000
2250
Reducc
ioacute d
e c
olo
r (
)
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
Glucosa
Lacasa
Reduccioacute de color
TRH (h)
0 20 40 60 80 100 120
mg G
LG e
limin
ats
lmiddoth
0
5
10
15
20
25
30
Experimental
Normativa
Efecte del TRH
TRH 48 h
Temps (d)
0 5 10 15 20 25 30 35 40 45
Glu
cosa
(gl)
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
Laca
sa (
UA
l)
0
250
500
750
1000
1250
1500
1750
2000
2250
Reducc
ioacute d
e c
olo
r (
)
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
Glucosa
Lacasa
Reduccioacute de color
0
20
40
60
80
100
0 7 14 21 28 35 42 49 56 63P
erc
en
tatg
e d
e b
iom
as
sa
()
Temps (d)
gt42 dies
35 dies
28 dies
21 dies
14 dies
7 dies
0 dies
Estrategravegia purga i renovacioacute 13 de la
biomassa cada 7 dies
TRC 21 dies
decoloracions gt 90
distribucioacute drsquoedats constant
82 biomassa amb lt28 dies
Pegraverdua morfologiacutea dels pegravelmiddotlets lisis celmiddotlular
Tiempo (d)0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110
Glu
cosa
(gl)
0
1
2
3
4
5
6
7
8
Laca
sa (
UA
l)
0
500
1000
1500
2000
2500
3000
3500
4000
4500
5000
5500
Reducc
ioacuten d
e c
olo
r (
)
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
10068 525 59 72 4848
- Renovar la biomassa - Ni macro ni micronutrients - Glucosa qualitat industrial - Colorant no estegraveril
Formulacioacute del medi de cultiu
Seleccioacute del bioreactor
Escalat
Escalat de la produccioacute de biomassa
Produccioacute de pegravelmiddotlets clagravessica
Coll drsquoampolla
Cost medi (extracte de malta)
Limitacioacute en la produccioacute a escala Erlenmeyer
Objectius
Morfologia en forma de pelmiddotlets
Mida plusmn 3mm
Pasos experimentals
40 x
Biomassa gt 3 g DCWmiddotl-1
Morfologia adequada
280
598 0
50
100
150
200
250
300
Malt extract Defined medium
Co
st (
euromiddotK
g-1) Reduccioacute de cost 98
Escalat de la produccioacute de biomassa
La enzima lacasa es uno de los principales
catalizadores de la biodegradacioacuten pero no el uacutenico
responsable
El hongo degrada casi todos los colorantes
(algunos si estan en concentraciones subtoacutexicas)
La monitorizacioacuten de la produccioacuten enzimaacutetica y
consumo de glucosa son buenos indicadores de la
actividad metaboacutelica del hongo hay que
suministrar nutrientes para mantener la actividad
enzimaacutetica
El hongo puede degradar metabolitos resultantes
de la degradacioacuten que el enzima lacasa no puede
degradar
Algunas conclusiones
Porque utilizar microorganismos y no enzimas
si es mucho mas facil dosificar enzimas
los efluentes a tratar (liacutequidos o soacutelidos) contienen
una mezcla muy compleja de contaminantes no
podemos optimizar ni el enzima ni las condiciones
es difiacutecil que un enzima pueda degradar todos los
contaminantes presentes
en muchos casos los enzimas solo realizan un paso
de la transformacioacuten y se pueden formar TPs toacutexicos
o no biodegradables
el microorganismo es un sistema multienzimaacutetico
2010 20151985 1990 1995 2000 2005
Cronograma de los trabajos publicados en relacioacuten a biodegradacioacuten de contaminantes por hongos en medio liacutequido
Contaminantes emergentes
Pesticidas (DDT amp DDE)
PCBs HAPs Disolventes clorados
AR de produccioacuten Aceite de oliva
AR de la induacutestria del papel
Retardantes de llama (Bromados)
Faacutermacos
Filtros solares UV
Deteccioacuten faacutermacos en medio ambient
Colorantes sinteacuteticos Explosivos
TNT y nitroglicerina
AR de la industria textil
ASPECTOS GENERALES
A que se llama contaminantes emergentes
Productos considerados contaminantes actualmente pero no en el pasado presentes de forma constante en el medio ambiente a bajas concentraciones provocando problemas en el ecosistema y pendientes de ser regulados en un futuro proacuteximo
Entre ellos se incluyen los faacutermacos drogas de abuso productos asociados a la higiene y cuidado corporal retardantes de llama plaguicidashellip Caracteriacutesticas
alto consumo acumulacioacuten en el medio y organismos potencial disruptor endocrino toxicidadhellip
DEGRADACIOacuteN DE CONTAMINANTES EMERGENTES
EDAR
Mezcla de ldquocontaminantes emergentesrdquo
metabolitos
substancias conjugadas
EXCRECIOacuteNVERTIDO
Retenidos en los lodos
inalterados
transformados
Mineralizados
Transformados
Inalterados
Presencia en aguas subterraneas superficiales y
sedimentos
Presencia en suelos
efluente
influente
DEGRADACIOacuteN DE CONTAMINANTES EMERGENTES
bull 2005 la mayoriacutea de estudios realizados se centran en ndash Puesta a punto de meacutetodos analiacuteticos
ndash Deteccioacuten en aguas superficiales y subterraacuteneas
ndash Deteccioacuten en sistemas de tratamiento convencionales (EDARs)
ndash Deteccioacuten en efluentes de hospitales
bull Algunos estudios de degradacioacuten por bacterias en efluentes
bull Escasos (ninguno) estudios de degradacioacuten en lodos
DEGRADACIOacuteN DE CONTAMINANTES EMERGENTES
HONGOS
Cual es el principal problema que presenta estudiar su degradacioacuten
Las bajas concentraciones en que se encuentran y el
hecho de estar en matrices muy complejas dificulta
su deteccioacuten y cuantificacioacuten
Aplicacioacuten en matrices liquidas y soacutelidas
Matrices liacutequidas
Aguas residuales de hospital
Aguas residuales de la Vila Universitaria
Concentrado de un proceso de membranas
Aguas de un hospital veterinario
Matrices solidas
Lodos de depuradoras urbanas
Lodos de reactor MBR
37 Verlicchi et al J hydrology 2010 also WST 2010
erythromycin (antibiotic)
Iopromide (ICM)
ifosfamide (cytostatic)
Ibuprofen (analgesic)
Glucose
Therapeutic classes contrast media (ICM) heavy metals in a hospital effluentndash Comparison with an urban effluent
Hospital effluent Mean value
Urban effluent Mean value
Degradacioacuten de faacutermacos modelo e identificacioacuten de productos de transformacioacuten en condiciones esteacuteriles
Nos permite demostrar que el hongo es
el responsable de la degradacioacuten
Tratamiento de efluentes reales en condiciones no esteacuteriles Cuantificacioacuten de la eliminacioacuten de faacutermacos y ecotoxicidad
Tratamiento de efluentes por hongos Degradacioacuten de faacutermacos
38
EXPERIMENTOS IN VIVO PARA CUANTIFICAR DEGRADACIOacuteN
EXPERIMENTOS PARA DETERMINAR EL PAPEL DE LOS ENZIMAS
- In vitro Lacasa comercial
- In vivo Inhibidores del citocrom P450 (1-aminobenzotriazole)
ESTUDIO DE LA TOXICIDAD (Microtox regTest )
- Bacteria bioluminescente V ficheri
- EC50 a los 15 min Concentracioacuten que disminuye la luz emitida por la bacteria al 50
- Cuanto mas alta sea la EC50 menor es la toxicidad
ANAgraveLISIS DE FAgraveRMACOS EXTRACCIOacuteN EN FASE SOacuteLIDA i HPLC
IDENTIFICACIOacuteN DE SUBPRODUCTOS Servei RMN-UAB
(Medio + contaminante) (Medio + contaminante+ hongo inactivado)
Adsorcioacuten Degradacioacuten miacutenima
DEGRADACIOacuteN DE FAacuteRMACOS INDIVIDUALES
EC50
50
Cultiu en placa
Inoculacioacute dels Erlenmeyers
per a lrsquoobtencioacute de miceliObtencioacute del miceli
Homogeneiumltzacioacute amb NaCl 08 11 (vv)
Solucioacute stock de miceli
Inoculacioacute dels Erlenmeyers per lrsquoobtencioacute de pegravelmiddotletsObtencioacute de pegravelmiddotlets
Solucioacute stock de pegravelmiddotlets
7 dies6 dies
5 dies
inogravecul
Inoculacioacute del reactor
Cultiu en placa
Inoculacioacute dels Erlenmeyers
per a lrsquoobtencioacute de miceliObtencioacute del miceli
Homogeneiumltzacioacute amb NaCl 08 11 (vv)
Solucioacute stock de miceli
Inoculacioacute dels Erlenmeyers per lrsquoobtencioacute de pegravelmiddotletsObtencioacute de pegravelmiddotlets
Solucioacute stock de pegravelmiddotlets
7 dies6 dies
5 dies
inogravecul
Inoculacioacute del reactor
Cultiu en placa
Inoculacioacute dels Erlenmeyers
per a lrsquoobtencioacute de miceliObtencioacute del miceli
Homogeneiumltzacioacute amb NaCl 08 11 (vv)
Solucioacute stock de miceli
Inoculacioacute dels Erlenmeyers per lrsquoobtencioacute de pegravelmiddotletsObtencioacute de pegravelmiddotlets
Solucioacute stock de pegravelmiddotlets
7 dies6 dies
5 dies
inogravecul
Inoculacioacute del reactor
Cultiu en placa
Inoculacioacute dels Erlenmeyers
per a lrsquoobtencioacute de miceliObtencioacute del miceli
Homogeneiumltzacioacute amb NaCl 08 11 (vv)
Solucioacute stock de miceli
Inoculacioacute dels Erlenmeyers per lrsquoobtencioacute de pegravelmiddotletsObtencioacute de pegravelmiddotlets
Solucioacute stock de pegravelmiddotlets
7 dies6 dies
5 dies
inogravecul
Inoculacioacute del reactor
Cultiu en placa
Inoculacioacute dels Erlenmeyers
per a lrsquoobtencioacute de miceliObtencioacute del miceli
Homogeneiumltzacioacute amb NaCl 08 11 (vv)
Solucioacute stock de miceli
Inoculacioacute dels Erlenmeyers per lrsquoobtencioacute de pegravelmiddotletsObtencioacute de pegravelmiddotlets
Solucioacute stock de pegravelmiddotlets
7 dies6 dies
5 dies
inogravecul
Inoculacioacute del reactor
Cultiu en placa
Inoculacioacute dels Erlenmeyers
per a lrsquoobtencioacute de miceliObtencioacute del miceli
Homogeneiumltzacioacute amb NaCl 08 11 (vv)
Solucioacute stock de miceli
Inoculacioacute dels Erlenmeyers per lrsquoobtencioacute de pegravelmiddotletsObtencioacute de pegravelmiddotlets
Solucioacute stock de pegravelmiddotlets
7 dies6 dies
5 dies
inogravecul
Inoculacioacute del reactor
Control abioacutetico Control inactivado Experimental (Medio + contaminante+hongo activo)
Idaea-CSIC ICRA
Ketoprofeno
Eliminacioacute del 100
Metabolits hidroxilats
Perfil de concentracioacute de subproductes del ketoprofen
DEGRADACIOacuteN DE FAacuteRMACOS MODELO
IOPROMIDE degradation in Erlenmeyer flasks by
T versicolor pellets Time course degradation of Iopromide
added at approximately 12 mg L-1 Symbols non-inoculated controls ()
experimental cultures () heat-killed
controls () glucose () and laccase
activity (loz)
62 degradation is
observed after 7days of
exposure and remains
constant until the end of
the experiment
Toxicity by Microtox bioassay
Time EC50 ()
Non-biotic control 2
15min 2
8h 1
1d 43
4d 66
7d 87
12d 110
High toxicity at initial time
(EC50 2) Toxicity decreases
over time
Gros et al 2014 Water Research
Degradacioacuten de farmacos en aguas residuales
en bioreactor
CONDITIONS
Sterile effluent
No sterile
Batch
Continuous
Nutrients addition
Non-nutrients addition
Fluidized bed bioreactors 15
and 10 L
Air pulses
T versicolor in form of pellets
pH (45) and temperature (25ordmC)
control
MONITORING
Pharmaceuticals degradation
Acute toxicity (Microtox)
Laccase glucose etc
101
1-ep
oxyC
BZ
2-Hyd
roxy
CBZ
Cipro
floxa
cin
50
100
150
200
250
Inicial
15 min
6 h
1 d
2 d
5 d
8 d
Cef
alex
in
Ibup
rofe
n
Aceta
minop
hen
Azitro
micin
1
2
3
4
Ketop
rofe
n
Propr
anolol
Cita
lopr
am
Car
bamaz
epine
Acridon
e
Con
cen
tracioacute
(micro
g L
-1)
000
003
006
009
012
RESULTADOS AGUAS RESIDUALES URBANAS (Vila Universitaria de la UAB)
Tratamiento no esteril en batch
Eliminacioacuten completa del 70 de los faacutermacos detectados
Inicial
15 min
6 h
1 d
2 d
5 d
8 d
TRATAMIENTO DE EFLUENTES
Comparacioacuten de la eliminacioacuten de los faacutermacos por el
hongo versus lodos activados (bibliografia)
Grup Fagravermac Concentracioacute
(microg L-1)
Eliminacioacute estegraveril
()
Eliminacioacute no estegraveril
()
Eliminacioacute per llots activats
() Analgegravesics Acetaminofen 387 100 100 82-99
Ibuprofen 1261 100 100 82-99 Ketoprofen lt048 35 100 lt50 Codeina 002 100 - lt82 Antibiogravetics Azitromicin 431 - 100 lt40
Ciprofloxacin 8471 - 35 50-96 (adsorcioacute) Cefalexin 059 - -51 96 β-blockers Propanolol 006 - 100 59-70 Psiquiatrics Carbamazepina 07 -37 Augmenta lt20 Augmenta
1011- epoxy CBZ 755 100 79 - 2-Hydroxy CBZ 1638 46 100 -
Acridone 101 100 Augmenta - Citalopram 01 100 100 -
RESULTADOS AGUAS RESIDUALES URBANAS
TRATAMIENTO DE EFLUENTES
Porcentajes de eliminacioacuten superiores en el tratamiento por hongos
Problema cuantificacioacuten inicial de carbamazepina conjugacioacuten
Ace
tam
inop
hen
Ibup
rofen
Ket
opro
fen
Nap
roxe
n
Salicylic a
cid
Cod
eine
Phe
nazo
ne
Dex
amet
haso
ne
Diclofena
c
Piro
xica
m
Co
nce
ntr
atio
n (
microg
L-1
)
00
05
10
15
20
25
30
500
1000
1500
Initial
30 min
5 h
1 d
2 d
5 d
8 d
50
Tratamiento no esteacuteril Analgeacutesicos
RESULTADOS AGUAS RESIDUALES DE HOSPITAL
TRATAMIENTO DE EFLUENTES
46
Cipro
floxa
cin
Oflo
xacin
Clarit
hrom
ycin
Sulfam
etho
xazo
le
Azith
rom
ycin
Met
ronida
zole
Met
ronida
zole-O
H
Trim
etho
prim
Dim
etrid
azole
Ron
idaz
ole
Co
nce
ntr
atio
n (
microg
L-1
)
00
05
10
15
20
25
30
35
40
100
150
200
250
Initial
30 min
5 h
1 d
2 d
5 d
8 d
RESULTADOS AGUAS RESIDUALES DE HOSPITAL
Tratamiento no esteacuteril Antibioacuteticos
TRATAMIENTO DE EFLUENTES
101
1-ep
oxy
CBZ
2-Hyd
roxy
CBZ
Car
bam
azep
ine
Acr
idon
e
Lora
zepa
m
Cita
lopr
am
Ven
lafaxine
Pra
vast
atin
Olanz
apine
Ser
tralin
e
Fluox
etine
Par
oxet
ine
Co
nce
ntr
atio
n (
microg
L-1
)
000
025
050
075
100
400800
120016002000
Initial
30 min
5 h
1 d
2 d
5 d
8 d
RESULTADOS AGUAS RESIDUALES DE HOSPITAL
Tratamiento no esteacuteril Faacutermacos de uso psiquiaacutetrico
TRATAMIENTO DE EFLUENTES
Ben
zotri
azole
OP2E
O
Eth
ylpa
rabe
n
Pro
pylpar
aben
BPA
OP
Con
cen
tration
(micro
g L
-1)
0
2
4
6
8
10
20
30
40
50
60
RESULTADOS AGUAS RESIDUALES DE HOSPITAL
Tratamiento no esteacuteril Compuestos disruptores endocrinos
70 eliminacioacute
TRATAMIENTO DE EFLUENTES
Famiacutelia faacutermacos Tratamiento esteacuteril Tratamiento no esteacuteril
Carga inicial (microg)
Eliminacioacuten ()
Carga inicial (microg)
Eliminacioacute ()
Analgegravesics 1475 180 993 1511 179 988 Antibiogravetics 569 69 861 239 28 908 Cafeiumlna 757 92 79 1490 177 384 EDC 124 15 813 704 84 744 Iopromida 1046 128 755 4197 498 340 Altres fagravermacs 557 68 862 177 21 863 Psiquiagravetrics 3658 447 937 108 13 954 Cantidad total 8185 100 832 8427 100 533
Tratamiento adecuado para degradar faacutermacos en efluents de hospital
Siguiente objetivo Tratamiento en continuo de efluentes
RESULTADOS AGUAS RESIDUALES DE HOSPITAL
TRATAMIENTO DE EFLUENTES
Fungal inoculated (I)
34 Non-sterile continuous treatments of ROC and VHW
Non-inoculated (NI)
Non-sterile continuous
treatments of real effluents
VHW treatment
(
) Glucose concentration
(
) COD
(
) Laccase activity
(darr) Fungal biomass partial renovation
(mdash) Glucose addition rate
2 HRT studied
Decrease in laccase activity even with partial biomass renovation
Fungal inoculated (I)
Casas et al 2013 Env Technol 34 113
Glucose 026 g g DCW d
Ammonium 12 mg g DCW d
No glucose accumulation
Need for nutrients
Previous studies in synthetic
media and sterile conditions
CRT
Blaacutenquez et al 2006 Water Res 40 1650
CRT 21 days
13 biomass renovation every 7 days
CRT of 15 days
34 Non-sterile continuous treatments of ROC and VHW
Marina Badia Fabregat December 5th 2014 PhD Thesis
Que es lo que sucede
Se muere el hongo aunque estamos renovando la
biomasa no hay suficiente hongo
No hay degradacioacuten
52
Marina Badia Fabregat December 5th 2014 PhD Thesis
VHW treatment (2)
34 Non-sterile continuous treatments of ROC and VHW
NH4+ addition
PhACs removal
Fungal inoculated (I)
Non-inoculated (NI)
(
) Wastewater (Influent)
(
) Reactor effluent
The analyses have
been performed by
34 Non-sterile continuous treatments of ROC and VHW
Microbial community assessment (DGGE)
Marina Badia Fabregat December 5th 2014 PhD Thesis
Time
34 Non-sterile continuous treatments of ROC and VHW
Trametes versicolor
Candida spp
Fusarium solani
Unknown
T versicolor survived until the end of the treatment
laccase activity is not a good indicator
ESCENARIOS DE GESTIOacuteN DE EFLUENTES DE HOSPITAL
EDAR
No eliminacioacuten
de faacutermacos
Dilucioacuten en
el efluente
urbano
Aguas
urbanas
Fong
No eliminacioacuten
de DQO
Hongo Aguas
urbanas
EDAR
HOSPITAL
Srsquoha comprovat la capacitat de T versicolor per degradar fagravermacs
Badiacutea-Fabregat et al 2014 Rodriacuteguez-Rodriacuteguez et al 2014 Cruz-Moratoacute et al 2013
Tractament en continu drsquoHWW amb T versicolor en reactor
Inconvenients al tractament drsquo
aiguumles drsquohospitals reals
- Necessitat drsquoaddicionar nutrients - Competegravencia amb bacteris
Possibles solucions Estrategravegies
- Pretractament de lrsquoefluent - Altres configuracions de reactors - Canvi en la font de carboni
Posada a punt del sistema TRH Relacioacute QRQL
Tractament en continu drsquoHWW amb T versicolor en reactor
Alternativa filtre percolador amb T versicolor pre-crescut sobre fusta
1 2 3
4
5
6
7
1 Tanc drsquoalimentacioacute 2 Tanc de mescla 3 Tanc drsquoeluents de
sortida 4 Bomba de recirculacioacute 5 Bioreactor 6 Entrada drsquoaire 7 Controlador de pH
TRH 3d
QL
QR
QL
Tractament en continu drsquoHWW amb T versicolor en reactor
Alternativa filtre percolador amb T versicolor pre-crescut sobre fusta
Desenvolupament processos
Efluent hospital
real (HWW)
Aiguumles residuals urbanes
(UWW)
Trametes versicolor
T versicolor crescut sobre fusta
Filtre percolador amb T versicolor crescut sobre fusta
Microalgues Degradacioacute a
escala Erlenmeyer Fotobioreactor FBR
Degradacioacute drsquohormones i fagravermacs per microalgues
bull Degradacioacute drsquohormones del digestat drsquoun DA dopat amb E2 i EE2 amb les algues S capricornutum i C reinhardtii creixement i degradacioacute
No efecte togravexic de les hormones sobre les algues
Utilitzacioacute de digestat de llots per creixer
S capricornutum
S capricornutum
Selenastrum
capricornutum
Chlamydomonas
reinhardtii
E2 () EE2 () E2 () EE2 ()
24h 7d 24
h
7d 24h 7d 24
h
7d
B 47 88 30 60 89 100 26 100
C 2 46 0 41 27 86 6 71
G 91 100 27 95 98 100 28 76
Degradacioacute drsquohormones i fagravermacs per microalgues
bull Identificacioacute productes de degradacioacute drsquoE2 i EE2
bull Es detecten diferents productes de degradacioacute drsquoE2 i EE2 bull Majoritagraveriament productes de fotodegradacioacute bull Alguns directament relacionats amb la biodegradacioacute per part de les algues
E2 TP1 EE2 TP2
OH
HO
O
OH
HO
OH
Toilet sewage
1st settler (1m3)
2nd settler (1m3)
Wastewater pump
Wastewater PBR inlet
1
2
3
4
5
Algaebacteria consortia
Fotobioreactor de tractament
drsquo UrbanWW despres de
decantacioacute
Volum 1000L
Semiobert
Tubs plastic transparent
Tractament drsquoUrbanWW i eliminacioacute de PhACs en FBR
100L aigua del llac
Can Borrell Lake (StCugat)
900L U WW
Plagrave drsquooperacioacute del FBR
Tractament drsquoUWW i eliminacioacute de PhACs en FBR
Estat Estacionari - PhACs - Biodiversitat
303 mgL
265 mgL
155 mgL
Irradiacioacute solar darr Temperatura darr
TSSdarr Biomassa
pH augmenta amb lrsquoactivitat fotosintegravetica (consum CO2)
pH disminueix a la nit amb la respiracioacute
Tractament drsquoUWW i eliminacioacute de PhACs en FBR
pH
Entrada - COD=365 mgL - N-NH4
+=79 mgL - PT=17 mgL
COD N-NH4
+
PT
Paragravemetre Periacuteode I Periacuteode II Periacuteode III
DQO () 83 61 41
N-NH4+ () 86 99 80
PT () 54 89 75
Eliminacioacute de nutrients
Tractament drsquoUWW i eliminacioacute de PhACs en FBR
67
Napro
xen
Ibupro
fen
Aceta
min
ophen
Salic
ylic
acid
Keto
pro
fen
Azithro
myc
in
Cip
rofloxacin
Ofloxacin
Ery
thro
myc
in
Hyd
rochlo
roth
iazid
e
Furo
sem
ide
Codein
e
Lora
zepam
Ate
nolo
l
Dilt
iazem
Alp
razola
m
Paro
xetine
Co
nce
ntr
atio
n (
ngL
)
0
2000
4000
6000
8000
10000
12000
24000
30000
36000
42000
48000
54000
60000
Outlet
Inlet
Napro
xe
n
Ibupro
fen
Ace
tam
inophen
Salic
ylic
acid
Keto
pro
fen
Azithro
myc
in
Cip
rofloxa
cin
Ofloxa
cin
Ery
thro
myc
in
Hyd
roch
loro
thia
zid
e
Furo
se
mid
e
Codein
e
Lora
zepam
Ate
nolo
l
Dilt
iazem
Alp
razola
m
Paro
xe
tine
Concentr
ation (
ngL
)
0
2000
4000
6000
8000
10000
12000
24000
30000
36000
42000
48000
54000
60000
Outlet
Inlet
Antiinflamatoris Eliminacioacute gt85
Antibiogravetics Eliminacioacute gt 67
Antidepressius Eliminacioacute gt87
β-bloquejants Eliminacioacute gt86
Altres (ngL) Diuregravetics gt44 Bloquejants de canal lent gt72
Concentratioacute PhACs entrada
Concentratioacute PhACs sortida
TRH=8 d Estat estacionari
TRH=12 d Estat estacionari
48-54 μgL
24-54 μgL
4-10 μgL
2-4 μgL
4-6 μgL
ngL
ngL
8-10 μgL
4-10 μgL
ngL
ngL
PhACs
Tractament drsquoUWW i
eliminacioacute de PhACs en FBR
Valoritzacioacute de biomassa algal mitjanccedilant pretractament enzimagravetic i DA
Digestion time (days)
0 10 20 30 40 50
Meth
ane
yie
ld (
mL C
H4g
VS
)
0
50
100
150
200
250
Time (d) vs Microalgal control
Time (d) vs T control
Time (d) vs Cellulase
Time (d) vs Mix
Mix enzimagravetic Celmiddotlulasa
Biomassa microalgal + Control
Mix enzimagravetic 217 mL CH4g VS
Celmiddotlulasa 203 mL CH4g VS
Microalgues 188 mL CH4g VS
Mix enzimagravetic millora la produccioacute de metagrave
Brou fuacutengic + microalgues Control de brou fuacutengic
Lacasa + microalgues biomassa microalgal Control de lacasa
Brou fuacutengic 210 mL CH4
Lacasa 40 mL CH4
Produccioacute de biogas amb enzims no especiacutefics
Microalgues 38 mL CH4
Produccioacute de biogas amb enzims especiacutefics
Brou fuacutengic millora la produccioacute de metagrave
Projecte de colmiddotlaboracioacute entre el Consorci per a la Gestioacute de Residus del Valles Oriental i el grup de recerca Biorem UAB (2014SGR476) dins del
marc del programa de Doctorats Industrials de la Generalitat de Catalunya
Bioremediacioacute ldquoin siturdquo drsquoaquumliacutefers contaminats per compostos
organoclorats
Projecte de colmiddotlaboracioacute entre Litoclean i el grup de recerca Biorem UAB (2014SGR476) dins del marc del programa de Doctorats
Industrials de la Generalitat de Catalunya
Decloracioacute drsquoorganoclorats mitjanccedilant bacteris dehalorespiradors
1 Tecnologia consolidada amb centenars de casos drsquoaplicacioacute amb egravexit 2 Transformacioacute de productes organoclorats togravexics a innocus 3 Compatible amb altres megravetodes de remediacioacute 4 Disminucioacute del temps de remediacioacute de lrsquoaquumliacutefer i costos associats 5 Tecnologia meacutes econogravemica que tractaments fisico-quiacutemics 6 Potencialment pot eliminar els cloroalcans a concentracions le 0005 mgL 7 Percepcioacute social
PRINCIPALS AVANTATGES BIOREMEDIACIOacute
o Marc del projecte
Aplicacioacute de metodologies de Bioremediacioacute per via anaerogravebia en tres
emplaccedilaments afectats per la presencia de compostos organoclorats Cada un drsquoaquests tres emplaccedilaments constaragrave de les seguumlents fases
bull Fase 1 anagravelisis al laboratori a) Caracteritzacioacute de lrsquoemplaccedilament b) Assaig de laboratori Microcosmos
bull Fase 2 assaig in-situ
o Fase drsquoimplantacioacute A partir dels resultats obtinguts aplicacioacute de metodologia a lrsquoemplaccedilament estudiat per part de Litoclean
PCE TCE cis DCE
Caracteriacutestiques de lrsquoemplaccedilament
bull Emplaccedilament contaminat per un abocament controlat i finit de Percloretilegrave (PCE) en una parcelmiddotla amb activitat industrial
bull Respiren compostos orgagravenics clorats i els transformen a molegravecules menys clorades
bull Anaerobis estrictes bull Es poden trobar als aquumliacutefers contaminats bull El grup Biorem UAB (2014SGR476) disposa de diferents liacutenies de cultius de
bacteris decloradors amb capacitat per detoxificar un ampli ventall drsquoorganoclorats
bull Trueba-Santiso et al 2017 Sci
Total Environ 581-582 pp 640-
648
bull Mortan et al 2017 J Hazard
Mat In press
Dhg Dehalogenimonas
Dhc Dehalococcoides
Dhb Dehalobacterium
Diclorometagrave Agravecid acegravetic Agravecid fogravermic
+ Dhb
C C
H
H
H
H
Etegrave
C C
Cl
H
Cl
H
C C
H
Cl
Cl
H
C C
H
H
H
Cl
cis- i trans- DCE VC
Dhc Dhc
Dhc
C C
Cl
Cl
Cl
H
TCE
C C
C lC l
C l C l
P C E
Dhc
PCE
C
Cl
Cl
C
Cl
Cl
H H C
Cl
Cl
C
Cl
H
H H
1122-TeCA 112-TCA
Dhg Dhg
Abiogravetic
CC
HCl
HCl
HH
12-DCA
Dhg
12-DCA
Bacteris dehalorespiradors
Les poblacions bacterianes
autogravectones poden transformar els
contaminants fins a compostos innocus
Les condicions drsquoaquests aquumliacutefers soacuten adequades per
eliminar els compostos
organoclorats amb bacteris
dehalorespiradors
1 Anagravelisi dels paragravemetres
de camp
Bioestimulacioacute
2 Deteccioacute de lrsquoactivitat
decloradora
Atenuacioacute natural
monitoritzada
Bioaugmentacioacute Fase
2
Pregunta 1a Pregunta 2a
La poblacioacute bacteriana a lrsquoaquumliacutefer
eacutes suficient per completar el proceacutes de descontaminacioacute de forma natural
Pregunta 3a
Fase 1
Cultius anaerobis i anagravelisi de metabogravelits
Mostreig drsquoaigua del pou amb
sediments fins
Preparacioacute dels cultius en cambra
anaerogravebia
Incubacioacute dels cultius en cambra
climatitzada
Anagravelisi de metabogravelits per
cromatografia de gasos Mostres de
laquumliacutefer +
Substrat orgagravenic (candidats per
bioestimulacioacute)
1 Nomeacutes mostra 2 + Metanol i etanol 3 + Producte comercial 4 + Lactat
Concentracioacute de cloroetens
2 Deteccioacute de lrsquoactivitat decloradora
Fase 1
La biodegradacioacute eacutes completa (etegrave)
La bioestimulacioacute eacutes efectiva
La decloracioacute meacutes ragravepida eacutes amb lactat
PCE
TCE
cis- DCE
CV Etegrave
trans- DCE
0
5
10
15
20
25
30
35
0 50 100 150 200
Co
nce
ntr
atio
n (
microM
)
Day
0
2
4
6
8
10
0 50 100 150 200
Day
Mostra aigua nomeacutes (control)
Mostra aigua + etanol metanol
Mostra aigua + producte comercial
Mostra aigua + lactat
Resultats per a un pou
Cultius anaerobis i anagravelisi de metabogravelits
Fase 1
0
5
10
15
20
25
30
35
0 50 100 150 200Day
+ TCE
0
10
20
30
40
50
60
70
0 50 100 150 200
Day
+ TCE
2 Deteccioacute de lrsquoactivitat decloradora
TCE
cis-DCE
trans-DCE
Cloruro de vinilo Etileno
CC
Cl
Cl Cl
Cl
PCE
CC
Cl
H H
Cl
CC
H
ClH
Cl
CC
Cl
H
H
H
CC
H
H H
H
CC
Cl
Cl H
Cl
Deteccioacute i identificacioacute dels bacteris i enzims responsables de la degradacioacute completa
Tegravecniques moleculars (PCR)
Fase 1
Dehalobacter Desulforomonas
Sulfurospirillum Geobacter Desulfitobacterium
Desulfitobacterium
Dehalococcoides
pceA
tceA tceA bvcA
vcrA
2 Deteccioacute de lrsquoactivitat decloradora
Clorur de
vinil
Etegrave
Ma
rca
do
r
C+
Dh
c
Pou
C-
Dh
c
Assaig in situ per BIOESTIMULACIOacute
Fase 2
Injeccioacute i monitoritzacioacute bull Injeccioacute drsquoestimulant segons
conclusions de lrsquoassaig de laboratori (Lactat comercial) en les concentracions de diseny
bull Injeccioacute de traccedilador (fluoresceiumlna)
PCE TCE
cis-DCE
trans-DCE
CV Ethene 0
5
10
15
20
25
30
-1 19 39 59 79
Co
nce
ntr
atio
n (
mg
L)
Day
Chlorinated ethenes Lactate and fermenting products
Well PZ-1
Lactate Pyruvate
Acetate Formate
Potencial Redox
0
1
2
3
4
5
-1 19 39 59 79
Co
nce
ntr
atio
n (
mg
L)
Day
0
500
1000
1500
2000
2500
-1 19 39 59 79Day
0
10000
20000
30000
40000
50000
60000
70000
-1 19 39 59 79Day
-100
0
100
200
300
400
500
-1 19 39 59 79
OR
P (
mV
)
Day
PZ2
82
Chlorinated ethenes Lactate and fermenting products
Well PZ-2
Direct injection of lactate (MW-PZ2) Monitoring Wells PZ2 PZ1 PZ3 MW6 PZ22 PZ6 and ProfA
Conclusions de la Fase 2 (assaig in situ)
Els resultats de la Fase 1 soacuten vagravelids per decidir quin tractament de bioremediacioacute seguir a la Fase 2
El lactat estimula la degradacioacute
bull Augmenta la velocitat de decloracioacute bull Proporciona acetat i hidrogen als bacteris bull Consumeix lrsquooxigen present bull Disminueix el potencial redox
Es confirma la presegravencia de bacteris dehalorespiradors autogravectons i actius
Es detecta degradacioacute de PCE i transformacioacute a compostos menys clorats
A partir dels resultats obtinguts durant les dues fases es dissenyaragrave i es proposaragrave lrsquoexecucioacute drsquoun proceacutes de bioremediacioacute anaerogravebia estimulada aplicant la metodologia establerta
84
Gragravecies
Grup de recerca BioremUAB (teresavicentuabcat)
Tiempo (d)0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110
Glu
cosa
(gl)
0
1
2
3
4
5
6
7
8
Laca
sa (
UA
l)
0
500
1000
1500
2000
2500
3000
3500
4000
4500
5000
5500
Reducc
ioacuten d
e c
olo
r (
)
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
10068 525 59 72 4848
- Renovar la biomassa - Ni macro ni micronutrients - Glucosa qualitat industrial - Colorant no estegraveril
Formulacioacute del medi de cultiu
Seleccioacute del bioreactor
Escalat
Escalat de la produccioacute de biomassa
Produccioacute de pegravelmiddotlets clagravessica
Coll drsquoampolla
Cost medi (extracte de malta)
Limitacioacute en la produccioacute a escala Erlenmeyer
Objectius
Morfologia en forma de pelmiddotlets
Mida plusmn 3mm
Pasos experimentals
40 x
Biomassa gt 3 g DCWmiddotl-1
Morfologia adequada
280
598 0
50
100
150
200
250
300
Malt extract Defined medium
Co
st (
euromiddotK
g-1) Reduccioacute de cost 98
Escalat de la produccioacute de biomassa
La enzima lacasa es uno de los principales
catalizadores de la biodegradacioacuten pero no el uacutenico
responsable
El hongo degrada casi todos los colorantes
(algunos si estan en concentraciones subtoacutexicas)
La monitorizacioacuten de la produccioacuten enzimaacutetica y
consumo de glucosa son buenos indicadores de la
actividad metaboacutelica del hongo hay que
suministrar nutrientes para mantener la actividad
enzimaacutetica
El hongo puede degradar metabolitos resultantes
de la degradacioacuten que el enzima lacasa no puede
degradar
Algunas conclusiones
Porque utilizar microorganismos y no enzimas
si es mucho mas facil dosificar enzimas
los efluentes a tratar (liacutequidos o soacutelidos) contienen
una mezcla muy compleja de contaminantes no
podemos optimizar ni el enzima ni las condiciones
es difiacutecil que un enzima pueda degradar todos los
contaminantes presentes
en muchos casos los enzimas solo realizan un paso
de la transformacioacuten y se pueden formar TPs toacutexicos
o no biodegradables
el microorganismo es un sistema multienzimaacutetico
2010 20151985 1990 1995 2000 2005
Cronograma de los trabajos publicados en relacioacuten a biodegradacioacuten de contaminantes por hongos en medio liacutequido
Contaminantes emergentes
Pesticidas (DDT amp DDE)
PCBs HAPs Disolventes clorados
AR de produccioacuten Aceite de oliva
AR de la induacutestria del papel
Retardantes de llama (Bromados)
Faacutermacos
Filtros solares UV
Deteccioacuten faacutermacos en medio ambient
Colorantes sinteacuteticos Explosivos
TNT y nitroglicerina
AR de la industria textil
ASPECTOS GENERALES
A que se llama contaminantes emergentes
Productos considerados contaminantes actualmente pero no en el pasado presentes de forma constante en el medio ambiente a bajas concentraciones provocando problemas en el ecosistema y pendientes de ser regulados en un futuro proacuteximo
Entre ellos se incluyen los faacutermacos drogas de abuso productos asociados a la higiene y cuidado corporal retardantes de llama plaguicidashellip Caracteriacutesticas
alto consumo acumulacioacuten en el medio y organismos potencial disruptor endocrino toxicidadhellip
DEGRADACIOacuteN DE CONTAMINANTES EMERGENTES
EDAR
Mezcla de ldquocontaminantes emergentesrdquo
metabolitos
substancias conjugadas
EXCRECIOacuteNVERTIDO
Retenidos en los lodos
inalterados
transformados
Mineralizados
Transformados
Inalterados
Presencia en aguas subterraneas superficiales y
sedimentos
Presencia en suelos
efluente
influente
DEGRADACIOacuteN DE CONTAMINANTES EMERGENTES
bull 2005 la mayoriacutea de estudios realizados se centran en ndash Puesta a punto de meacutetodos analiacuteticos
ndash Deteccioacuten en aguas superficiales y subterraacuteneas
ndash Deteccioacuten en sistemas de tratamiento convencionales (EDARs)
ndash Deteccioacuten en efluentes de hospitales
bull Algunos estudios de degradacioacuten por bacterias en efluentes
bull Escasos (ninguno) estudios de degradacioacuten en lodos
DEGRADACIOacuteN DE CONTAMINANTES EMERGENTES
HONGOS
Cual es el principal problema que presenta estudiar su degradacioacuten
Las bajas concentraciones en que se encuentran y el
hecho de estar en matrices muy complejas dificulta
su deteccioacuten y cuantificacioacuten
Aplicacioacuten en matrices liquidas y soacutelidas
Matrices liacutequidas
Aguas residuales de hospital
Aguas residuales de la Vila Universitaria
Concentrado de un proceso de membranas
Aguas de un hospital veterinario
Matrices solidas
Lodos de depuradoras urbanas
Lodos de reactor MBR
37 Verlicchi et al J hydrology 2010 also WST 2010
erythromycin (antibiotic)
Iopromide (ICM)
ifosfamide (cytostatic)
Ibuprofen (analgesic)
Glucose
Therapeutic classes contrast media (ICM) heavy metals in a hospital effluentndash Comparison with an urban effluent
Hospital effluent Mean value
Urban effluent Mean value
Degradacioacuten de faacutermacos modelo e identificacioacuten de productos de transformacioacuten en condiciones esteacuteriles
Nos permite demostrar que el hongo es
el responsable de la degradacioacuten
Tratamiento de efluentes reales en condiciones no esteacuteriles Cuantificacioacuten de la eliminacioacuten de faacutermacos y ecotoxicidad
Tratamiento de efluentes por hongos Degradacioacuten de faacutermacos
38
EXPERIMENTOS IN VIVO PARA CUANTIFICAR DEGRADACIOacuteN
EXPERIMENTOS PARA DETERMINAR EL PAPEL DE LOS ENZIMAS
- In vitro Lacasa comercial
- In vivo Inhibidores del citocrom P450 (1-aminobenzotriazole)
ESTUDIO DE LA TOXICIDAD (Microtox regTest )
- Bacteria bioluminescente V ficheri
- EC50 a los 15 min Concentracioacuten que disminuye la luz emitida por la bacteria al 50
- Cuanto mas alta sea la EC50 menor es la toxicidad
ANAgraveLISIS DE FAgraveRMACOS EXTRACCIOacuteN EN FASE SOacuteLIDA i HPLC
IDENTIFICACIOacuteN DE SUBPRODUCTOS Servei RMN-UAB
(Medio + contaminante) (Medio + contaminante+ hongo inactivado)
Adsorcioacuten Degradacioacuten miacutenima
DEGRADACIOacuteN DE FAacuteRMACOS INDIVIDUALES
EC50
50
Cultiu en placa
Inoculacioacute dels Erlenmeyers
per a lrsquoobtencioacute de miceliObtencioacute del miceli
Homogeneiumltzacioacute amb NaCl 08 11 (vv)
Solucioacute stock de miceli
Inoculacioacute dels Erlenmeyers per lrsquoobtencioacute de pegravelmiddotletsObtencioacute de pegravelmiddotlets
Solucioacute stock de pegravelmiddotlets
7 dies6 dies
5 dies
inogravecul
Inoculacioacute del reactor
Cultiu en placa
Inoculacioacute dels Erlenmeyers
per a lrsquoobtencioacute de miceliObtencioacute del miceli
Homogeneiumltzacioacute amb NaCl 08 11 (vv)
Solucioacute stock de miceli
Inoculacioacute dels Erlenmeyers per lrsquoobtencioacute de pegravelmiddotletsObtencioacute de pegravelmiddotlets
Solucioacute stock de pegravelmiddotlets
7 dies6 dies
5 dies
inogravecul
Inoculacioacute del reactor
Cultiu en placa
Inoculacioacute dels Erlenmeyers
per a lrsquoobtencioacute de miceliObtencioacute del miceli
Homogeneiumltzacioacute amb NaCl 08 11 (vv)
Solucioacute stock de miceli
Inoculacioacute dels Erlenmeyers per lrsquoobtencioacute de pegravelmiddotletsObtencioacute de pegravelmiddotlets
Solucioacute stock de pegravelmiddotlets
7 dies6 dies
5 dies
inogravecul
Inoculacioacute del reactor
Cultiu en placa
Inoculacioacute dels Erlenmeyers
per a lrsquoobtencioacute de miceliObtencioacute del miceli
Homogeneiumltzacioacute amb NaCl 08 11 (vv)
Solucioacute stock de miceli
Inoculacioacute dels Erlenmeyers per lrsquoobtencioacute de pegravelmiddotletsObtencioacute de pegravelmiddotlets
Solucioacute stock de pegravelmiddotlets
7 dies6 dies
5 dies
inogravecul
Inoculacioacute del reactor
Cultiu en placa
Inoculacioacute dels Erlenmeyers
per a lrsquoobtencioacute de miceliObtencioacute del miceli
Homogeneiumltzacioacute amb NaCl 08 11 (vv)
Solucioacute stock de miceli
Inoculacioacute dels Erlenmeyers per lrsquoobtencioacute de pegravelmiddotletsObtencioacute de pegravelmiddotlets
Solucioacute stock de pegravelmiddotlets
7 dies6 dies
5 dies
inogravecul
Inoculacioacute del reactor
Cultiu en placa
Inoculacioacute dels Erlenmeyers
per a lrsquoobtencioacute de miceliObtencioacute del miceli
Homogeneiumltzacioacute amb NaCl 08 11 (vv)
Solucioacute stock de miceli
Inoculacioacute dels Erlenmeyers per lrsquoobtencioacute de pegravelmiddotletsObtencioacute de pegravelmiddotlets
Solucioacute stock de pegravelmiddotlets
7 dies6 dies
5 dies
inogravecul
Inoculacioacute del reactor
Control abioacutetico Control inactivado Experimental (Medio + contaminante+hongo activo)
Idaea-CSIC ICRA
Ketoprofeno
Eliminacioacute del 100
Metabolits hidroxilats
Perfil de concentracioacute de subproductes del ketoprofen
DEGRADACIOacuteN DE FAacuteRMACOS MODELO
IOPROMIDE degradation in Erlenmeyer flasks by
T versicolor pellets Time course degradation of Iopromide
added at approximately 12 mg L-1 Symbols non-inoculated controls ()
experimental cultures () heat-killed
controls () glucose () and laccase
activity (loz)
62 degradation is
observed after 7days of
exposure and remains
constant until the end of
the experiment
Toxicity by Microtox bioassay
Time EC50 ()
Non-biotic control 2
15min 2
8h 1
1d 43
4d 66
7d 87
12d 110
High toxicity at initial time
(EC50 2) Toxicity decreases
over time
Gros et al 2014 Water Research
Degradacioacuten de farmacos en aguas residuales
en bioreactor
CONDITIONS
Sterile effluent
No sterile
Batch
Continuous
Nutrients addition
Non-nutrients addition
Fluidized bed bioreactors 15
and 10 L
Air pulses
T versicolor in form of pellets
pH (45) and temperature (25ordmC)
control
MONITORING
Pharmaceuticals degradation
Acute toxicity (Microtox)
Laccase glucose etc
101
1-ep
oxyC
BZ
2-Hyd
roxy
CBZ
Cipro
floxa
cin
50
100
150
200
250
Inicial
15 min
6 h
1 d
2 d
5 d
8 d
Cef
alex
in
Ibup
rofe
n
Aceta
minop
hen
Azitro
micin
1
2
3
4
Ketop
rofe
n
Propr
anolol
Cita
lopr
am
Car
bamaz
epine
Acridon
e
Con
cen
tracioacute
(micro
g L
-1)
000
003
006
009
012
RESULTADOS AGUAS RESIDUALES URBANAS (Vila Universitaria de la UAB)
Tratamiento no esteril en batch
Eliminacioacuten completa del 70 de los faacutermacos detectados
Inicial
15 min
6 h
1 d
2 d
5 d
8 d
TRATAMIENTO DE EFLUENTES
Comparacioacuten de la eliminacioacuten de los faacutermacos por el
hongo versus lodos activados (bibliografia)
Grup Fagravermac Concentracioacute
(microg L-1)
Eliminacioacute estegraveril
()
Eliminacioacute no estegraveril
()
Eliminacioacute per llots activats
() Analgegravesics Acetaminofen 387 100 100 82-99
Ibuprofen 1261 100 100 82-99 Ketoprofen lt048 35 100 lt50 Codeina 002 100 - lt82 Antibiogravetics Azitromicin 431 - 100 lt40
Ciprofloxacin 8471 - 35 50-96 (adsorcioacute) Cefalexin 059 - -51 96 β-blockers Propanolol 006 - 100 59-70 Psiquiatrics Carbamazepina 07 -37 Augmenta lt20 Augmenta
1011- epoxy CBZ 755 100 79 - 2-Hydroxy CBZ 1638 46 100 -
Acridone 101 100 Augmenta - Citalopram 01 100 100 -
RESULTADOS AGUAS RESIDUALES URBANAS
TRATAMIENTO DE EFLUENTES
Porcentajes de eliminacioacuten superiores en el tratamiento por hongos
Problema cuantificacioacuten inicial de carbamazepina conjugacioacuten
Ace
tam
inop
hen
Ibup
rofen
Ket
opro
fen
Nap
roxe
n
Salicylic a
cid
Cod
eine
Phe
nazo
ne
Dex
amet
haso
ne
Diclofena
c
Piro
xica
m
Co
nce
ntr
atio
n (
microg
L-1
)
00
05
10
15
20
25
30
500
1000
1500
Initial
30 min
5 h
1 d
2 d
5 d
8 d
50
Tratamiento no esteacuteril Analgeacutesicos
RESULTADOS AGUAS RESIDUALES DE HOSPITAL
TRATAMIENTO DE EFLUENTES
46
Cipro
floxa
cin
Oflo
xacin
Clarit
hrom
ycin
Sulfam
etho
xazo
le
Azith
rom
ycin
Met
ronida
zole
Met
ronida
zole-O
H
Trim
etho
prim
Dim
etrid
azole
Ron
idaz
ole
Co
nce
ntr
atio
n (
microg
L-1
)
00
05
10
15
20
25
30
35
40
100
150
200
250
Initial
30 min
5 h
1 d
2 d
5 d
8 d
RESULTADOS AGUAS RESIDUALES DE HOSPITAL
Tratamiento no esteacuteril Antibioacuteticos
TRATAMIENTO DE EFLUENTES
101
1-ep
oxy
CBZ
2-Hyd
roxy
CBZ
Car
bam
azep
ine
Acr
idon
e
Lora
zepa
m
Cita
lopr
am
Ven
lafaxine
Pra
vast
atin
Olanz
apine
Ser
tralin
e
Fluox
etine
Par
oxet
ine
Co
nce
ntr
atio
n (
microg
L-1
)
000
025
050
075
100
400800
120016002000
Initial
30 min
5 h
1 d
2 d
5 d
8 d
RESULTADOS AGUAS RESIDUALES DE HOSPITAL
Tratamiento no esteacuteril Faacutermacos de uso psiquiaacutetrico
TRATAMIENTO DE EFLUENTES
Ben
zotri
azole
OP2E
O
Eth
ylpa
rabe
n
Pro
pylpar
aben
BPA
OP
Con
cen
tration
(micro
g L
-1)
0
2
4
6
8
10
20
30
40
50
60
RESULTADOS AGUAS RESIDUALES DE HOSPITAL
Tratamiento no esteacuteril Compuestos disruptores endocrinos
70 eliminacioacute
TRATAMIENTO DE EFLUENTES
Famiacutelia faacutermacos Tratamiento esteacuteril Tratamiento no esteacuteril
Carga inicial (microg)
Eliminacioacuten ()
Carga inicial (microg)
Eliminacioacute ()
Analgegravesics 1475 180 993 1511 179 988 Antibiogravetics 569 69 861 239 28 908 Cafeiumlna 757 92 79 1490 177 384 EDC 124 15 813 704 84 744 Iopromida 1046 128 755 4197 498 340 Altres fagravermacs 557 68 862 177 21 863 Psiquiagravetrics 3658 447 937 108 13 954 Cantidad total 8185 100 832 8427 100 533
Tratamiento adecuado para degradar faacutermacos en efluents de hospital
Siguiente objetivo Tratamiento en continuo de efluentes
RESULTADOS AGUAS RESIDUALES DE HOSPITAL
TRATAMIENTO DE EFLUENTES
Fungal inoculated (I)
34 Non-sterile continuous treatments of ROC and VHW
Non-inoculated (NI)
Non-sterile continuous
treatments of real effluents
VHW treatment
(
) Glucose concentration
(
) COD
(
) Laccase activity
(darr) Fungal biomass partial renovation
(mdash) Glucose addition rate
2 HRT studied
Decrease in laccase activity even with partial biomass renovation
Fungal inoculated (I)
Casas et al 2013 Env Technol 34 113
Glucose 026 g g DCW d
Ammonium 12 mg g DCW d
No glucose accumulation
Need for nutrients
Previous studies in synthetic
media and sterile conditions
CRT
Blaacutenquez et al 2006 Water Res 40 1650
CRT 21 days
13 biomass renovation every 7 days
CRT of 15 days
34 Non-sterile continuous treatments of ROC and VHW
Marina Badia Fabregat December 5th 2014 PhD Thesis
Que es lo que sucede
Se muere el hongo aunque estamos renovando la
biomasa no hay suficiente hongo
No hay degradacioacuten
52
Marina Badia Fabregat December 5th 2014 PhD Thesis
VHW treatment (2)
34 Non-sterile continuous treatments of ROC and VHW
NH4+ addition
PhACs removal
Fungal inoculated (I)
Non-inoculated (NI)
(
) Wastewater (Influent)
(
) Reactor effluent
The analyses have
been performed by
34 Non-sterile continuous treatments of ROC and VHW
Microbial community assessment (DGGE)
Marina Badia Fabregat December 5th 2014 PhD Thesis
Time
34 Non-sterile continuous treatments of ROC and VHW
Trametes versicolor
Candida spp
Fusarium solani
Unknown
T versicolor survived until the end of the treatment
laccase activity is not a good indicator
ESCENARIOS DE GESTIOacuteN DE EFLUENTES DE HOSPITAL
EDAR
No eliminacioacuten
de faacutermacos
Dilucioacuten en
el efluente
urbano
Aguas
urbanas
Fong
No eliminacioacuten
de DQO
Hongo Aguas
urbanas
EDAR
HOSPITAL
Srsquoha comprovat la capacitat de T versicolor per degradar fagravermacs
Badiacutea-Fabregat et al 2014 Rodriacuteguez-Rodriacuteguez et al 2014 Cruz-Moratoacute et al 2013
Tractament en continu drsquoHWW amb T versicolor en reactor
Inconvenients al tractament drsquo
aiguumles drsquohospitals reals
- Necessitat drsquoaddicionar nutrients - Competegravencia amb bacteris
Possibles solucions Estrategravegies
- Pretractament de lrsquoefluent - Altres configuracions de reactors - Canvi en la font de carboni
Posada a punt del sistema TRH Relacioacute QRQL
Tractament en continu drsquoHWW amb T versicolor en reactor
Alternativa filtre percolador amb T versicolor pre-crescut sobre fusta
1 2 3
4
5
6
7
1 Tanc drsquoalimentacioacute 2 Tanc de mescla 3 Tanc drsquoeluents de
sortida 4 Bomba de recirculacioacute 5 Bioreactor 6 Entrada drsquoaire 7 Controlador de pH
TRH 3d
QL
QR
QL
Tractament en continu drsquoHWW amb T versicolor en reactor
Alternativa filtre percolador amb T versicolor pre-crescut sobre fusta
Desenvolupament processos
Efluent hospital
real (HWW)
Aiguumles residuals urbanes
(UWW)
Trametes versicolor
T versicolor crescut sobre fusta
Filtre percolador amb T versicolor crescut sobre fusta
Microalgues Degradacioacute a
escala Erlenmeyer Fotobioreactor FBR
Degradacioacute drsquohormones i fagravermacs per microalgues
bull Degradacioacute drsquohormones del digestat drsquoun DA dopat amb E2 i EE2 amb les algues S capricornutum i C reinhardtii creixement i degradacioacute
No efecte togravexic de les hormones sobre les algues
Utilitzacioacute de digestat de llots per creixer
S capricornutum
S capricornutum
Selenastrum
capricornutum
Chlamydomonas
reinhardtii
E2 () EE2 () E2 () EE2 ()
24h 7d 24
h
7d 24h 7d 24
h
7d
B 47 88 30 60 89 100 26 100
C 2 46 0 41 27 86 6 71
G 91 100 27 95 98 100 28 76
Degradacioacute drsquohormones i fagravermacs per microalgues
bull Identificacioacute productes de degradacioacute drsquoE2 i EE2
bull Es detecten diferents productes de degradacioacute drsquoE2 i EE2 bull Majoritagraveriament productes de fotodegradacioacute bull Alguns directament relacionats amb la biodegradacioacute per part de les algues
E2 TP1 EE2 TP2
OH
HO
O
OH
HO
OH
Toilet sewage
1st settler (1m3)
2nd settler (1m3)
Wastewater pump
Wastewater PBR inlet
1
2
3
4
5
Algaebacteria consortia
Fotobioreactor de tractament
drsquo UrbanWW despres de
decantacioacute
Volum 1000L
Semiobert
Tubs plastic transparent
Tractament drsquoUrbanWW i eliminacioacute de PhACs en FBR
100L aigua del llac
Can Borrell Lake (StCugat)
900L U WW
Plagrave drsquooperacioacute del FBR
Tractament drsquoUWW i eliminacioacute de PhACs en FBR
Estat Estacionari - PhACs - Biodiversitat
303 mgL
265 mgL
155 mgL
Irradiacioacute solar darr Temperatura darr
TSSdarr Biomassa
pH augmenta amb lrsquoactivitat fotosintegravetica (consum CO2)
pH disminueix a la nit amb la respiracioacute
Tractament drsquoUWW i eliminacioacute de PhACs en FBR
pH
Entrada - COD=365 mgL - N-NH4
+=79 mgL - PT=17 mgL
COD N-NH4
+
PT
Paragravemetre Periacuteode I Periacuteode II Periacuteode III
DQO () 83 61 41
N-NH4+ () 86 99 80
PT () 54 89 75
Eliminacioacute de nutrients
Tractament drsquoUWW i eliminacioacute de PhACs en FBR
67
Napro
xen
Ibupro
fen
Aceta
min
ophen
Salic
ylic
acid
Keto
pro
fen
Azithro
myc
in
Cip
rofloxacin
Ofloxacin
Ery
thro
myc
in
Hyd
rochlo
roth
iazid
e
Furo
sem
ide
Codein
e
Lora
zepam
Ate
nolo
l
Dilt
iazem
Alp
razola
m
Paro
xetine
Co
nce
ntr
atio
n (
ngL
)
0
2000
4000
6000
8000
10000
12000
24000
30000
36000
42000
48000
54000
60000
Outlet
Inlet
Napro
xe
n
Ibupro
fen
Ace
tam
inophen
Salic
ylic
acid
Keto
pro
fen
Azithro
myc
in
Cip
rofloxa
cin
Ofloxa
cin
Ery
thro
myc
in
Hyd
roch
loro
thia
zid
e
Furo
se
mid
e
Codein
e
Lora
zepam
Ate
nolo
l
Dilt
iazem
Alp
razola
m
Paro
xe
tine
Concentr
ation (
ngL
)
0
2000
4000
6000
8000
10000
12000
24000
30000
36000
42000
48000
54000
60000
Outlet
Inlet
Antiinflamatoris Eliminacioacute gt85
Antibiogravetics Eliminacioacute gt 67
Antidepressius Eliminacioacute gt87
β-bloquejants Eliminacioacute gt86
Altres (ngL) Diuregravetics gt44 Bloquejants de canal lent gt72
Concentratioacute PhACs entrada
Concentratioacute PhACs sortida
TRH=8 d Estat estacionari
TRH=12 d Estat estacionari
48-54 μgL
24-54 μgL
4-10 μgL
2-4 μgL
4-6 μgL
ngL
ngL
8-10 μgL
4-10 μgL
ngL
ngL
PhACs
Tractament drsquoUWW i
eliminacioacute de PhACs en FBR
Valoritzacioacute de biomassa algal mitjanccedilant pretractament enzimagravetic i DA
Digestion time (days)
0 10 20 30 40 50
Meth
ane
yie
ld (
mL C
H4g
VS
)
0
50
100
150
200
250
Time (d) vs Microalgal control
Time (d) vs T control
Time (d) vs Cellulase
Time (d) vs Mix
Mix enzimagravetic Celmiddotlulasa
Biomassa microalgal + Control
Mix enzimagravetic 217 mL CH4g VS
Celmiddotlulasa 203 mL CH4g VS
Microalgues 188 mL CH4g VS
Mix enzimagravetic millora la produccioacute de metagrave
Brou fuacutengic + microalgues Control de brou fuacutengic
Lacasa + microalgues biomassa microalgal Control de lacasa
Brou fuacutengic 210 mL CH4
Lacasa 40 mL CH4
Produccioacute de biogas amb enzims no especiacutefics
Microalgues 38 mL CH4
Produccioacute de biogas amb enzims especiacutefics
Brou fuacutengic millora la produccioacute de metagrave
Projecte de colmiddotlaboracioacute entre el Consorci per a la Gestioacute de Residus del Valles Oriental i el grup de recerca Biorem UAB (2014SGR476) dins del
marc del programa de Doctorats Industrials de la Generalitat de Catalunya
Bioremediacioacute ldquoin siturdquo drsquoaquumliacutefers contaminats per compostos
organoclorats
Projecte de colmiddotlaboracioacute entre Litoclean i el grup de recerca Biorem UAB (2014SGR476) dins del marc del programa de Doctorats
Industrials de la Generalitat de Catalunya
Decloracioacute drsquoorganoclorats mitjanccedilant bacteris dehalorespiradors
1 Tecnologia consolidada amb centenars de casos drsquoaplicacioacute amb egravexit 2 Transformacioacute de productes organoclorats togravexics a innocus 3 Compatible amb altres megravetodes de remediacioacute 4 Disminucioacute del temps de remediacioacute de lrsquoaquumliacutefer i costos associats 5 Tecnologia meacutes econogravemica que tractaments fisico-quiacutemics 6 Potencialment pot eliminar els cloroalcans a concentracions le 0005 mgL 7 Percepcioacute social
PRINCIPALS AVANTATGES BIOREMEDIACIOacute
o Marc del projecte
Aplicacioacute de metodologies de Bioremediacioacute per via anaerogravebia en tres
emplaccedilaments afectats per la presencia de compostos organoclorats Cada un drsquoaquests tres emplaccedilaments constaragrave de les seguumlents fases
bull Fase 1 anagravelisis al laboratori a) Caracteritzacioacute de lrsquoemplaccedilament b) Assaig de laboratori Microcosmos
bull Fase 2 assaig in-situ
o Fase drsquoimplantacioacute A partir dels resultats obtinguts aplicacioacute de metodologia a lrsquoemplaccedilament estudiat per part de Litoclean
PCE TCE cis DCE
Caracteriacutestiques de lrsquoemplaccedilament
bull Emplaccedilament contaminat per un abocament controlat i finit de Percloretilegrave (PCE) en una parcelmiddotla amb activitat industrial
bull Respiren compostos orgagravenics clorats i els transformen a molegravecules menys clorades
bull Anaerobis estrictes bull Es poden trobar als aquumliacutefers contaminats bull El grup Biorem UAB (2014SGR476) disposa de diferents liacutenies de cultius de
bacteris decloradors amb capacitat per detoxificar un ampli ventall drsquoorganoclorats
bull Trueba-Santiso et al 2017 Sci
Total Environ 581-582 pp 640-
648
bull Mortan et al 2017 J Hazard
Mat In press
Dhg Dehalogenimonas
Dhc Dehalococcoides
Dhb Dehalobacterium
Diclorometagrave Agravecid acegravetic Agravecid fogravermic
+ Dhb
C C
H
H
H
H
Etegrave
C C
Cl
H
Cl
H
C C
H
Cl
Cl
H
C C
H
H
H
Cl
cis- i trans- DCE VC
Dhc Dhc
Dhc
C C
Cl
Cl
Cl
H
TCE
C C
C lC l
C l C l
P C E
Dhc
PCE
C
Cl
Cl
C
Cl
Cl
H H C
Cl
Cl
C
Cl
H
H H
1122-TeCA 112-TCA
Dhg Dhg
Abiogravetic
CC
HCl
HCl
HH
12-DCA
Dhg
12-DCA
Bacteris dehalorespiradors
Les poblacions bacterianes
autogravectones poden transformar els
contaminants fins a compostos innocus
Les condicions drsquoaquests aquumliacutefers soacuten adequades per
eliminar els compostos
organoclorats amb bacteris
dehalorespiradors
1 Anagravelisi dels paragravemetres
de camp
Bioestimulacioacute
2 Deteccioacute de lrsquoactivitat
decloradora
Atenuacioacute natural
monitoritzada
Bioaugmentacioacute Fase
2
Pregunta 1a Pregunta 2a
La poblacioacute bacteriana a lrsquoaquumliacutefer
eacutes suficient per completar el proceacutes de descontaminacioacute de forma natural
Pregunta 3a
Fase 1
Cultius anaerobis i anagravelisi de metabogravelits
Mostreig drsquoaigua del pou amb
sediments fins
Preparacioacute dels cultius en cambra
anaerogravebia
Incubacioacute dels cultius en cambra
climatitzada
Anagravelisi de metabogravelits per
cromatografia de gasos Mostres de
laquumliacutefer +
Substrat orgagravenic (candidats per
bioestimulacioacute)
1 Nomeacutes mostra 2 + Metanol i etanol 3 + Producte comercial 4 + Lactat
Concentracioacute de cloroetens
2 Deteccioacute de lrsquoactivitat decloradora
Fase 1
La biodegradacioacute eacutes completa (etegrave)
La bioestimulacioacute eacutes efectiva
La decloracioacute meacutes ragravepida eacutes amb lactat
PCE
TCE
cis- DCE
CV Etegrave
trans- DCE
0
5
10
15
20
25
30
35
0 50 100 150 200
Co
nce
ntr
atio
n (
microM
)
Day
0
2
4
6
8
10
0 50 100 150 200
Day
Mostra aigua nomeacutes (control)
Mostra aigua + etanol metanol
Mostra aigua + producte comercial
Mostra aigua + lactat
Resultats per a un pou
Cultius anaerobis i anagravelisi de metabogravelits
Fase 1
0
5
10
15
20
25
30
35
0 50 100 150 200Day
+ TCE
0
10
20
30
40
50
60
70
0 50 100 150 200
Day
+ TCE
2 Deteccioacute de lrsquoactivitat decloradora
TCE
cis-DCE
trans-DCE
Cloruro de vinilo Etileno
CC
Cl
Cl Cl
Cl
PCE
CC
Cl
H H
Cl
CC
H
ClH
Cl
CC
Cl
H
H
H
CC
H
H H
H
CC
Cl
Cl H
Cl
Deteccioacute i identificacioacute dels bacteris i enzims responsables de la degradacioacute completa
Tegravecniques moleculars (PCR)
Fase 1
Dehalobacter Desulforomonas
Sulfurospirillum Geobacter Desulfitobacterium
Desulfitobacterium
Dehalococcoides
pceA
tceA tceA bvcA
vcrA
2 Deteccioacute de lrsquoactivitat decloradora
Clorur de
vinil
Etegrave
Ma
rca
do
r
C+
Dh
c
Pou
C-
Dh
c
Assaig in situ per BIOESTIMULACIOacute
Fase 2
Injeccioacute i monitoritzacioacute bull Injeccioacute drsquoestimulant segons
conclusions de lrsquoassaig de laboratori (Lactat comercial) en les concentracions de diseny
bull Injeccioacute de traccedilador (fluoresceiumlna)
PCE TCE
cis-DCE
trans-DCE
CV Ethene 0
5
10
15
20
25
30
-1 19 39 59 79
Co
nce
ntr
atio
n (
mg
L)
Day
Chlorinated ethenes Lactate and fermenting products
Well PZ-1
Lactate Pyruvate
Acetate Formate
Potencial Redox
0
1
2
3
4
5
-1 19 39 59 79
Co
nce
ntr
atio
n (
mg
L)
Day
0
500
1000
1500
2000
2500
-1 19 39 59 79Day
0
10000
20000
30000
40000
50000
60000
70000
-1 19 39 59 79Day
-100
0
100
200
300
400
500
-1 19 39 59 79
OR
P (
mV
)
Day
PZ2
82
Chlorinated ethenes Lactate and fermenting products
Well PZ-2
Direct injection of lactate (MW-PZ2) Monitoring Wells PZ2 PZ1 PZ3 MW6 PZ22 PZ6 and ProfA
Conclusions de la Fase 2 (assaig in situ)
Els resultats de la Fase 1 soacuten vagravelids per decidir quin tractament de bioremediacioacute seguir a la Fase 2
El lactat estimula la degradacioacute
bull Augmenta la velocitat de decloracioacute bull Proporciona acetat i hidrogen als bacteris bull Consumeix lrsquooxigen present bull Disminueix el potencial redox
Es confirma la presegravencia de bacteris dehalorespiradors autogravectons i actius
Es detecta degradacioacute de PCE i transformacioacute a compostos menys clorats
A partir dels resultats obtinguts durant les dues fases es dissenyaragrave i es proposaragrave lrsquoexecucioacute drsquoun proceacutes de bioremediacioacute anaerogravebia estimulada aplicant la metodologia establerta
84
Gragravecies
Grup de recerca BioremUAB (teresavicentuabcat)
Formulacioacute del medi de cultiu
Seleccioacute del bioreactor
Escalat
Escalat de la produccioacute de biomassa
Produccioacute de pegravelmiddotlets clagravessica
Coll drsquoampolla
Cost medi (extracte de malta)
Limitacioacute en la produccioacute a escala Erlenmeyer
Objectius
Morfologia en forma de pelmiddotlets
Mida plusmn 3mm
Pasos experimentals
40 x
Biomassa gt 3 g DCWmiddotl-1
Morfologia adequada
280
598 0
50
100
150
200
250
300
Malt extract Defined medium
Co
st (
euromiddotK
g-1) Reduccioacute de cost 98
Escalat de la produccioacute de biomassa
La enzima lacasa es uno de los principales
catalizadores de la biodegradacioacuten pero no el uacutenico
responsable
El hongo degrada casi todos los colorantes
(algunos si estan en concentraciones subtoacutexicas)
La monitorizacioacuten de la produccioacuten enzimaacutetica y
consumo de glucosa son buenos indicadores de la
actividad metaboacutelica del hongo hay que
suministrar nutrientes para mantener la actividad
enzimaacutetica
El hongo puede degradar metabolitos resultantes
de la degradacioacuten que el enzima lacasa no puede
degradar
Algunas conclusiones
Porque utilizar microorganismos y no enzimas
si es mucho mas facil dosificar enzimas
los efluentes a tratar (liacutequidos o soacutelidos) contienen
una mezcla muy compleja de contaminantes no
podemos optimizar ni el enzima ni las condiciones
es difiacutecil que un enzima pueda degradar todos los
contaminantes presentes
en muchos casos los enzimas solo realizan un paso
de la transformacioacuten y se pueden formar TPs toacutexicos
o no biodegradables
el microorganismo es un sistema multienzimaacutetico
2010 20151985 1990 1995 2000 2005
Cronograma de los trabajos publicados en relacioacuten a biodegradacioacuten de contaminantes por hongos en medio liacutequido
Contaminantes emergentes
Pesticidas (DDT amp DDE)
PCBs HAPs Disolventes clorados
AR de produccioacuten Aceite de oliva
AR de la induacutestria del papel
Retardantes de llama (Bromados)
Faacutermacos
Filtros solares UV
Deteccioacuten faacutermacos en medio ambient
Colorantes sinteacuteticos Explosivos
TNT y nitroglicerina
AR de la industria textil
ASPECTOS GENERALES
A que se llama contaminantes emergentes
Productos considerados contaminantes actualmente pero no en el pasado presentes de forma constante en el medio ambiente a bajas concentraciones provocando problemas en el ecosistema y pendientes de ser regulados en un futuro proacuteximo
Entre ellos se incluyen los faacutermacos drogas de abuso productos asociados a la higiene y cuidado corporal retardantes de llama plaguicidashellip Caracteriacutesticas
alto consumo acumulacioacuten en el medio y organismos potencial disruptor endocrino toxicidadhellip
DEGRADACIOacuteN DE CONTAMINANTES EMERGENTES
EDAR
Mezcla de ldquocontaminantes emergentesrdquo
metabolitos
substancias conjugadas
EXCRECIOacuteNVERTIDO
Retenidos en los lodos
inalterados
transformados
Mineralizados
Transformados
Inalterados
Presencia en aguas subterraneas superficiales y
sedimentos
Presencia en suelos
efluente
influente
DEGRADACIOacuteN DE CONTAMINANTES EMERGENTES
bull 2005 la mayoriacutea de estudios realizados se centran en ndash Puesta a punto de meacutetodos analiacuteticos
ndash Deteccioacuten en aguas superficiales y subterraacuteneas
ndash Deteccioacuten en sistemas de tratamiento convencionales (EDARs)
ndash Deteccioacuten en efluentes de hospitales
bull Algunos estudios de degradacioacuten por bacterias en efluentes
bull Escasos (ninguno) estudios de degradacioacuten en lodos
DEGRADACIOacuteN DE CONTAMINANTES EMERGENTES
HONGOS
Cual es el principal problema que presenta estudiar su degradacioacuten
Las bajas concentraciones en que se encuentran y el
hecho de estar en matrices muy complejas dificulta
su deteccioacuten y cuantificacioacuten
Aplicacioacuten en matrices liquidas y soacutelidas
Matrices liacutequidas
Aguas residuales de hospital
Aguas residuales de la Vila Universitaria
Concentrado de un proceso de membranas
Aguas de un hospital veterinario
Matrices solidas
Lodos de depuradoras urbanas
Lodos de reactor MBR
37 Verlicchi et al J hydrology 2010 also WST 2010
erythromycin (antibiotic)
Iopromide (ICM)
ifosfamide (cytostatic)
Ibuprofen (analgesic)
Glucose
Therapeutic classes contrast media (ICM) heavy metals in a hospital effluentndash Comparison with an urban effluent
Hospital effluent Mean value
Urban effluent Mean value
Degradacioacuten de faacutermacos modelo e identificacioacuten de productos de transformacioacuten en condiciones esteacuteriles
Nos permite demostrar que el hongo es
el responsable de la degradacioacuten
Tratamiento de efluentes reales en condiciones no esteacuteriles Cuantificacioacuten de la eliminacioacuten de faacutermacos y ecotoxicidad
Tratamiento de efluentes por hongos Degradacioacuten de faacutermacos
38
EXPERIMENTOS IN VIVO PARA CUANTIFICAR DEGRADACIOacuteN
EXPERIMENTOS PARA DETERMINAR EL PAPEL DE LOS ENZIMAS
- In vitro Lacasa comercial
- In vivo Inhibidores del citocrom P450 (1-aminobenzotriazole)
ESTUDIO DE LA TOXICIDAD (Microtox regTest )
- Bacteria bioluminescente V ficheri
- EC50 a los 15 min Concentracioacuten que disminuye la luz emitida por la bacteria al 50
- Cuanto mas alta sea la EC50 menor es la toxicidad
ANAgraveLISIS DE FAgraveRMACOS EXTRACCIOacuteN EN FASE SOacuteLIDA i HPLC
IDENTIFICACIOacuteN DE SUBPRODUCTOS Servei RMN-UAB
(Medio + contaminante) (Medio + contaminante+ hongo inactivado)
Adsorcioacuten Degradacioacuten miacutenima
DEGRADACIOacuteN DE FAacuteRMACOS INDIVIDUALES
EC50
50
Cultiu en placa
Inoculacioacute dels Erlenmeyers
per a lrsquoobtencioacute de miceliObtencioacute del miceli
Homogeneiumltzacioacute amb NaCl 08 11 (vv)
Solucioacute stock de miceli
Inoculacioacute dels Erlenmeyers per lrsquoobtencioacute de pegravelmiddotletsObtencioacute de pegravelmiddotlets
Solucioacute stock de pegravelmiddotlets
7 dies6 dies
5 dies
inogravecul
Inoculacioacute del reactor
Cultiu en placa
Inoculacioacute dels Erlenmeyers
per a lrsquoobtencioacute de miceliObtencioacute del miceli
Homogeneiumltzacioacute amb NaCl 08 11 (vv)
Solucioacute stock de miceli
Inoculacioacute dels Erlenmeyers per lrsquoobtencioacute de pegravelmiddotletsObtencioacute de pegravelmiddotlets
Solucioacute stock de pegravelmiddotlets
7 dies6 dies
5 dies
inogravecul
Inoculacioacute del reactor
Cultiu en placa
Inoculacioacute dels Erlenmeyers
per a lrsquoobtencioacute de miceliObtencioacute del miceli
Homogeneiumltzacioacute amb NaCl 08 11 (vv)
Solucioacute stock de miceli
Inoculacioacute dels Erlenmeyers per lrsquoobtencioacute de pegravelmiddotletsObtencioacute de pegravelmiddotlets
Solucioacute stock de pegravelmiddotlets
7 dies6 dies
5 dies
inogravecul
Inoculacioacute del reactor
Cultiu en placa
Inoculacioacute dels Erlenmeyers
per a lrsquoobtencioacute de miceliObtencioacute del miceli
Homogeneiumltzacioacute amb NaCl 08 11 (vv)
Solucioacute stock de miceli
Inoculacioacute dels Erlenmeyers per lrsquoobtencioacute de pegravelmiddotletsObtencioacute de pegravelmiddotlets
Solucioacute stock de pegravelmiddotlets
7 dies6 dies
5 dies
inogravecul
Inoculacioacute del reactor
Cultiu en placa
Inoculacioacute dels Erlenmeyers
per a lrsquoobtencioacute de miceliObtencioacute del miceli
Homogeneiumltzacioacute amb NaCl 08 11 (vv)
Solucioacute stock de miceli
Inoculacioacute dels Erlenmeyers per lrsquoobtencioacute de pegravelmiddotletsObtencioacute de pegravelmiddotlets
Solucioacute stock de pegravelmiddotlets
7 dies6 dies
5 dies
inogravecul
Inoculacioacute del reactor
Cultiu en placa
Inoculacioacute dels Erlenmeyers
per a lrsquoobtencioacute de miceliObtencioacute del miceli
Homogeneiumltzacioacute amb NaCl 08 11 (vv)
Solucioacute stock de miceli
Inoculacioacute dels Erlenmeyers per lrsquoobtencioacute de pegravelmiddotletsObtencioacute de pegravelmiddotlets
Solucioacute stock de pegravelmiddotlets
7 dies6 dies
5 dies
inogravecul
Inoculacioacute del reactor
Control abioacutetico Control inactivado Experimental (Medio + contaminante+hongo activo)
Idaea-CSIC ICRA
Ketoprofeno
Eliminacioacute del 100
Metabolits hidroxilats
Perfil de concentracioacute de subproductes del ketoprofen
DEGRADACIOacuteN DE FAacuteRMACOS MODELO
IOPROMIDE degradation in Erlenmeyer flasks by
T versicolor pellets Time course degradation of Iopromide
added at approximately 12 mg L-1 Symbols non-inoculated controls ()
experimental cultures () heat-killed
controls () glucose () and laccase
activity (loz)
62 degradation is
observed after 7days of
exposure and remains
constant until the end of
the experiment
Toxicity by Microtox bioassay
Time EC50 ()
Non-biotic control 2
15min 2
8h 1
1d 43
4d 66
7d 87
12d 110
High toxicity at initial time
(EC50 2) Toxicity decreases
over time
Gros et al 2014 Water Research
Degradacioacuten de farmacos en aguas residuales
en bioreactor
CONDITIONS
Sterile effluent
No sterile
Batch
Continuous
Nutrients addition
Non-nutrients addition
Fluidized bed bioreactors 15
and 10 L
Air pulses
T versicolor in form of pellets
pH (45) and temperature (25ordmC)
control
MONITORING
Pharmaceuticals degradation
Acute toxicity (Microtox)
Laccase glucose etc
101
1-ep
oxyC
BZ
2-Hyd
roxy
CBZ
Cipro
floxa
cin
50
100
150
200
250
Inicial
15 min
6 h
1 d
2 d
5 d
8 d
Cef
alex
in
Ibup
rofe
n
Aceta
minop
hen
Azitro
micin
1
2
3
4
Ketop
rofe
n
Propr
anolol
Cita
lopr
am
Car
bamaz
epine
Acridon
e
Con
cen
tracioacute
(micro
g L
-1)
000
003
006
009
012
RESULTADOS AGUAS RESIDUALES URBANAS (Vila Universitaria de la UAB)
Tratamiento no esteril en batch
Eliminacioacuten completa del 70 de los faacutermacos detectados
Inicial
15 min
6 h
1 d
2 d
5 d
8 d
TRATAMIENTO DE EFLUENTES
Comparacioacuten de la eliminacioacuten de los faacutermacos por el
hongo versus lodos activados (bibliografia)
Grup Fagravermac Concentracioacute
(microg L-1)
Eliminacioacute estegraveril
()
Eliminacioacute no estegraveril
()
Eliminacioacute per llots activats
() Analgegravesics Acetaminofen 387 100 100 82-99
Ibuprofen 1261 100 100 82-99 Ketoprofen lt048 35 100 lt50 Codeina 002 100 - lt82 Antibiogravetics Azitromicin 431 - 100 lt40
Ciprofloxacin 8471 - 35 50-96 (adsorcioacute) Cefalexin 059 - -51 96 β-blockers Propanolol 006 - 100 59-70 Psiquiatrics Carbamazepina 07 -37 Augmenta lt20 Augmenta
1011- epoxy CBZ 755 100 79 - 2-Hydroxy CBZ 1638 46 100 -
Acridone 101 100 Augmenta - Citalopram 01 100 100 -
RESULTADOS AGUAS RESIDUALES URBANAS
TRATAMIENTO DE EFLUENTES
Porcentajes de eliminacioacuten superiores en el tratamiento por hongos
Problema cuantificacioacuten inicial de carbamazepina conjugacioacuten
Ace
tam
inop
hen
Ibup
rofen
Ket
opro
fen
Nap
roxe
n
Salicylic a
cid
Cod
eine
Phe
nazo
ne
Dex
amet
haso
ne
Diclofena
c
Piro
xica
m
Co
nce
ntr
atio
n (
microg
L-1
)
00
05
10
15
20
25
30
500
1000
1500
Initial
30 min
5 h
1 d
2 d
5 d
8 d
50
Tratamiento no esteacuteril Analgeacutesicos
RESULTADOS AGUAS RESIDUALES DE HOSPITAL
TRATAMIENTO DE EFLUENTES
46
Cipro
floxa
cin
Oflo
xacin
Clarit
hrom
ycin
Sulfam
etho
xazo
le
Azith
rom
ycin
Met
ronida
zole
Met
ronida
zole-O
H
Trim
etho
prim
Dim
etrid
azole
Ron
idaz
ole
Co
nce
ntr
atio
n (
microg
L-1
)
00
05
10
15
20
25
30
35
40
100
150
200
250
Initial
30 min
5 h
1 d
2 d
5 d
8 d
RESULTADOS AGUAS RESIDUALES DE HOSPITAL
Tratamiento no esteacuteril Antibioacuteticos
TRATAMIENTO DE EFLUENTES
101
1-ep
oxy
CBZ
2-Hyd
roxy
CBZ
Car
bam
azep
ine
Acr
idon
e
Lora
zepa
m
Cita
lopr
am
Ven
lafaxine
Pra
vast
atin
Olanz
apine
Ser
tralin
e
Fluox
etine
Par
oxet
ine
Co
nce
ntr
atio
n (
microg
L-1
)
000
025
050
075
100
400800
120016002000
Initial
30 min
5 h
1 d
2 d
5 d
8 d
RESULTADOS AGUAS RESIDUALES DE HOSPITAL
Tratamiento no esteacuteril Faacutermacos de uso psiquiaacutetrico
TRATAMIENTO DE EFLUENTES
Ben
zotri
azole
OP2E
O
Eth
ylpa
rabe
n
Pro
pylpar
aben
BPA
OP
Con
cen
tration
(micro
g L
-1)
0
2
4
6
8
10
20
30
40
50
60
RESULTADOS AGUAS RESIDUALES DE HOSPITAL
Tratamiento no esteacuteril Compuestos disruptores endocrinos
70 eliminacioacute
TRATAMIENTO DE EFLUENTES
Famiacutelia faacutermacos Tratamiento esteacuteril Tratamiento no esteacuteril
Carga inicial (microg)
Eliminacioacuten ()
Carga inicial (microg)
Eliminacioacute ()
Analgegravesics 1475 180 993 1511 179 988 Antibiogravetics 569 69 861 239 28 908 Cafeiumlna 757 92 79 1490 177 384 EDC 124 15 813 704 84 744 Iopromida 1046 128 755 4197 498 340 Altres fagravermacs 557 68 862 177 21 863 Psiquiagravetrics 3658 447 937 108 13 954 Cantidad total 8185 100 832 8427 100 533
Tratamiento adecuado para degradar faacutermacos en efluents de hospital
Siguiente objetivo Tratamiento en continuo de efluentes
RESULTADOS AGUAS RESIDUALES DE HOSPITAL
TRATAMIENTO DE EFLUENTES
Fungal inoculated (I)
34 Non-sterile continuous treatments of ROC and VHW
Non-inoculated (NI)
Non-sterile continuous
treatments of real effluents
VHW treatment
(
) Glucose concentration
(
) COD
(
) Laccase activity
(darr) Fungal biomass partial renovation
(mdash) Glucose addition rate
2 HRT studied
Decrease in laccase activity even with partial biomass renovation
Fungal inoculated (I)
Casas et al 2013 Env Technol 34 113
Glucose 026 g g DCW d
Ammonium 12 mg g DCW d
No glucose accumulation
Need for nutrients
Previous studies in synthetic
media and sterile conditions
CRT
Blaacutenquez et al 2006 Water Res 40 1650
CRT 21 days
13 biomass renovation every 7 days
CRT of 15 days
34 Non-sterile continuous treatments of ROC and VHW
Marina Badia Fabregat December 5th 2014 PhD Thesis
Que es lo que sucede
Se muere el hongo aunque estamos renovando la
biomasa no hay suficiente hongo
No hay degradacioacuten
52
Marina Badia Fabregat December 5th 2014 PhD Thesis
VHW treatment (2)
34 Non-sterile continuous treatments of ROC and VHW
NH4+ addition
PhACs removal
Fungal inoculated (I)
Non-inoculated (NI)
(
) Wastewater (Influent)
(
) Reactor effluent
The analyses have
been performed by
34 Non-sterile continuous treatments of ROC and VHW
Microbial community assessment (DGGE)
Marina Badia Fabregat December 5th 2014 PhD Thesis
Time
34 Non-sterile continuous treatments of ROC and VHW
Trametes versicolor
Candida spp
Fusarium solani
Unknown
T versicolor survived until the end of the treatment
laccase activity is not a good indicator
ESCENARIOS DE GESTIOacuteN DE EFLUENTES DE HOSPITAL
EDAR
No eliminacioacuten
de faacutermacos
Dilucioacuten en
el efluente
urbano
Aguas
urbanas
Fong
No eliminacioacuten
de DQO
Hongo Aguas
urbanas
EDAR
HOSPITAL
Srsquoha comprovat la capacitat de T versicolor per degradar fagravermacs
Badiacutea-Fabregat et al 2014 Rodriacuteguez-Rodriacuteguez et al 2014 Cruz-Moratoacute et al 2013
Tractament en continu drsquoHWW amb T versicolor en reactor
Inconvenients al tractament drsquo
aiguumles drsquohospitals reals
- Necessitat drsquoaddicionar nutrients - Competegravencia amb bacteris
Possibles solucions Estrategravegies
- Pretractament de lrsquoefluent - Altres configuracions de reactors - Canvi en la font de carboni
Posada a punt del sistema TRH Relacioacute QRQL
Tractament en continu drsquoHWW amb T versicolor en reactor
Alternativa filtre percolador amb T versicolor pre-crescut sobre fusta
1 2 3
4
5
6
7
1 Tanc drsquoalimentacioacute 2 Tanc de mescla 3 Tanc drsquoeluents de
sortida 4 Bomba de recirculacioacute 5 Bioreactor 6 Entrada drsquoaire 7 Controlador de pH
TRH 3d
QL
QR
QL
Tractament en continu drsquoHWW amb T versicolor en reactor
Alternativa filtre percolador amb T versicolor pre-crescut sobre fusta
Desenvolupament processos
Efluent hospital
real (HWW)
Aiguumles residuals urbanes
(UWW)
Trametes versicolor
T versicolor crescut sobre fusta
Filtre percolador amb T versicolor crescut sobre fusta
Microalgues Degradacioacute a
escala Erlenmeyer Fotobioreactor FBR
Degradacioacute drsquohormones i fagravermacs per microalgues
bull Degradacioacute drsquohormones del digestat drsquoun DA dopat amb E2 i EE2 amb les algues S capricornutum i C reinhardtii creixement i degradacioacute
No efecte togravexic de les hormones sobre les algues
Utilitzacioacute de digestat de llots per creixer
S capricornutum
S capricornutum
Selenastrum
capricornutum
Chlamydomonas
reinhardtii
E2 () EE2 () E2 () EE2 ()
24h 7d 24
h
7d 24h 7d 24
h
7d
B 47 88 30 60 89 100 26 100
C 2 46 0 41 27 86 6 71
G 91 100 27 95 98 100 28 76
Degradacioacute drsquohormones i fagravermacs per microalgues
bull Identificacioacute productes de degradacioacute drsquoE2 i EE2
bull Es detecten diferents productes de degradacioacute drsquoE2 i EE2 bull Majoritagraveriament productes de fotodegradacioacute bull Alguns directament relacionats amb la biodegradacioacute per part de les algues
E2 TP1 EE2 TP2
OH
HO
O
OH
HO
OH
Toilet sewage
1st settler (1m3)
2nd settler (1m3)
Wastewater pump
Wastewater PBR inlet
1
2
3
4
5
Algaebacteria consortia
Fotobioreactor de tractament
drsquo UrbanWW despres de
decantacioacute
Volum 1000L
Semiobert
Tubs plastic transparent
Tractament drsquoUrbanWW i eliminacioacute de PhACs en FBR
100L aigua del llac
Can Borrell Lake (StCugat)
900L U WW
Plagrave drsquooperacioacute del FBR
Tractament drsquoUWW i eliminacioacute de PhACs en FBR
Estat Estacionari - PhACs - Biodiversitat
303 mgL
265 mgL
155 mgL
Irradiacioacute solar darr Temperatura darr
TSSdarr Biomassa
pH augmenta amb lrsquoactivitat fotosintegravetica (consum CO2)
pH disminueix a la nit amb la respiracioacute
Tractament drsquoUWW i eliminacioacute de PhACs en FBR
pH
Entrada - COD=365 mgL - N-NH4
+=79 mgL - PT=17 mgL
COD N-NH4
+
PT
Paragravemetre Periacuteode I Periacuteode II Periacuteode III
DQO () 83 61 41
N-NH4+ () 86 99 80
PT () 54 89 75
Eliminacioacute de nutrients
Tractament drsquoUWW i eliminacioacute de PhACs en FBR
67
Napro
xen
Ibupro
fen
Aceta
min
ophen
Salic
ylic
acid
Keto
pro
fen
Azithro
myc
in
Cip
rofloxacin
Ofloxacin
Ery
thro
myc
in
Hyd
rochlo
roth
iazid
e
Furo
sem
ide
Codein
e
Lora
zepam
Ate
nolo
l
Dilt
iazem
Alp
razola
m
Paro
xetine
Co
nce
ntr
atio
n (
ngL
)
0
2000
4000
6000
8000
10000
12000
24000
30000
36000
42000
48000
54000
60000
Outlet
Inlet
Napro
xe
n
Ibupro
fen
Ace
tam
inophen
Salic
ylic
acid
Keto
pro
fen
Azithro
myc
in
Cip
rofloxa
cin
Ofloxa
cin
Ery
thro
myc
in
Hyd
roch
loro
thia
zid
e
Furo
se
mid
e
Codein
e
Lora
zepam
Ate
nolo
l
Dilt
iazem
Alp
razola
m
Paro
xe
tine
Concentr
ation (
ngL
)
0
2000
4000
6000
8000
10000
12000
24000
30000
36000
42000
48000
54000
60000
Outlet
Inlet
Antiinflamatoris Eliminacioacute gt85
Antibiogravetics Eliminacioacute gt 67
Antidepressius Eliminacioacute gt87
β-bloquejants Eliminacioacute gt86
Altres (ngL) Diuregravetics gt44 Bloquejants de canal lent gt72
Concentratioacute PhACs entrada
Concentratioacute PhACs sortida
TRH=8 d Estat estacionari
TRH=12 d Estat estacionari
48-54 μgL
24-54 μgL
4-10 μgL
2-4 μgL
4-6 μgL
ngL
ngL
8-10 μgL
4-10 μgL
ngL
ngL
PhACs
Tractament drsquoUWW i
eliminacioacute de PhACs en FBR
Valoritzacioacute de biomassa algal mitjanccedilant pretractament enzimagravetic i DA
Digestion time (days)
0 10 20 30 40 50
Meth
ane
yie
ld (
mL C
H4g
VS
)
0
50
100
150
200
250
Time (d) vs Microalgal control
Time (d) vs T control
Time (d) vs Cellulase
Time (d) vs Mix
Mix enzimagravetic Celmiddotlulasa
Biomassa microalgal + Control
Mix enzimagravetic 217 mL CH4g VS
Celmiddotlulasa 203 mL CH4g VS
Microalgues 188 mL CH4g VS
Mix enzimagravetic millora la produccioacute de metagrave
Brou fuacutengic + microalgues Control de brou fuacutengic
Lacasa + microalgues biomassa microalgal Control de lacasa
Brou fuacutengic 210 mL CH4
Lacasa 40 mL CH4
Produccioacute de biogas amb enzims no especiacutefics
Microalgues 38 mL CH4
Produccioacute de biogas amb enzims especiacutefics
Brou fuacutengic millora la produccioacute de metagrave
Projecte de colmiddotlaboracioacute entre el Consorci per a la Gestioacute de Residus del Valles Oriental i el grup de recerca Biorem UAB (2014SGR476) dins del
marc del programa de Doctorats Industrials de la Generalitat de Catalunya
Bioremediacioacute ldquoin siturdquo drsquoaquumliacutefers contaminats per compostos
organoclorats
Projecte de colmiddotlaboracioacute entre Litoclean i el grup de recerca Biorem UAB (2014SGR476) dins del marc del programa de Doctorats
Industrials de la Generalitat de Catalunya
Decloracioacute drsquoorganoclorats mitjanccedilant bacteris dehalorespiradors
1 Tecnologia consolidada amb centenars de casos drsquoaplicacioacute amb egravexit 2 Transformacioacute de productes organoclorats togravexics a innocus 3 Compatible amb altres megravetodes de remediacioacute 4 Disminucioacute del temps de remediacioacute de lrsquoaquumliacutefer i costos associats 5 Tecnologia meacutes econogravemica que tractaments fisico-quiacutemics 6 Potencialment pot eliminar els cloroalcans a concentracions le 0005 mgL 7 Percepcioacute social
PRINCIPALS AVANTATGES BIOREMEDIACIOacute
o Marc del projecte
Aplicacioacute de metodologies de Bioremediacioacute per via anaerogravebia en tres
emplaccedilaments afectats per la presencia de compostos organoclorats Cada un drsquoaquests tres emplaccedilaments constaragrave de les seguumlents fases
bull Fase 1 anagravelisis al laboratori a) Caracteritzacioacute de lrsquoemplaccedilament b) Assaig de laboratori Microcosmos
bull Fase 2 assaig in-situ
o Fase drsquoimplantacioacute A partir dels resultats obtinguts aplicacioacute de metodologia a lrsquoemplaccedilament estudiat per part de Litoclean
PCE TCE cis DCE
Caracteriacutestiques de lrsquoemplaccedilament
bull Emplaccedilament contaminat per un abocament controlat i finit de Percloretilegrave (PCE) en una parcelmiddotla amb activitat industrial
bull Respiren compostos orgagravenics clorats i els transformen a molegravecules menys clorades
bull Anaerobis estrictes bull Es poden trobar als aquumliacutefers contaminats bull El grup Biorem UAB (2014SGR476) disposa de diferents liacutenies de cultius de
bacteris decloradors amb capacitat per detoxificar un ampli ventall drsquoorganoclorats
bull Trueba-Santiso et al 2017 Sci
Total Environ 581-582 pp 640-
648
bull Mortan et al 2017 J Hazard
Mat In press
Dhg Dehalogenimonas
Dhc Dehalococcoides
Dhb Dehalobacterium
Diclorometagrave Agravecid acegravetic Agravecid fogravermic
+ Dhb
C C
H
H
H
H
Etegrave
C C
Cl
H
Cl
H
C C
H
Cl
Cl
H
C C
H
H
H
Cl
cis- i trans- DCE VC
Dhc Dhc
Dhc
C C
Cl
Cl
Cl
H
TCE
C C
C lC l
C l C l
P C E
Dhc
PCE
C
Cl
Cl
C
Cl
Cl
H H C
Cl
Cl
C
Cl
H
H H
1122-TeCA 112-TCA
Dhg Dhg
Abiogravetic
CC
HCl
HCl
HH
12-DCA
Dhg
12-DCA
Bacteris dehalorespiradors
Les poblacions bacterianes
autogravectones poden transformar els
contaminants fins a compostos innocus
Les condicions drsquoaquests aquumliacutefers soacuten adequades per
eliminar els compostos
organoclorats amb bacteris
dehalorespiradors
1 Anagravelisi dels paragravemetres
de camp
Bioestimulacioacute
2 Deteccioacute de lrsquoactivitat
decloradora
Atenuacioacute natural
monitoritzada
Bioaugmentacioacute Fase
2
Pregunta 1a Pregunta 2a
La poblacioacute bacteriana a lrsquoaquumliacutefer
eacutes suficient per completar el proceacutes de descontaminacioacute de forma natural
Pregunta 3a
Fase 1
Cultius anaerobis i anagravelisi de metabogravelits
Mostreig drsquoaigua del pou amb
sediments fins
Preparacioacute dels cultius en cambra
anaerogravebia
Incubacioacute dels cultius en cambra
climatitzada
Anagravelisi de metabogravelits per
cromatografia de gasos Mostres de
laquumliacutefer +
Substrat orgagravenic (candidats per
bioestimulacioacute)
1 Nomeacutes mostra 2 + Metanol i etanol 3 + Producte comercial 4 + Lactat
Concentracioacute de cloroetens
2 Deteccioacute de lrsquoactivitat decloradora
Fase 1
La biodegradacioacute eacutes completa (etegrave)
La bioestimulacioacute eacutes efectiva
La decloracioacute meacutes ragravepida eacutes amb lactat
PCE
TCE
cis- DCE
CV Etegrave
trans- DCE
0
5
10
15
20
25
30
35
0 50 100 150 200
Co
nce
ntr
atio
n (
microM
)
Day
0
2
4
6
8
10
0 50 100 150 200
Day
Mostra aigua nomeacutes (control)
Mostra aigua + etanol metanol
Mostra aigua + producte comercial
Mostra aigua + lactat
Resultats per a un pou
Cultius anaerobis i anagravelisi de metabogravelits
Fase 1
0
5
10
15
20
25
30
35
0 50 100 150 200Day
+ TCE
0
10
20
30
40
50
60
70
0 50 100 150 200
Day
+ TCE
2 Deteccioacute de lrsquoactivitat decloradora
TCE
cis-DCE
trans-DCE
Cloruro de vinilo Etileno
CC
Cl
Cl Cl
Cl
PCE
CC
Cl
H H
Cl
CC
H
ClH
Cl
CC
Cl
H
H
H
CC
H
H H
H
CC
Cl
Cl H
Cl
Deteccioacute i identificacioacute dels bacteris i enzims responsables de la degradacioacute completa
Tegravecniques moleculars (PCR)
Fase 1
Dehalobacter Desulforomonas
Sulfurospirillum Geobacter Desulfitobacterium
Desulfitobacterium
Dehalococcoides
pceA
tceA tceA bvcA
vcrA
2 Deteccioacute de lrsquoactivitat decloradora
Clorur de
vinil
Etegrave
Ma
rca
do
r
C+
Dh
c
Pou
C-
Dh
c
Assaig in situ per BIOESTIMULACIOacute
Fase 2
Injeccioacute i monitoritzacioacute bull Injeccioacute drsquoestimulant segons
conclusions de lrsquoassaig de laboratori (Lactat comercial) en les concentracions de diseny
bull Injeccioacute de traccedilador (fluoresceiumlna)
PCE TCE
cis-DCE
trans-DCE
CV Ethene 0
5
10
15
20
25
30
-1 19 39 59 79
Co
nce
ntr
atio
n (
mg
L)
Day
Chlorinated ethenes Lactate and fermenting products
Well PZ-1
Lactate Pyruvate
Acetate Formate
Potencial Redox
0
1
2
3
4
5
-1 19 39 59 79
Co
nce
ntr
atio
n (
mg
L)
Day
0
500
1000
1500
2000
2500
-1 19 39 59 79Day
0
10000
20000
30000
40000
50000
60000
70000
-1 19 39 59 79Day
-100
0
100
200
300
400
500
-1 19 39 59 79
OR
P (
mV
)
Day
PZ2
82
Chlorinated ethenes Lactate and fermenting products
Well PZ-2
Direct injection of lactate (MW-PZ2) Monitoring Wells PZ2 PZ1 PZ3 MW6 PZ22 PZ6 and ProfA
Conclusions de la Fase 2 (assaig in situ)
Els resultats de la Fase 1 soacuten vagravelids per decidir quin tractament de bioremediacioacute seguir a la Fase 2
El lactat estimula la degradacioacute
bull Augmenta la velocitat de decloracioacute bull Proporciona acetat i hidrogen als bacteris bull Consumeix lrsquooxigen present bull Disminueix el potencial redox
Es confirma la presegravencia de bacteris dehalorespiradors autogravectons i actius
Es detecta degradacioacute de PCE i transformacioacute a compostos menys clorats
A partir dels resultats obtinguts durant les dues fases es dissenyaragrave i es proposaragrave lrsquoexecucioacute drsquoun proceacutes de bioremediacioacute anaerogravebia estimulada aplicant la metodologia establerta
84
Gragravecies
Grup de recerca BioremUAB (teresavicentuabcat)
40 x
Biomassa gt 3 g DCWmiddotl-1
Morfologia adequada
280
598 0
50
100
150
200
250
300
Malt extract Defined medium
Co
st (
euromiddotK
g-1) Reduccioacute de cost 98
Escalat de la produccioacute de biomassa
La enzima lacasa es uno de los principales
catalizadores de la biodegradacioacuten pero no el uacutenico
responsable
El hongo degrada casi todos los colorantes
(algunos si estan en concentraciones subtoacutexicas)
La monitorizacioacuten de la produccioacuten enzimaacutetica y
consumo de glucosa son buenos indicadores de la
actividad metaboacutelica del hongo hay que
suministrar nutrientes para mantener la actividad
enzimaacutetica
El hongo puede degradar metabolitos resultantes
de la degradacioacuten que el enzima lacasa no puede
degradar
Algunas conclusiones
Porque utilizar microorganismos y no enzimas
si es mucho mas facil dosificar enzimas
los efluentes a tratar (liacutequidos o soacutelidos) contienen
una mezcla muy compleja de contaminantes no
podemos optimizar ni el enzima ni las condiciones
es difiacutecil que un enzima pueda degradar todos los
contaminantes presentes
en muchos casos los enzimas solo realizan un paso
de la transformacioacuten y se pueden formar TPs toacutexicos
o no biodegradables
el microorganismo es un sistema multienzimaacutetico
2010 20151985 1990 1995 2000 2005
Cronograma de los trabajos publicados en relacioacuten a biodegradacioacuten de contaminantes por hongos en medio liacutequido
Contaminantes emergentes
Pesticidas (DDT amp DDE)
PCBs HAPs Disolventes clorados
AR de produccioacuten Aceite de oliva
AR de la induacutestria del papel
Retardantes de llama (Bromados)
Faacutermacos
Filtros solares UV
Deteccioacuten faacutermacos en medio ambient
Colorantes sinteacuteticos Explosivos
TNT y nitroglicerina
AR de la industria textil
ASPECTOS GENERALES
A que se llama contaminantes emergentes
Productos considerados contaminantes actualmente pero no en el pasado presentes de forma constante en el medio ambiente a bajas concentraciones provocando problemas en el ecosistema y pendientes de ser regulados en un futuro proacuteximo
Entre ellos se incluyen los faacutermacos drogas de abuso productos asociados a la higiene y cuidado corporal retardantes de llama plaguicidashellip Caracteriacutesticas
alto consumo acumulacioacuten en el medio y organismos potencial disruptor endocrino toxicidadhellip
DEGRADACIOacuteN DE CONTAMINANTES EMERGENTES
EDAR
Mezcla de ldquocontaminantes emergentesrdquo
metabolitos
substancias conjugadas
EXCRECIOacuteNVERTIDO
Retenidos en los lodos
inalterados
transformados
Mineralizados
Transformados
Inalterados
Presencia en aguas subterraneas superficiales y
sedimentos
Presencia en suelos
efluente
influente
DEGRADACIOacuteN DE CONTAMINANTES EMERGENTES
bull 2005 la mayoriacutea de estudios realizados se centran en ndash Puesta a punto de meacutetodos analiacuteticos
ndash Deteccioacuten en aguas superficiales y subterraacuteneas
ndash Deteccioacuten en sistemas de tratamiento convencionales (EDARs)
ndash Deteccioacuten en efluentes de hospitales
bull Algunos estudios de degradacioacuten por bacterias en efluentes
bull Escasos (ninguno) estudios de degradacioacuten en lodos
DEGRADACIOacuteN DE CONTAMINANTES EMERGENTES
HONGOS
Cual es el principal problema que presenta estudiar su degradacioacuten
Las bajas concentraciones en que se encuentran y el
hecho de estar en matrices muy complejas dificulta
su deteccioacuten y cuantificacioacuten
Aplicacioacuten en matrices liquidas y soacutelidas
Matrices liacutequidas
Aguas residuales de hospital
Aguas residuales de la Vila Universitaria
Concentrado de un proceso de membranas
Aguas de un hospital veterinario
Matrices solidas
Lodos de depuradoras urbanas
Lodos de reactor MBR
37 Verlicchi et al J hydrology 2010 also WST 2010
erythromycin (antibiotic)
Iopromide (ICM)
ifosfamide (cytostatic)
Ibuprofen (analgesic)
Glucose
Therapeutic classes contrast media (ICM) heavy metals in a hospital effluentndash Comparison with an urban effluent
Hospital effluent Mean value
Urban effluent Mean value
Degradacioacuten de faacutermacos modelo e identificacioacuten de productos de transformacioacuten en condiciones esteacuteriles
Nos permite demostrar que el hongo es
el responsable de la degradacioacuten
Tratamiento de efluentes reales en condiciones no esteacuteriles Cuantificacioacuten de la eliminacioacuten de faacutermacos y ecotoxicidad
Tratamiento de efluentes por hongos Degradacioacuten de faacutermacos
38
EXPERIMENTOS IN VIVO PARA CUANTIFICAR DEGRADACIOacuteN
EXPERIMENTOS PARA DETERMINAR EL PAPEL DE LOS ENZIMAS
- In vitro Lacasa comercial
- In vivo Inhibidores del citocrom P450 (1-aminobenzotriazole)
ESTUDIO DE LA TOXICIDAD (Microtox regTest )
- Bacteria bioluminescente V ficheri
- EC50 a los 15 min Concentracioacuten que disminuye la luz emitida por la bacteria al 50
- Cuanto mas alta sea la EC50 menor es la toxicidad
ANAgraveLISIS DE FAgraveRMACOS EXTRACCIOacuteN EN FASE SOacuteLIDA i HPLC
IDENTIFICACIOacuteN DE SUBPRODUCTOS Servei RMN-UAB
(Medio + contaminante) (Medio + contaminante+ hongo inactivado)
Adsorcioacuten Degradacioacuten miacutenima
DEGRADACIOacuteN DE FAacuteRMACOS INDIVIDUALES
EC50
50
Cultiu en placa
Inoculacioacute dels Erlenmeyers
per a lrsquoobtencioacute de miceliObtencioacute del miceli
Homogeneiumltzacioacute amb NaCl 08 11 (vv)
Solucioacute stock de miceli
Inoculacioacute dels Erlenmeyers per lrsquoobtencioacute de pegravelmiddotletsObtencioacute de pegravelmiddotlets
Solucioacute stock de pegravelmiddotlets
7 dies6 dies
5 dies
inogravecul
Inoculacioacute del reactor
Cultiu en placa
Inoculacioacute dels Erlenmeyers
per a lrsquoobtencioacute de miceliObtencioacute del miceli
Homogeneiumltzacioacute amb NaCl 08 11 (vv)
Solucioacute stock de miceli
Inoculacioacute dels Erlenmeyers per lrsquoobtencioacute de pegravelmiddotletsObtencioacute de pegravelmiddotlets
Solucioacute stock de pegravelmiddotlets
7 dies6 dies
5 dies
inogravecul
Inoculacioacute del reactor
Cultiu en placa
Inoculacioacute dels Erlenmeyers
per a lrsquoobtencioacute de miceliObtencioacute del miceli
Homogeneiumltzacioacute amb NaCl 08 11 (vv)
Solucioacute stock de miceli
Inoculacioacute dels Erlenmeyers per lrsquoobtencioacute de pegravelmiddotletsObtencioacute de pegravelmiddotlets
Solucioacute stock de pegravelmiddotlets
7 dies6 dies
5 dies
inogravecul
Inoculacioacute del reactor
Cultiu en placa
Inoculacioacute dels Erlenmeyers
per a lrsquoobtencioacute de miceliObtencioacute del miceli
Homogeneiumltzacioacute amb NaCl 08 11 (vv)
Solucioacute stock de miceli
Inoculacioacute dels Erlenmeyers per lrsquoobtencioacute de pegravelmiddotletsObtencioacute de pegravelmiddotlets
Solucioacute stock de pegravelmiddotlets
7 dies6 dies
5 dies
inogravecul
Inoculacioacute del reactor
Cultiu en placa
Inoculacioacute dels Erlenmeyers
per a lrsquoobtencioacute de miceliObtencioacute del miceli
Homogeneiumltzacioacute amb NaCl 08 11 (vv)
Solucioacute stock de miceli
Inoculacioacute dels Erlenmeyers per lrsquoobtencioacute de pegravelmiddotletsObtencioacute de pegravelmiddotlets
Solucioacute stock de pegravelmiddotlets
7 dies6 dies
5 dies
inogravecul
Inoculacioacute del reactor
Cultiu en placa
Inoculacioacute dels Erlenmeyers
per a lrsquoobtencioacute de miceliObtencioacute del miceli
Homogeneiumltzacioacute amb NaCl 08 11 (vv)
Solucioacute stock de miceli
Inoculacioacute dels Erlenmeyers per lrsquoobtencioacute de pegravelmiddotletsObtencioacute de pegravelmiddotlets
Solucioacute stock de pegravelmiddotlets
7 dies6 dies
5 dies
inogravecul
Inoculacioacute del reactor
Control abioacutetico Control inactivado Experimental (Medio + contaminante+hongo activo)
Idaea-CSIC ICRA
Ketoprofeno
Eliminacioacute del 100
Metabolits hidroxilats
Perfil de concentracioacute de subproductes del ketoprofen
DEGRADACIOacuteN DE FAacuteRMACOS MODELO
IOPROMIDE degradation in Erlenmeyer flasks by
T versicolor pellets Time course degradation of Iopromide
added at approximately 12 mg L-1 Symbols non-inoculated controls ()
experimental cultures () heat-killed
controls () glucose () and laccase
activity (loz)
62 degradation is
observed after 7days of
exposure and remains
constant until the end of
the experiment
Toxicity by Microtox bioassay
Time EC50 ()
Non-biotic control 2
15min 2
8h 1
1d 43
4d 66
7d 87
12d 110
High toxicity at initial time
(EC50 2) Toxicity decreases
over time
Gros et al 2014 Water Research
Degradacioacuten de farmacos en aguas residuales
en bioreactor
CONDITIONS
Sterile effluent
No sterile
Batch
Continuous
Nutrients addition
Non-nutrients addition
Fluidized bed bioreactors 15
and 10 L
Air pulses
T versicolor in form of pellets
pH (45) and temperature (25ordmC)
control
MONITORING
Pharmaceuticals degradation
Acute toxicity (Microtox)
Laccase glucose etc
101
1-ep
oxyC
BZ
2-Hyd
roxy
CBZ
Cipro
floxa
cin
50
100
150
200
250
Inicial
15 min
6 h
1 d
2 d
5 d
8 d
Cef
alex
in
Ibup
rofe
n
Aceta
minop
hen
Azitro
micin
1
2
3
4
Ketop
rofe
n
Propr
anolol
Cita
lopr
am
Car
bamaz
epine
Acridon
e
Con
cen
tracioacute
(micro
g L
-1)
000
003
006
009
012
RESULTADOS AGUAS RESIDUALES URBANAS (Vila Universitaria de la UAB)
Tratamiento no esteril en batch
Eliminacioacuten completa del 70 de los faacutermacos detectados
Inicial
15 min
6 h
1 d
2 d
5 d
8 d
TRATAMIENTO DE EFLUENTES
Comparacioacuten de la eliminacioacuten de los faacutermacos por el
hongo versus lodos activados (bibliografia)
Grup Fagravermac Concentracioacute
(microg L-1)
Eliminacioacute estegraveril
()
Eliminacioacute no estegraveril
()
Eliminacioacute per llots activats
() Analgegravesics Acetaminofen 387 100 100 82-99
Ibuprofen 1261 100 100 82-99 Ketoprofen lt048 35 100 lt50 Codeina 002 100 - lt82 Antibiogravetics Azitromicin 431 - 100 lt40
Ciprofloxacin 8471 - 35 50-96 (adsorcioacute) Cefalexin 059 - -51 96 β-blockers Propanolol 006 - 100 59-70 Psiquiatrics Carbamazepina 07 -37 Augmenta lt20 Augmenta
1011- epoxy CBZ 755 100 79 - 2-Hydroxy CBZ 1638 46 100 -
Acridone 101 100 Augmenta - Citalopram 01 100 100 -
RESULTADOS AGUAS RESIDUALES URBANAS
TRATAMIENTO DE EFLUENTES
Porcentajes de eliminacioacuten superiores en el tratamiento por hongos
Problema cuantificacioacuten inicial de carbamazepina conjugacioacuten
Ace
tam
inop
hen
Ibup
rofen
Ket
opro
fen
Nap
roxe
n
Salicylic a
cid
Cod
eine
Phe
nazo
ne
Dex
amet
haso
ne
Diclofena
c
Piro
xica
m
Co
nce
ntr
atio
n (
microg
L-1
)
00
05
10
15
20
25
30
500
1000
1500
Initial
30 min
5 h
1 d
2 d
5 d
8 d
50
Tratamiento no esteacuteril Analgeacutesicos
RESULTADOS AGUAS RESIDUALES DE HOSPITAL
TRATAMIENTO DE EFLUENTES
46
Cipro
floxa
cin
Oflo
xacin
Clarit
hrom
ycin
Sulfam
etho
xazo
le
Azith
rom
ycin
Met
ronida
zole
Met
ronida
zole-O
H
Trim
etho
prim
Dim
etrid
azole
Ron
idaz
ole
Co
nce
ntr
atio
n (
microg
L-1
)
00
05
10
15
20
25
30
35
40
100
150
200
250
Initial
30 min
5 h
1 d
2 d
5 d
8 d
RESULTADOS AGUAS RESIDUALES DE HOSPITAL
Tratamiento no esteacuteril Antibioacuteticos
TRATAMIENTO DE EFLUENTES
101
1-ep
oxy
CBZ
2-Hyd
roxy
CBZ
Car
bam
azep
ine
Acr
idon
e
Lora
zepa
m
Cita
lopr
am
Ven
lafaxine
Pra
vast
atin
Olanz
apine
Ser
tralin
e
Fluox
etine
Par
oxet
ine
Co
nce
ntr
atio
n (
microg
L-1
)
000
025
050
075
100
400800
120016002000
Initial
30 min
5 h
1 d
2 d
5 d
8 d
RESULTADOS AGUAS RESIDUALES DE HOSPITAL
Tratamiento no esteacuteril Faacutermacos de uso psiquiaacutetrico
TRATAMIENTO DE EFLUENTES
Ben
zotri
azole
OP2E
O
Eth
ylpa
rabe
n
Pro
pylpar
aben
BPA
OP
Con
cen
tration
(micro
g L
-1)
0
2
4
6
8
10
20
30
40
50
60
RESULTADOS AGUAS RESIDUALES DE HOSPITAL
Tratamiento no esteacuteril Compuestos disruptores endocrinos
70 eliminacioacute
TRATAMIENTO DE EFLUENTES
Famiacutelia faacutermacos Tratamiento esteacuteril Tratamiento no esteacuteril
Carga inicial (microg)
Eliminacioacuten ()
Carga inicial (microg)
Eliminacioacute ()
Analgegravesics 1475 180 993 1511 179 988 Antibiogravetics 569 69 861 239 28 908 Cafeiumlna 757 92 79 1490 177 384 EDC 124 15 813 704 84 744 Iopromida 1046 128 755 4197 498 340 Altres fagravermacs 557 68 862 177 21 863 Psiquiagravetrics 3658 447 937 108 13 954 Cantidad total 8185 100 832 8427 100 533
Tratamiento adecuado para degradar faacutermacos en efluents de hospital
Siguiente objetivo Tratamiento en continuo de efluentes
RESULTADOS AGUAS RESIDUALES DE HOSPITAL
TRATAMIENTO DE EFLUENTES
Fungal inoculated (I)
34 Non-sterile continuous treatments of ROC and VHW
Non-inoculated (NI)
Non-sterile continuous
treatments of real effluents
VHW treatment
(
) Glucose concentration
(
) COD
(
) Laccase activity
(darr) Fungal biomass partial renovation
(mdash) Glucose addition rate
2 HRT studied
Decrease in laccase activity even with partial biomass renovation
Fungal inoculated (I)
Casas et al 2013 Env Technol 34 113
Glucose 026 g g DCW d
Ammonium 12 mg g DCW d
No glucose accumulation
Need for nutrients
Previous studies in synthetic
media and sterile conditions
CRT
Blaacutenquez et al 2006 Water Res 40 1650
CRT 21 days
13 biomass renovation every 7 days
CRT of 15 days
34 Non-sterile continuous treatments of ROC and VHW
Marina Badia Fabregat December 5th 2014 PhD Thesis
Que es lo que sucede
Se muere el hongo aunque estamos renovando la
biomasa no hay suficiente hongo
No hay degradacioacuten
52
Marina Badia Fabregat December 5th 2014 PhD Thesis
VHW treatment (2)
34 Non-sterile continuous treatments of ROC and VHW
NH4+ addition
PhACs removal
Fungal inoculated (I)
Non-inoculated (NI)
(
) Wastewater (Influent)
(
) Reactor effluent
The analyses have
been performed by
34 Non-sterile continuous treatments of ROC and VHW
Microbial community assessment (DGGE)
Marina Badia Fabregat December 5th 2014 PhD Thesis
Time
34 Non-sterile continuous treatments of ROC and VHW
Trametes versicolor
Candida spp
Fusarium solani
Unknown
T versicolor survived until the end of the treatment
laccase activity is not a good indicator
ESCENARIOS DE GESTIOacuteN DE EFLUENTES DE HOSPITAL
EDAR
No eliminacioacuten
de faacutermacos
Dilucioacuten en
el efluente
urbano
Aguas
urbanas
Fong
No eliminacioacuten
de DQO
Hongo Aguas
urbanas
EDAR
HOSPITAL
Srsquoha comprovat la capacitat de T versicolor per degradar fagravermacs
Badiacutea-Fabregat et al 2014 Rodriacuteguez-Rodriacuteguez et al 2014 Cruz-Moratoacute et al 2013
Tractament en continu drsquoHWW amb T versicolor en reactor
Inconvenients al tractament drsquo
aiguumles drsquohospitals reals
- Necessitat drsquoaddicionar nutrients - Competegravencia amb bacteris
Possibles solucions Estrategravegies
- Pretractament de lrsquoefluent - Altres configuracions de reactors - Canvi en la font de carboni
Posada a punt del sistema TRH Relacioacute QRQL
Tractament en continu drsquoHWW amb T versicolor en reactor
Alternativa filtre percolador amb T versicolor pre-crescut sobre fusta
1 2 3
4
5
6
7
1 Tanc drsquoalimentacioacute 2 Tanc de mescla 3 Tanc drsquoeluents de
sortida 4 Bomba de recirculacioacute 5 Bioreactor 6 Entrada drsquoaire 7 Controlador de pH
TRH 3d
QL
QR
QL
Tractament en continu drsquoHWW amb T versicolor en reactor
Alternativa filtre percolador amb T versicolor pre-crescut sobre fusta
Desenvolupament processos
Efluent hospital
real (HWW)
Aiguumles residuals urbanes
(UWW)
Trametes versicolor
T versicolor crescut sobre fusta
Filtre percolador amb T versicolor crescut sobre fusta
Microalgues Degradacioacute a
escala Erlenmeyer Fotobioreactor FBR
Degradacioacute drsquohormones i fagravermacs per microalgues
bull Degradacioacute drsquohormones del digestat drsquoun DA dopat amb E2 i EE2 amb les algues S capricornutum i C reinhardtii creixement i degradacioacute
No efecte togravexic de les hormones sobre les algues
Utilitzacioacute de digestat de llots per creixer
S capricornutum
S capricornutum
Selenastrum
capricornutum
Chlamydomonas
reinhardtii
E2 () EE2 () E2 () EE2 ()
24h 7d 24
h
7d 24h 7d 24
h
7d
B 47 88 30 60 89 100 26 100
C 2 46 0 41 27 86 6 71
G 91 100 27 95 98 100 28 76
Degradacioacute drsquohormones i fagravermacs per microalgues
bull Identificacioacute productes de degradacioacute drsquoE2 i EE2
bull Es detecten diferents productes de degradacioacute drsquoE2 i EE2 bull Majoritagraveriament productes de fotodegradacioacute bull Alguns directament relacionats amb la biodegradacioacute per part de les algues
E2 TP1 EE2 TP2
OH
HO
O
OH
HO
OH
Toilet sewage
1st settler (1m3)
2nd settler (1m3)
Wastewater pump
Wastewater PBR inlet
1
2
3
4
5
Algaebacteria consortia
Fotobioreactor de tractament
drsquo UrbanWW despres de
decantacioacute
Volum 1000L
Semiobert
Tubs plastic transparent
Tractament drsquoUrbanWW i eliminacioacute de PhACs en FBR
100L aigua del llac
Can Borrell Lake (StCugat)
900L U WW
Plagrave drsquooperacioacute del FBR
Tractament drsquoUWW i eliminacioacute de PhACs en FBR
Estat Estacionari - PhACs - Biodiversitat
303 mgL
265 mgL
155 mgL
Irradiacioacute solar darr Temperatura darr
TSSdarr Biomassa
pH augmenta amb lrsquoactivitat fotosintegravetica (consum CO2)
pH disminueix a la nit amb la respiracioacute
Tractament drsquoUWW i eliminacioacute de PhACs en FBR
pH
Entrada - COD=365 mgL - N-NH4
+=79 mgL - PT=17 mgL
COD N-NH4
+
PT
Paragravemetre Periacuteode I Periacuteode II Periacuteode III
DQO () 83 61 41
N-NH4+ () 86 99 80
PT () 54 89 75
Eliminacioacute de nutrients
Tractament drsquoUWW i eliminacioacute de PhACs en FBR
67
Napro
xen
Ibupro
fen
Aceta
min
ophen
Salic
ylic
acid
Keto
pro
fen
Azithro
myc
in
Cip
rofloxacin
Ofloxacin
Ery
thro
myc
in
Hyd
rochlo
roth
iazid
e
Furo
sem
ide
Codein
e
Lora
zepam
Ate
nolo
l
Dilt
iazem
Alp
razola
m
Paro
xetine
Co
nce
ntr
atio
n (
ngL
)
0
2000
4000
6000
8000
10000
12000
24000
30000
36000
42000
48000
54000
60000
Outlet
Inlet
Napro
xe
n
Ibupro
fen
Ace
tam
inophen
Salic
ylic
acid
Keto
pro
fen
Azithro
myc
in
Cip
rofloxa
cin
Ofloxa
cin
Ery
thro
myc
in
Hyd
roch
loro
thia
zid
e
Furo
se
mid
e
Codein
e
Lora
zepam
Ate
nolo
l
Dilt
iazem
Alp
razola
m
Paro
xe
tine
Concentr
ation (
ngL
)
0
2000
4000
6000
8000
10000
12000
24000
30000
36000
42000
48000
54000
60000
Outlet
Inlet
Antiinflamatoris Eliminacioacute gt85
Antibiogravetics Eliminacioacute gt 67
Antidepressius Eliminacioacute gt87
β-bloquejants Eliminacioacute gt86
Altres (ngL) Diuregravetics gt44 Bloquejants de canal lent gt72
Concentratioacute PhACs entrada
Concentratioacute PhACs sortida
TRH=8 d Estat estacionari
TRH=12 d Estat estacionari
48-54 μgL
24-54 μgL
4-10 μgL
2-4 μgL
4-6 μgL
ngL
ngL
8-10 μgL
4-10 μgL
ngL
ngL
PhACs
Tractament drsquoUWW i
eliminacioacute de PhACs en FBR
Valoritzacioacute de biomassa algal mitjanccedilant pretractament enzimagravetic i DA
Digestion time (days)
0 10 20 30 40 50
Meth
ane
yie
ld (
mL C
H4g
VS
)
0
50
100
150
200
250
Time (d) vs Microalgal control
Time (d) vs T control
Time (d) vs Cellulase
Time (d) vs Mix
Mix enzimagravetic Celmiddotlulasa
Biomassa microalgal + Control
Mix enzimagravetic 217 mL CH4g VS
Celmiddotlulasa 203 mL CH4g VS
Microalgues 188 mL CH4g VS
Mix enzimagravetic millora la produccioacute de metagrave
Brou fuacutengic + microalgues Control de brou fuacutengic
Lacasa + microalgues biomassa microalgal Control de lacasa
Brou fuacutengic 210 mL CH4
Lacasa 40 mL CH4
Produccioacute de biogas amb enzims no especiacutefics
Microalgues 38 mL CH4
Produccioacute de biogas amb enzims especiacutefics
Brou fuacutengic millora la produccioacute de metagrave
Projecte de colmiddotlaboracioacute entre el Consorci per a la Gestioacute de Residus del Valles Oriental i el grup de recerca Biorem UAB (2014SGR476) dins del
marc del programa de Doctorats Industrials de la Generalitat de Catalunya
Bioremediacioacute ldquoin siturdquo drsquoaquumliacutefers contaminats per compostos
organoclorats
Projecte de colmiddotlaboracioacute entre Litoclean i el grup de recerca Biorem UAB (2014SGR476) dins del marc del programa de Doctorats
Industrials de la Generalitat de Catalunya
Decloracioacute drsquoorganoclorats mitjanccedilant bacteris dehalorespiradors
1 Tecnologia consolidada amb centenars de casos drsquoaplicacioacute amb egravexit 2 Transformacioacute de productes organoclorats togravexics a innocus 3 Compatible amb altres megravetodes de remediacioacute 4 Disminucioacute del temps de remediacioacute de lrsquoaquumliacutefer i costos associats 5 Tecnologia meacutes econogravemica que tractaments fisico-quiacutemics 6 Potencialment pot eliminar els cloroalcans a concentracions le 0005 mgL 7 Percepcioacute social
PRINCIPALS AVANTATGES BIOREMEDIACIOacute
o Marc del projecte
Aplicacioacute de metodologies de Bioremediacioacute per via anaerogravebia en tres
emplaccedilaments afectats per la presencia de compostos organoclorats Cada un drsquoaquests tres emplaccedilaments constaragrave de les seguumlents fases
bull Fase 1 anagravelisis al laboratori a) Caracteritzacioacute de lrsquoemplaccedilament b) Assaig de laboratori Microcosmos
bull Fase 2 assaig in-situ
o Fase drsquoimplantacioacute A partir dels resultats obtinguts aplicacioacute de metodologia a lrsquoemplaccedilament estudiat per part de Litoclean
PCE TCE cis DCE
Caracteriacutestiques de lrsquoemplaccedilament
bull Emplaccedilament contaminat per un abocament controlat i finit de Percloretilegrave (PCE) en una parcelmiddotla amb activitat industrial
bull Respiren compostos orgagravenics clorats i els transformen a molegravecules menys clorades
bull Anaerobis estrictes bull Es poden trobar als aquumliacutefers contaminats bull El grup Biorem UAB (2014SGR476) disposa de diferents liacutenies de cultius de
bacteris decloradors amb capacitat per detoxificar un ampli ventall drsquoorganoclorats
bull Trueba-Santiso et al 2017 Sci
Total Environ 581-582 pp 640-
648
bull Mortan et al 2017 J Hazard
Mat In press
Dhg Dehalogenimonas
Dhc Dehalococcoides
Dhb Dehalobacterium
Diclorometagrave Agravecid acegravetic Agravecid fogravermic
+ Dhb
C C
H
H
H
H
Etegrave
C C
Cl
H
Cl
H
C C
H
Cl
Cl
H
C C
H
H
H
Cl
cis- i trans- DCE VC
Dhc Dhc
Dhc
C C
Cl
Cl
Cl
H
TCE
C C
C lC l
C l C l
P C E
Dhc
PCE
C
Cl
Cl
C
Cl
Cl
H H C
Cl
Cl
C
Cl
H
H H
1122-TeCA 112-TCA
Dhg Dhg
Abiogravetic
CC
HCl
HCl
HH
12-DCA
Dhg
12-DCA
Bacteris dehalorespiradors
Les poblacions bacterianes
autogravectones poden transformar els
contaminants fins a compostos innocus
Les condicions drsquoaquests aquumliacutefers soacuten adequades per
eliminar els compostos
organoclorats amb bacteris
dehalorespiradors
1 Anagravelisi dels paragravemetres
de camp
Bioestimulacioacute
2 Deteccioacute de lrsquoactivitat
decloradora
Atenuacioacute natural
monitoritzada
Bioaugmentacioacute Fase
2
Pregunta 1a Pregunta 2a
La poblacioacute bacteriana a lrsquoaquumliacutefer
eacutes suficient per completar el proceacutes de descontaminacioacute de forma natural
Pregunta 3a
Fase 1
Cultius anaerobis i anagravelisi de metabogravelits
Mostreig drsquoaigua del pou amb
sediments fins
Preparacioacute dels cultius en cambra
anaerogravebia
Incubacioacute dels cultius en cambra
climatitzada
Anagravelisi de metabogravelits per
cromatografia de gasos Mostres de
laquumliacutefer +
Substrat orgagravenic (candidats per
bioestimulacioacute)
1 Nomeacutes mostra 2 + Metanol i etanol 3 + Producte comercial 4 + Lactat
Concentracioacute de cloroetens
2 Deteccioacute de lrsquoactivitat decloradora
Fase 1
La biodegradacioacute eacutes completa (etegrave)
La bioestimulacioacute eacutes efectiva
La decloracioacute meacutes ragravepida eacutes amb lactat
PCE
TCE
cis- DCE
CV Etegrave
trans- DCE
0
5
10
15
20
25
30
35
0 50 100 150 200
Co
nce
ntr
atio
n (
microM
)
Day
0
2
4
6
8
10
0 50 100 150 200
Day
Mostra aigua nomeacutes (control)
Mostra aigua + etanol metanol
Mostra aigua + producte comercial
Mostra aigua + lactat
Resultats per a un pou
Cultius anaerobis i anagravelisi de metabogravelits
Fase 1
0
5
10
15
20
25
30
35
0 50 100 150 200Day
+ TCE
0
10
20
30
40
50
60
70
0 50 100 150 200
Day
+ TCE
2 Deteccioacute de lrsquoactivitat decloradora
TCE
cis-DCE
trans-DCE
Cloruro de vinilo Etileno
CC
Cl
Cl Cl
Cl
PCE
CC
Cl
H H
Cl
CC
H
ClH
Cl
CC
Cl
H
H
H
CC
H
H H
H
CC
Cl
Cl H
Cl
Deteccioacute i identificacioacute dels bacteris i enzims responsables de la degradacioacute completa
Tegravecniques moleculars (PCR)
Fase 1
Dehalobacter Desulforomonas
Sulfurospirillum Geobacter Desulfitobacterium
Desulfitobacterium
Dehalococcoides
pceA
tceA tceA bvcA
vcrA
2 Deteccioacute de lrsquoactivitat decloradora
Clorur de
vinil
Etegrave
Ma
rca
do
r
C+
Dh
c
Pou
C-
Dh
c
Assaig in situ per BIOESTIMULACIOacute
Fase 2
Injeccioacute i monitoritzacioacute bull Injeccioacute drsquoestimulant segons
conclusions de lrsquoassaig de laboratori (Lactat comercial) en les concentracions de diseny
bull Injeccioacute de traccedilador (fluoresceiumlna)
PCE TCE
cis-DCE
trans-DCE
CV Ethene 0
5
10
15
20
25
30
-1 19 39 59 79
Co
nce
ntr
atio
n (
mg
L)
Day
Chlorinated ethenes Lactate and fermenting products
Well PZ-1
Lactate Pyruvate
Acetate Formate
Potencial Redox
0
1
2
3
4
5
-1 19 39 59 79
Co
nce
ntr
atio
n (
mg
L)
Day
0
500
1000
1500
2000
2500
-1 19 39 59 79Day
0
10000
20000
30000
40000
50000
60000
70000
-1 19 39 59 79Day
-100
0
100
200
300
400
500
-1 19 39 59 79
OR
P (
mV
)
Day
PZ2
82
Chlorinated ethenes Lactate and fermenting products
Well PZ-2
Direct injection of lactate (MW-PZ2) Monitoring Wells PZ2 PZ1 PZ3 MW6 PZ22 PZ6 and ProfA
Conclusions de la Fase 2 (assaig in situ)
Els resultats de la Fase 1 soacuten vagravelids per decidir quin tractament de bioremediacioacute seguir a la Fase 2
El lactat estimula la degradacioacute
bull Augmenta la velocitat de decloracioacute bull Proporciona acetat i hidrogen als bacteris bull Consumeix lrsquooxigen present bull Disminueix el potencial redox
Es confirma la presegravencia de bacteris dehalorespiradors autogravectons i actius
Es detecta degradacioacute de PCE i transformacioacute a compostos menys clorats
A partir dels resultats obtinguts durant les dues fases es dissenyaragrave i es proposaragrave lrsquoexecucioacute drsquoun proceacutes de bioremediacioacute anaerogravebia estimulada aplicant la metodologia establerta
84
Gragravecies
Grup de recerca BioremUAB (teresavicentuabcat)
La enzima lacasa es uno de los principales
catalizadores de la biodegradacioacuten pero no el uacutenico
responsable
El hongo degrada casi todos los colorantes
(algunos si estan en concentraciones subtoacutexicas)
La monitorizacioacuten de la produccioacuten enzimaacutetica y
consumo de glucosa son buenos indicadores de la
actividad metaboacutelica del hongo hay que
suministrar nutrientes para mantener la actividad
enzimaacutetica
El hongo puede degradar metabolitos resultantes
de la degradacioacuten que el enzima lacasa no puede
degradar
Algunas conclusiones
Porque utilizar microorganismos y no enzimas
si es mucho mas facil dosificar enzimas
los efluentes a tratar (liacutequidos o soacutelidos) contienen
una mezcla muy compleja de contaminantes no
podemos optimizar ni el enzima ni las condiciones
es difiacutecil que un enzima pueda degradar todos los
contaminantes presentes
en muchos casos los enzimas solo realizan un paso
de la transformacioacuten y se pueden formar TPs toacutexicos
o no biodegradables
el microorganismo es un sistema multienzimaacutetico
2010 20151985 1990 1995 2000 2005
Cronograma de los trabajos publicados en relacioacuten a biodegradacioacuten de contaminantes por hongos en medio liacutequido
Contaminantes emergentes
Pesticidas (DDT amp DDE)
PCBs HAPs Disolventes clorados
AR de produccioacuten Aceite de oliva
AR de la induacutestria del papel
Retardantes de llama (Bromados)
Faacutermacos
Filtros solares UV
Deteccioacuten faacutermacos en medio ambient
Colorantes sinteacuteticos Explosivos
TNT y nitroglicerina
AR de la industria textil
ASPECTOS GENERALES
A que se llama contaminantes emergentes
Productos considerados contaminantes actualmente pero no en el pasado presentes de forma constante en el medio ambiente a bajas concentraciones provocando problemas en el ecosistema y pendientes de ser regulados en un futuro proacuteximo
Entre ellos se incluyen los faacutermacos drogas de abuso productos asociados a la higiene y cuidado corporal retardantes de llama plaguicidashellip Caracteriacutesticas
alto consumo acumulacioacuten en el medio y organismos potencial disruptor endocrino toxicidadhellip
DEGRADACIOacuteN DE CONTAMINANTES EMERGENTES
EDAR
Mezcla de ldquocontaminantes emergentesrdquo
metabolitos
substancias conjugadas
EXCRECIOacuteNVERTIDO
Retenidos en los lodos
inalterados
transformados
Mineralizados
Transformados
Inalterados
Presencia en aguas subterraneas superficiales y
sedimentos
Presencia en suelos
efluente
influente
DEGRADACIOacuteN DE CONTAMINANTES EMERGENTES
bull 2005 la mayoriacutea de estudios realizados se centran en ndash Puesta a punto de meacutetodos analiacuteticos
ndash Deteccioacuten en aguas superficiales y subterraacuteneas
ndash Deteccioacuten en sistemas de tratamiento convencionales (EDARs)
ndash Deteccioacuten en efluentes de hospitales
bull Algunos estudios de degradacioacuten por bacterias en efluentes
bull Escasos (ninguno) estudios de degradacioacuten en lodos
DEGRADACIOacuteN DE CONTAMINANTES EMERGENTES
HONGOS
Cual es el principal problema que presenta estudiar su degradacioacuten
Las bajas concentraciones en que se encuentran y el
hecho de estar en matrices muy complejas dificulta
su deteccioacuten y cuantificacioacuten
Aplicacioacuten en matrices liquidas y soacutelidas
Matrices liacutequidas
Aguas residuales de hospital
Aguas residuales de la Vila Universitaria
Concentrado de un proceso de membranas
Aguas de un hospital veterinario
Matrices solidas
Lodos de depuradoras urbanas
Lodos de reactor MBR
37 Verlicchi et al J hydrology 2010 also WST 2010
erythromycin (antibiotic)
Iopromide (ICM)
ifosfamide (cytostatic)
Ibuprofen (analgesic)
Glucose
Therapeutic classes contrast media (ICM) heavy metals in a hospital effluentndash Comparison with an urban effluent
Hospital effluent Mean value
Urban effluent Mean value
Degradacioacuten de faacutermacos modelo e identificacioacuten de productos de transformacioacuten en condiciones esteacuteriles
Nos permite demostrar que el hongo es
el responsable de la degradacioacuten
Tratamiento de efluentes reales en condiciones no esteacuteriles Cuantificacioacuten de la eliminacioacuten de faacutermacos y ecotoxicidad
Tratamiento de efluentes por hongos Degradacioacuten de faacutermacos
38
EXPERIMENTOS IN VIVO PARA CUANTIFICAR DEGRADACIOacuteN
EXPERIMENTOS PARA DETERMINAR EL PAPEL DE LOS ENZIMAS
- In vitro Lacasa comercial
- In vivo Inhibidores del citocrom P450 (1-aminobenzotriazole)
ESTUDIO DE LA TOXICIDAD (Microtox regTest )
- Bacteria bioluminescente V ficheri
- EC50 a los 15 min Concentracioacuten que disminuye la luz emitida por la bacteria al 50
- Cuanto mas alta sea la EC50 menor es la toxicidad
ANAgraveLISIS DE FAgraveRMACOS EXTRACCIOacuteN EN FASE SOacuteLIDA i HPLC
IDENTIFICACIOacuteN DE SUBPRODUCTOS Servei RMN-UAB
(Medio + contaminante) (Medio + contaminante+ hongo inactivado)
Adsorcioacuten Degradacioacuten miacutenima
DEGRADACIOacuteN DE FAacuteRMACOS INDIVIDUALES
EC50
50
Cultiu en placa
Inoculacioacute dels Erlenmeyers
per a lrsquoobtencioacute de miceliObtencioacute del miceli
Homogeneiumltzacioacute amb NaCl 08 11 (vv)
Solucioacute stock de miceli
Inoculacioacute dels Erlenmeyers per lrsquoobtencioacute de pegravelmiddotletsObtencioacute de pegravelmiddotlets
Solucioacute stock de pegravelmiddotlets
7 dies6 dies
5 dies
inogravecul
Inoculacioacute del reactor
Cultiu en placa
Inoculacioacute dels Erlenmeyers
per a lrsquoobtencioacute de miceliObtencioacute del miceli
Homogeneiumltzacioacute amb NaCl 08 11 (vv)
Solucioacute stock de miceli
Inoculacioacute dels Erlenmeyers per lrsquoobtencioacute de pegravelmiddotletsObtencioacute de pegravelmiddotlets
Solucioacute stock de pegravelmiddotlets
7 dies6 dies
5 dies
inogravecul
Inoculacioacute del reactor
Cultiu en placa
Inoculacioacute dels Erlenmeyers
per a lrsquoobtencioacute de miceliObtencioacute del miceli
Homogeneiumltzacioacute amb NaCl 08 11 (vv)
Solucioacute stock de miceli
Inoculacioacute dels Erlenmeyers per lrsquoobtencioacute de pegravelmiddotletsObtencioacute de pegravelmiddotlets
Solucioacute stock de pegravelmiddotlets
7 dies6 dies
5 dies
inogravecul
Inoculacioacute del reactor
Cultiu en placa
Inoculacioacute dels Erlenmeyers
per a lrsquoobtencioacute de miceliObtencioacute del miceli
Homogeneiumltzacioacute amb NaCl 08 11 (vv)
Solucioacute stock de miceli
Inoculacioacute dels Erlenmeyers per lrsquoobtencioacute de pegravelmiddotletsObtencioacute de pegravelmiddotlets
Solucioacute stock de pegravelmiddotlets
7 dies6 dies
5 dies
inogravecul
Inoculacioacute del reactor
Cultiu en placa
Inoculacioacute dels Erlenmeyers
per a lrsquoobtencioacute de miceliObtencioacute del miceli
Homogeneiumltzacioacute amb NaCl 08 11 (vv)
Solucioacute stock de miceli
Inoculacioacute dels Erlenmeyers per lrsquoobtencioacute de pegravelmiddotletsObtencioacute de pegravelmiddotlets
Solucioacute stock de pegravelmiddotlets
7 dies6 dies
5 dies
inogravecul
Inoculacioacute del reactor
Cultiu en placa
Inoculacioacute dels Erlenmeyers
per a lrsquoobtencioacute de miceliObtencioacute del miceli
Homogeneiumltzacioacute amb NaCl 08 11 (vv)
Solucioacute stock de miceli
Inoculacioacute dels Erlenmeyers per lrsquoobtencioacute de pegravelmiddotletsObtencioacute de pegravelmiddotlets
Solucioacute stock de pegravelmiddotlets
7 dies6 dies
5 dies
inogravecul
Inoculacioacute del reactor
Control abioacutetico Control inactivado Experimental (Medio + contaminante+hongo activo)
Idaea-CSIC ICRA
Ketoprofeno
Eliminacioacute del 100
Metabolits hidroxilats
Perfil de concentracioacute de subproductes del ketoprofen
DEGRADACIOacuteN DE FAacuteRMACOS MODELO
IOPROMIDE degradation in Erlenmeyer flasks by
T versicolor pellets Time course degradation of Iopromide
added at approximately 12 mg L-1 Symbols non-inoculated controls ()
experimental cultures () heat-killed
controls () glucose () and laccase
activity (loz)
62 degradation is
observed after 7days of
exposure and remains
constant until the end of
the experiment
Toxicity by Microtox bioassay
Time EC50 ()
Non-biotic control 2
15min 2
8h 1
1d 43
4d 66
7d 87
12d 110
High toxicity at initial time
(EC50 2) Toxicity decreases
over time
Gros et al 2014 Water Research
Degradacioacuten de farmacos en aguas residuales
en bioreactor
CONDITIONS
Sterile effluent
No sterile
Batch
Continuous
Nutrients addition
Non-nutrients addition
Fluidized bed bioreactors 15
and 10 L
Air pulses
T versicolor in form of pellets
pH (45) and temperature (25ordmC)
control
MONITORING
Pharmaceuticals degradation
Acute toxicity (Microtox)
Laccase glucose etc
101
1-ep
oxyC
BZ
2-Hyd
roxy
CBZ
Cipro
floxa
cin
50
100
150
200
250
Inicial
15 min
6 h
1 d
2 d
5 d
8 d
Cef
alex
in
Ibup
rofe
n
Aceta
minop
hen
Azitro
micin
1
2
3
4
Ketop
rofe
n
Propr
anolol
Cita
lopr
am
Car
bamaz
epine
Acridon
e
Con
cen
tracioacute
(micro
g L
-1)
000
003
006
009
012
RESULTADOS AGUAS RESIDUALES URBANAS (Vila Universitaria de la UAB)
Tratamiento no esteril en batch
Eliminacioacuten completa del 70 de los faacutermacos detectados
Inicial
15 min
6 h
1 d
2 d
5 d
8 d
TRATAMIENTO DE EFLUENTES
Comparacioacuten de la eliminacioacuten de los faacutermacos por el
hongo versus lodos activados (bibliografia)
Grup Fagravermac Concentracioacute
(microg L-1)
Eliminacioacute estegraveril
()
Eliminacioacute no estegraveril
()
Eliminacioacute per llots activats
() Analgegravesics Acetaminofen 387 100 100 82-99
Ibuprofen 1261 100 100 82-99 Ketoprofen lt048 35 100 lt50 Codeina 002 100 - lt82 Antibiogravetics Azitromicin 431 - 100 lt40
Ciprofloxacin 8471 - 35 50-96 (adsorcioacute) Cefalexin 059 - -51 96 β-blockers Propanolol 006 - 100 59-70 Psiquiatrics Carbamazepina 07 -37 Augmenta lt20 Augmenta
1011- epoxy CBZ 755 100 79 - 2-Hydroxy CBZ 1638 46 100 -
Acridone 101 100 Augmenta - Citalopram 01 100 100 -
RESULTADOS AGUAS RESIDUALES URBANAS
TRATAMIENTO DE EFLUENTES
Porcentajes de eliminacioacuten superiores en el tratamiento por hongos
Problema cuantificacioacuten inicial de carbamazepina conjugacioacuten
Ace
tam
inop
hen
Ibup
rofen
Ket
opro
fen
Nap
roxe
n
Salicylic a
cid
Cod
eine
Phe
nazo
ne
Dex
amet
haso
ne
Diclofena
c
Piro
xica
m
Co
nce
ntr
atio
n (
microg
L-1
)
00
05
10
15
20
25
30
500
1000
1500
Initial
30 min
5 h
1 d
2 d
5 d
8 d
50
Tratamiento no esteacuteril Analgeacutesicos
RESULTADOS AGUAS RESIDUALES DE HOSPITAL
TRATAMIENTO DE EFLUENTES
46
Cipro
floxa
cin
Oflo
xacin
Clarit
hrom
ycin
Sulfam
etho
xazo
le
Azith
rom
ycin
Met
ronida
zole
Met
ronida
zole-O
H
Trim
etho
prim
Dim
etrid
azole
Ron
idaz
ole
Co
nce
ntr
atio
n (
microg
L-1
)
00
05
10
15
20
25
30
35
40
100
150
200
250
Initial
30 min
5 h
1 d
2 d
5 d
8 d
RESULTADOS AGUAS RESIDUALES DE HOSPITAL
Tratamiento no esteacuteril Antibioacuteticos
TRATAMIENTO DE EFLUENTES
101
1-ep
oxy
CBZ
2-Hyd
roxy
CBZ
Car
bam
azep
ine
Acr
idon
e
Lora
zepa
m
Cita
lopr
am
Ven
lafaxine
Pra
vast
atin
Olanz
apine
Ser
tralin
e
Fluox
etine
Par
oxet
ine
Co
nce
ntr
atio
n (
microg
L-1
)
000
025
050
075
100
400800
120016002000
Initial
30 min
5 h
1 d
2 d
5 d
8 d
RESULTADOS AGUAS RESIDUALES DE HOSPITAL
Tratamiento no esteacuteril Faacutermacos de uso psiquiaacutetrico
TRATAMIENTO DE EFLUENTES
Ben
zotri
azole
OP2E
O
Eth
ylpa
rabe
n
Pro
pylpar
aben
BPA
OP
Con
cen
tration
(micro
g L
-1)
0
2
4
6
8
10
20
30
40
50
60
RESULTADOS AGUAS RESIDUALES DE HOSPITAL
Tratamiento no esteacuteril Compuestos disruptores endocrinos
70 eliminacioacute
TRATAMIENTO DE EFLUENTES
Famiacutelia faacutermacos Tratamiento esteacuteril Tratamiento no esteacuteril
Carga inicial (microg)
Eliminacioacuten ()
Carga inicial (microg)
Eliminacioacute ()
Analgegravesics 1475 180 993 1511 179 988 Antibiogravetics 569 69 861 239 28 908 Cafeiumlna 757 92 79 1490 177 384 EDC 124 15 813 704 84 744 Iopromida 1046 128 755 4197 498 340 Altres fagravermacs 557 68 862 177 21 863 Psiquiagravetrics 3658 447 937 108 13 954 Cantidad total 8185 100 832 8427 100 533
Tratamiento adecuado para degradar faacutermacos en efluents de hospital
Siguiente objetivo Tratamiento en continuo de efluentes
RESULTADOS AGUAS RESIDUALES DE HOSPITAL
TRATAMIENTO DE EFLUENTES
Fungal inoculated (I)
34 Non-sterile continuous treatments of ROC and VHW
Non-inoculated (NI)
Non-sterile continuous
treatments of real effluents
VHW treatment
(
) Glucose concentration
(
) COD
(
) Laccase activity
(darr) Fungal biomass partial renovation
(mdash) Glucose addition rate
2 HRT studied
Decrease in laccase activity even with partial biomass renovation
Fungal inoculated (I)
Casas et al 2013 Env Technol 34 113
Glucose 026 g g DCW d
Ammonium 12 mg g DCW d
No glucose accumulation
Need for nutrients
Previous studies in synthetic
media and sterile conditions
CRT
Blaacutenquez et al 2006 Water Res 40 1650
CRT 21 days
13 biomass renovation every 7 days
CRT of 15 days
34 Non-sterile continuous treatments of ROC and VHW
Marina Badia Fabregat December 5th 2014 PhD Thesis
Que es lo que sucede
Se muere el hongo aunque estamos renovando la
biomasa no hay suficiente hongo
No hay degradacioacuten
52
Marina Badia Fabregat December 5th 2014 PhD Thesis
VHW treatment (2)
34 Non-sterile continuous treatments of ROC and VHW
NH4+ addition
PhACs removal
Fungal inoculated (I)
Non-inoculated (NI)
(
) Wastewater (Influent)
(
) Reactor effluent
The analyses have
been performed by
34 Non-sterile continuous treatments of ROC and VHW
Microbial community assessment (DGGE)
Marina Badia Fabregat December 5th 2014 PhD Thesis
Time
34 Non-sterile continuous treatments of ROC and VHW
Trametes versicolor
Candida spp
Fusarium solani
Unknown
T versicolor survived until the end of the treatment
laccase activity is not a good indicator
ESCENARIOS DE GESTIOacuteN DE EFLUENTES DE HOSPITAL
EDAR
No eliminacioacuten
de faacutermacos
Dilucioacuten en
el efluente
urbano
Aguas
urbanas
Fong
No eliminacioacuten
de DQO
Hongo Aguas
urbanas
EDAR
HOSPITAL
Srsquoha comprovat la capacitat de T versicolor per degradar fagravermacs
Badiacutea-Fabregat et al 2014 Rodriacuteguez-Rodriacuteguez et al 2014 Cruz-Moratoacute et al 2013
Tractament en continu drsquoHWW amb T versicolor en reactor
Inconvenients al tractament drsquo
aiguumles drsquohospitals reals
- Necessitat drsquoaddicionar nutrients - Competegravencia amb bacteris
Possibles solucions Estrategravegies
- Pretractament de lrsquoefluent - Altres configuracions de reactors - Canvi en la font de carboni
Posada a punt del sistema TRH Relacioacute QRQL
Tractament en continu drsquoHWW amb T versicolor en reactor
Alternativa filtre percolador amb T versicolor pre-crescut sobre fusta
1 2 3
4
5
6
7
1 Tanc drsquoalimentacioacute 2 Tanc de mescla 3 Tanc drsquoeluents de
sortida 4 Bomba de recirculacioacute 5 Bioreactor 6 Entrada drsquoaire 7 Controlador de pH
TRH 3d
QL
QR
QL
Tractament en continu drsquoHWW amb T versicolor en reactor
Alternativa filtre percolador amb T versicolor pre-crescut sobre fusta
Desenvolupament processos
Efluent hospital
real (HWW)
Aiguumles residuals urbanes
(UWW)
Trametes versicolor
T versicolor crescut sobre fusta
Filtre percolador amb T versicolor crescut sobre fusta
Microalgues Degradacioacute a
escala Erlenmeyer Fotobioreactor FBR
Degradacioacute drsquohormones i fagravermacs per microalgues
bull Degradacioacute drsquohormones del digestat drsquoun DA dopat amb E2 i EE2 amb les algues S capricornutum i C reinhardtii creixement i degradacioacute
No efecte togravexic de les hormones sobre les algues
Utilitzacioacute de digestat de llots per creixer
S capricornutum
S capricornutum
Selenastrum
capricornutum
Chlamydomonas
reinhardtii
E2 () EE2 () E2 () EE2 ()
24h 7d 24
h
7d 24h 7d 24
h
7d
B 47 88 30 60 89 100 26 100
C 2 46 0 41 27 86 6 71
G 91 100 27 95 98 100 28 76
Degradacioacute drsquohormones i fagravermacs per microalgues
bull Identificacioacute productes de degradacioacute drsquoE2 i EE2
bull Es detecten diferents productes de degradacioacute drsquoE2 i EE2 bull Majoritagraveriament productes de fotodegradacioacute bull Alguns directament relacionats amb la biodegradacioacute per part de les algues
E2 TP1 EE2 TP2
OH
HO
O
OH
HO
OH
Toilet sewage
1st settler (1m3)
2nd settler (1m3)
Wastewater pump
Wastewater PBR inlet
1
2
3
4
5
Algaebacteria consortia
Fotobioreactor de tractament
drsquo UrbanWW despres de
decantacioacute
Volum 1000L
Semiobert
Tubs plastic transparent
Tractament drsquoUrbanWW i eliminacioacute de PhACs en FBR
100L aigua del llac
Can Borrell Lake (StCugat)
900L U WW
Plagrave drsquooperacioacute del FBR
Tractament drsquoUWW i eliminacioacute de PhACs en FBR
Estat Estacionari - PhACs - Biodiversitat
303 mgL
265 mgL
155 mgL
Irradiacioacute solar darr Temperatura darr
TSSdarr Biomassa
pH augmenta amb lrsquoactivitat fotosintegravetica (consum CO2)
pH disminueix a la nit amb la respiracioacute
Tractament drsquoUWW i eliminacioacute de PhACs en FBR
pH
Entrada - COD=365 mgL - N-NH4
+=79 mgL - PT=17 mgL
COD N-NH4
+
PT
Paragravemetre Periacuteode I Periacuteode II Periacuteode III
DQO () 83 61 41
N-NH4+ () 86 99 80
PT () 54 89 75
Eliminacioacute de nutrients
Tractament drsquoUWW i eliminacioacute de PhACs en FBR
67
Napro
xen
Ibupro
fen
Aceta
min
ophen
Salic
ylic
acid
Keto
pro
fen
Azithro
myc
in
Cip
rofloxacin
Ofloxacin
Ery
thro
myc
in
Hyd
rochlo
roth
iazid
e
Furo
sem
ide
Codein
e
Lora
zepam
Ate
nolo
l
Dilt
iazem
Alp
razola
m
Paro
xetine
Co
nce
ntr
atio
n (
ngL
)
0
2000
4000
6000
8000
10000
12000
24000
30000
36000
42000
48000
54000
60000
Outlet
Inlet
Napro
xe
n
Ibupro
fen
Ace
tam
inophen
Salic
ylic
acid
Keto
pro
fen
Azithro
myc
in
Cip
rofloxa
cin
Ofloxa
cin
Ery
thro
myc
in
Hyd
roch
loro
thia
zid
e
Furo
se
mid
e
Codein
e
Lora
zepam
Ate
nolo
l
Dilt
iazem
Alp
razola
m
Paro
xe
tine
Concentr
ation (
ngL
)
0
2000
4000
6000
8000
10000
12000
24000
30000
36000
42000
48000
54000
60000
Outlet
Inlet
Antiinflamatoris Eliminacioacute gt85
Antibiogravetics Eliminacioacute gt 67
Antidepressius Eliminacioacute gt87
β-bloquejants Eliminacioacute gt86
Altres (ngL) Diuregravetics gt44 Bloquejants de canal lent gt72
Concentratioacute PhACs entrada
Concentratioacute PhACs sortida
TRH=8 d Estat estacionari
TRH=12 d Estat estacionari
48-54 μgL
24-54 μgL
4-10 μgL
2-4 μgL
4-6 μgL
ngL
ngL
8-10 μgL
4-10 μgL
ngL
ngL
PhACs
Tractament drsquoUWW i
eliminacioacute de PhACs en FBR
Valoritzacioacute de biomassa algal mitjanccedilant pretractament enzimagravetic i DA
Digestion time (days)
0 10 20 30 40 50
Meth
ane
yie
ld (
mL C
H4g
VS
)
0
50
100
150
200
250
Time (d) vs Microalgal control
Time (d) vs T control
Time (d) vs Cellulase
Time (d) vs Mix
Mix enzimagravetic Celmiddotlulasa
Biomassa microalgal + Control
Mix enzimagravetic 217 mL CH4g VS
Celmiddotlulasa 203 mL CH4g VS
Microalgues 188 mL CH4g VS
Mix enzimagravetic millora la produccioacute de metagrave
Brou fuacutengic + microalgues Control de brou fuacutengic
Lacasa + microalgues biomassa microalgal Control de lacasa
Brou fuacutengic 210 mL CH4
Lacasa 40 mL CH4
Produccioacute de biogas amb enzims no especiacutefics
Microalgues 38 mL CH4
Produccioacute de biogas amb enzims especiacutefics
Brou fuacutengic millora la produccioacute de metagrave
Projecte de colmiddotlaboracioacute entre el Consorci per a la Gestioacute de Residus del Valles Oriental i el grup de recerca Biorem UAB (2014SGR476) dins del
marc del programa de Doctorats Industrials de la Generalitat de Catalunya
Bioremediacioacute ldquoin siturdquo drsquoaquumliacutefers contaminats per compostos
organoclorats
Projecte de colmiddotlaboracioacute entre Litoclean i el grup de recerca Biorem UAB (2014SGR476) dins del marc del programa de Doctorats
Industrials de la Generalitat de Catalunya
Decloracioacute drsquoorganoclorats mitjanccedilant bacteris dehalorespiradors
1 Tecnologia consolidada amb centenars de casos drsquoaplicacioacute amb egravexit 2 Transformacioacute de productes organoclorats togravexics a innocus 3 Compatible amb altres megravetodes de remediacioacute 4 Disminucioacute del temps de remediacioacute de lrsquoaquumliacutefer i costos associats 5 Tecnologia meacutes econogravemica que tractaments fisico-quiacutemics 6 Potencialment pot eliminar els cloroalcans a concentracions le 0005 mgL 7 Percepcioacute social
PRINCIPALS AVANTATGES BIOREMEDIACIOacute
o Marc del projecte
Aplicacioacute de metodologies de Bioremediacioacute per via anaerogravebia en tres
emplaccedilaments afectats per la presencia de compostos organoclorats Cada un drsquoaquests tres emplaccedilaments constaragrave de les seguumlents fases
bull Fase 1 anagravelisis al laboratori a) Caracteritzacioacute de lrsquoemplaccedilament b) Assaig de laboratori Microcosmos
bull Fase 2 assaig in-situ
o Fase drsquoimplantacioacute A partir dels resultats obtinguts aplicacioacute de metodologia a lrsquoemplaccedilament estudiat per part de Litoclean
PCE TCE cis DCE
Caracteriacutestiques de lrsquoemplaccedilament
bull Emplaccedilament contaminat per un abocament controlat i finit de Percloretilegrave (PCE) en una parcelmiddotla amb activitat industrial
bull Respiren compostos orgagravenics clorats i els transformen a molegravecules menys clorades
bull Anaerobis estrictes bull Es poden trobar als aquumliacutefers contaminats bull El grup Biorem UAB (2014SGR476) disposa de diferents liacutenies de cultius de
bacteris decloradors amb capacitat per detoxificar un ampli ventall drsquoorganoclorats
bull Trueba-Santiso et al 2017 Sci
Total Environ 581-582 pp 640-
648
bull Mortan et al 2017 J Hazard
Mat In press
Dhg Dehalogenimonas
Dhc Dehalococcoides
Dhb Dehalobacterium
Diclorometagrave Agravecid acegravetic Agravecid fogravermic
+ Dhb
C C
H
H
H
H
Etegrave
C C
Cl
H
Cl
H
C C
H
Cl
Cl
H
C C
H
H
H
Cl
cis- i trans- DCE VC
Dhc Dhc
Dhc
C C
Cl
Cl
Cl
H
TCE
C C
C lC l
C l C l
P C E
Dhc
PCE
C
Cl
Cl
C
Cl
Cl
H H C
Cl
Cl
C
Cl
H
H H
1122-TeCA 112-TCA
Dhg Dhg
Abiogravetic
CC
HCl
HCl
HH
12-DCA
Dhg
12-DCA
Bacteris dehalorespiradors
Les poblacions bacterianes
autogravectones poden transformar els
contaminants fins a compostos innocus
Les condicions drsquoaquests aquumliacutefers soacuten adequades per
eliminar els compostos
organoclorats amb bacteris
dehalorespiradors
1 Anagravelisi dels paragravemetres
de camp
Bioestimulacioacute
2 Deteccioacute de lrsquoactivitat
decloradora
Atenuacioacute natural
monitoritzada
Bioaugmentacioacute Fase
2
Pregunta 1a Pregunta 2a
La poblacioacute bacteriana a lrsquoaquumliacutefer
eacutes suficient per completar el proceacutes de descontaminacioacute de forma natural
Pregunta 3a
Fase 1
Cultius anaerobis i anagravelisi de metabogravelits
Mostreig drsquoaigua del pou amb
sediments fins
Preparacioacute dels cultius en cambra
anaerogravebia
Incubacioacute dels cultius en cambra
climatitzada
Anagravelisi de metabogravelits per
cromatografia de gasos Mostres de
laquumliacutefer +
Substrat orgagravenic (candidats per
bioestimulacioacute)
1 Nomeacutes mostra 2 + Metanol i etanol 3 + Producte comercial 4 + Lactat
Concentracioacute de cloroetens
2 Deteccioacute de lrsquoactivitat decloradora
Fase 1
La biodegradacioacute eacutes completa (etegrave)
La bioestimulacioacute eacutes efectiva
La decloracioacute meacutes ragravepida eacutes amb lactat
PCE
TCE
cis- DCE
CV Etegrave
trans- DCE
0
5
10
15
20
25
30
35
0 50 100 150 200
Co
nce
ntr
atio
n (
microM
)
Day
0
2
4
6
8
10
0 50 100 150 200
Day
Mostra aigua nomeacutes (control)
Mostra aigua + etanol metanol
Mostra aigua + producte comercial
Mostra aigua + lactat
Resultats per a un pou
Cultius anaerobis i anagravelisi de metabogravelits
Fase 1
0
5
10
15
20
25
30
35
0 50 100 150 200Day
+ TCE
0
10
20
30
40
50
60
70
0 50 100 150 200
Day
+ TCE
2 Deteccioacute de lrsquoactivitat decloradora
TCE
cis-DCE
trans-DCE
Cloruro de vinilo Etileno
CC
Cl
Cl Cl
Cl
PCE
CC
Cl
H H
Cl
CC
H
ClH
Cl
CC
Cl
H
H
H
CC
H
H H
H
CC
Cl
Cl H
Cl
Deteccioacute i identificacioacute dels bacteris i enzims responsables de la degradacioacute completa
Tegravecniques moleculars (PCR)
Fase 1
Dehalobacter Desulforomonas
Sulfurospirillum Geobacter Desulfitobacterium
Desulfitobacterium
Dehalococcoides
pceA
tceA tceA bvcA
vcrA
2 Deteccioacute de lrsquoactivitat decloradora
Clorur de
vinil
Etegrave
Ma
rca
do
r
C+
Dh
c
Pou
C-
Dh
c
Assaig in situ per BIOESTIMULACIOacute
Fase 2
Injeccioacute i monitoritzacioacute bull Injeccioacute drsquoestimulant segons
conclusions de lrsquoassaig de laboratori (Lactat comercial) en les concentracions de diseny
bull Injeccioacute de traccedilador (fluoresceiumlna)
PCE TCE
cis-DCE
trans-DCE
CV Ethene 0
5
10
15
20
25
30
-1 19 39 59 79
Co
nce
ntr
atio
n (
mg
L)
Day
Chlorinated ethenes Lactate and fermenting products
Well PZ-1
Lactate Pyruvate
Acetate Formate
Potencial Redox
0
1
2
3
4
5
-1 19 39 59 79
Co
nce
ntr
atio
n (
mg
L)
Day
0
500
1000
1500
2000
2500
-1 19 39 59 79Day
0
10000
20000
30000
40000
50000
60000
70000
-1 19 39 59 79Day
-100
0
100
200
300
400
500
-1 19 39 59 79
OR
P (
mV
)
Day
PZ2
82
Chlorinated ethenes Lactate and fermenting products
Well PZ-2
Direct injection of lactate (MW-PZ2) Monitoring Wells PZ2 PZ1 PZ3 MW6 PZ22 PZ6 and ProfA
Conclusions de la Fase 2 (assaig in situ)
Els resultats de la Fase 1 soacuten vagravelids per decidir quin tractament de bioremediacioacute seguir a la Fase 2
El lactat estimula la degradacioacute
bull Augmenta la velocitat de decloracioacute bull Proporciona acetat i hidrogen als bacteris bull Consumeix lrsquooxigen present bull Disminueix el potencial redox
Es confirma la presegravencia de bacteris dehalorespiradors autogravectons i actius
Es detecta degradacioacute de PCE i transformacioacute a compostos menys clorats
A partir dels resultats obtinguts durant les dues fases es dissenyaragrave i es proposaragrave lrsquoexecucioacute drsquoun proceacutes de bioremediacioacute anaerogravebia estimulada aplicant la metodologia establerta
84
Gragravecies
Grup de recerca BioremUAB (teresavicentuabcat)
Porque utilizar microorganismos y no enzimas
si es mucho mas facil dosificar enzimas
los efluentes a tratar (liacutequidos o soacutelidos) contienen
una mezcla muy compleja de contaminantes no
podemos optimizar ni el enzima ni las condiciones
es difiacutecil que un enzima pueda degradar todos los
contaminantes presentes
en muchos casos los enzimas solo realizan un paso
de la transformacioacuten y se pueden formar TPs toacutexicos
o no biodegradables
el microorganismo es un sistema multienzimaacutetico
2010 20151985 1990 1995 2000 2005
Cronograma de los trabajos publicados en relacioacuten a biodegradacioacuten de contaminantes por hongos en medio liacutequido
Contaminantes emergentes
Pesticidas (DDT amp DDE)
PCBs HAPs Disolventes clorados
AR de produccioacuten Aceite de oliva
AR de la induacutestria del papel
Retardantes de llama (Bromados)
Faacutermacos
Filtros solares UV
Deteccioacuten faacutermacos en medio ambient
Colorantes sinteacuteticos Explosivos
TNT y nitroglicerina
AR de la industria textil
ASPECTOS GENERALES
A que se llama contaminantes emergentes
Productos considerados contaminantes actualmente pero no en el pasado presentes de forma constante en el medio ambiente a bajas concentraciones provocando problemas en el ecosistema y pendientes de ser regulados en un futuro proacuteximo
Entre ellos se incluyen los faacutermacos drogas de abuso productos asociados a la higiene y cuidado corporal retardantes de llama plaguicidashellip Caracteriacutesticas
alto consumo acumulacioacuten en el medio y organismos potencial disruptor endocrino toxicidadhellip
DEGRADACIOacuteN DE CONTAMINANTES EMERGENTES
EDAR
Mezcla de ldquocontaminantes emergentesrdquo
metabolitos
substancias conjugadas
EXCRECIOacuteNVERTIDO
Retenidos en los lodos
inalterados
transformados
Mineralizados
Transformados
Inalterados
Presencia en aguas subterraneas superficiales y
sedimentos
Presencia en suelos
efluente
influente
DEGRADACIOacuteN DE CONTAMINANTES EMERGENTES
bull 2005 la mayoriacutea de estudios realizados se centran en ndash Puesta a punto de meacutetodos analiacuteticos
ndash Deteccioacuten en aguas superficiales y subterraacuteneas
ndash Deteccioacuten en sistemas de tratamiento convencionales (EDARs)
ndash Deteccioacuten en efluentes de hospitales
bull Algunos estudios de degradacioacuten por bacterias en efluentes
bull Escasos (ninguno) estudios de degradacioacuten en lodos
DEGRADACIOacuteN DE CONTAMINANTES EMERGENTES
HONGOS
Cual es el principal problema que presenta estudiar su degradacioacuten
Las bajas concentraciones en que se encuentran y el
hecho de estar en matrices muy complejas dificulta
su deteccioacuten y cuantificacioacuten
Aplicacioacuten en matrices liquidas y soacutelidas
Matrices liacutequidas
Aguas residuales de hospital
Aguas residuales de la Vila Universitaria
Concentrado de un proceso de membranas
Aguas de un hospital veterinario
Matrices solidas
Lodos de depuradoras urbanas
Lodos de reactor MBR
37 Verlicchi et al J hydrology 2010 also WST 2010
erythromycin (antibiotic)
Iopromide (ICM)
ifosfamide (cytostatic)
Ibuprofen (analgesic)
Glucose
Therapeutic classes contrast media (ICM) heavy metals in a hospital effluentndash Comparison with an urban effluent
Hospital effluent Mean value
Urban effluent Mean value
Degradacioacuten de faacutermacos modelo e identificacioacuten de productos de transformacioacuten en condiciones esteacuteriles
Nos permite demostrar que el hongo es
el responsable de la degradacioacuten
Tratamiento de efluentes reales en condiciones no esteacuteriles Cuantificacioacuten de la eliminacioacuten de faacutermacos y ecotoxicidad
Tratamiento de efluentes por hongos Degradacioacuten de faacutermacos
38
EXPERIMENTOS IN VIVO PARA CUANTIFICAR DEGRADACIOacuteN
EXPERIMENTOS PARA DETERMINAR EL PAPEL DE LOS ENZIMAS
- In vitro Lacasa comercial
- In vivo Inhibidores del citocrom P450 (1-aminobenzotriazole)
ESTUDIO DE LA TOXICIDAD (Microtox regTest )
- Bacteria bioluminescente V ficheri
- EC50 a los 15 min Concentracioacuten que disminuye la luz emitida por la bacteria al 50
- Cuanto mas alta sea la EC50 menor es la toxicidad
ANAgraveLISIS DE FAgraveRMACOS EXTRACCIOacuteN EN FASE SOacuteLIDA i HPLC
IDENTIFICACIOacuteN DE SUBPRODUCTOS Servei RMN-UAB
(Medio + contaminante) (Medio + contaminante+ hongo inactivado)
Adsorcioacuten Degradacioacuten miacutenima
DEGRADACIOacuteN DE FAacuteRMACOS INDIVIDUALES
EC50
50
Cultiu en placa
Inoculacioacute dels Erlenmeyers
per a lrsquoobtencioacute de miceliObtencioacute del miceli
Homogeneiumltzacioacute amb NaCl 08 11 (vv)
Solucioacute stock de miceli
Inoculacioacute dels Erlenmeyers per lrsquoobtencioacute de pegravelmiddotletsObtencioacute de pegravelmiddotlets
Solucioacute stock de pegravelmiddotlets
7 dies6 dies
5 dies
inogravecul
Inoculacioacute del reactor
Cultiu en placa
Inoculacioacute dels Erlenmeyers
per a lrsquoobtencioacute de miceliObtencioacute del miceli
Homogeneiumltzacioacute amb NaCl 08 11 (vv)
Solucioacute stock de miceli
Inoculacioacute dels Erlenmeyers per lrsquoobtencioacute de pegravelmiddotletsObtencioacute de pegravelmiddotlets
Solucioacute stock de pegravelmiddotlets
7 dies6 dies
5 dies
inogravecul
Inoculacioacute del reactor
Cultiu en placa
Inoculacioacute dels Erlenmeyers
per a lrsquoobtencioacute de miceliObtencioacute del miceli
Homogeneiumltzacioacute amb NaCl 08 11 (vv)
Solucioacute stock de miceli
Inoculacioacute dels Erlenmeyers per lrsquoobtencioacute de pegravelmiddotletsObtencioacute de pegravelmiddotlets
Solucioacute stock de pegravelmiddotlets
7 dies6 dies
5 dies
inogravecul
Inoculacioacute del reactor
Cultiu en placa
Inoculacioacute dels Erlenmeyers
per a lrsquoobtencioacute de miceliObtencioacute del miceli
Homogeneiumltzacioacute amb NaCl 08 11 (vv)
Solucioacute stock de miceli
Inoculacioacute dels Erlenmeyers per lrsquoobtencioacute de pegravelmiddotletsObtencioacute de pegravelmiddotlets
Solucioacute stock de pegravelmiddotlets
7 dies6 dies
5 dies
inogravecul
Inoculacioacute del reactor
Cultiu en placa
Inoculacioacute dels Erlenmeyers
per a lrsquoobtencioacute de miceliObtencioacute del miceli
Homogeneiumltzacioacute amb NaCl 08 11 (vv)
Solucioacute stock de miceli
Inoculacioacute dels Erlenmeyers per lrsquoobtencioacute de pegravelmiddotletsObtencioacute de pegravelmiddotlets
Solucioacute stock de pegravelmiddotlets
7 dies6 dies
5 dies
inogravecul
Inoculacioacute del reactor
Cultiu en placa
Inoculacioacute dels Erlenmeyers
per a lrsquoobtencioacute de miceliObtencioacute del miceli
Homogeneiumltzacioacute amb NaCl 08 11 (vv)
Solucioacute stock de miceli
Inoculacioacute dels Erlenmeyers per lrsquoobtencioacute de pegravelmiddotletsObtencioacute de pegravelmiddotlets
Solucioacute stock de pegravelmiddotlets
7 dies6 dies
5 dies
inogravecul
Inoculacioacute del reactor
Control abioacutetico Control inactivado Experimental (Medio + contaminante+hongo activo)
Idaea-CSIC ICRA
Ketoprofeno
Eliminacioacute del 100
Metabolits hidroxilats
Perfil de concentracioacute de subproductes del ketoprofen
DEGRADACIOacuteN DE FAacuteRMACOS MODELO
IOPROMIDE degradation in Erlenmeyer flasks by
T versicolor pellets Time course degradation of Iopromide
added at approximately 12 mg L-1 Symbols non-inoculated controls ()
experimental cultures () heat-killed
controls () glucose () and laccase
activity (loz)
62 degradation is
observed after 7days of
exposure and remains
constant until the end of
the experiment
Toxicity by Microtox bioassay
Time EC50 ()
Non-biotic control 2
15min 2
8h 1
1d 43
4d 66
7d 87
12d 110
High toxicity at initial time
(EC50 2) Toxicity decreases
over time
Gros et al 2014 Water Research
Degradacioacuten de farmacos en aguas residuales
en bioreactor
CONDITIONS
Sterile effluent
No sterile
Batch
Continuous
Nutrients addition
Non-nutrients addition
Fluidized bed bioreactors 15
and 10 L
Air pulses
T versicolor in form of pellets
pH (45) and temperature (25ordmC)
control
MONITORING
Pharmaceuticals degradation
Acute toxicity (Microtox)
Laccase glucose etc
101
1-ep
oxyC
BZ
2-Hyd
roxy
CBZ
Cipro
floxa
cin
50
100
150
200
250
Inicial
15 min
6 h
1 d
2 d
5 d
8 d
Cef
alex
in
Ibup
rofe
n
Aceta
minop
hen
Azitro
micin
1
2
3
4
Ketop
rofe
n
Propr
anolol
Cita
lopr
am
Car
bamaz
epine
Acridon
e
Con
cen
tracioacute
(micro
g L
-1)
000
003
006
009
012
RESULTADOS AGUAS RESIDUALES URBANAS (Vila Universitaria de la UAB)
Tratamiento no esteril en batch
Eliminacioacuten completa del 70 de los faacutermacos detectados
Inicial
15 min
6 h
1 d
2 d
5 d
8 d
TRATAMIENTO DE EFLUENTES
Comparacioacuten de la eliminacioacuten de los faacutermacos por el
hongo versus lodos activados (bibliografia)
Grup Fagravermac Concentracioacute
(microg L-1)
Eliminacioacute estegraveril
()
Eliminacioacute no estegraveril
()
Eliminacioacute per llots activats
() Analgegravesics Acetaminofen 387 100 100 82-99
Ibuprofen 1261 100 100 82-99 Ketoprofen lt048 35 100 lt50 Codeina 002 100 - lt82 Antibiogravetics Azitromicin 431 - 100 lt40
Ciprofloxacin 8471 - 35 50-96 (adsorcioacute) Cefalexin 059 - -51 96 β-blockers Propanolol 006 - 100 59-70 Psiquiatrics Carbamazepina 07 -37 Augmenta lt20 Augmenta
1011- epoxy CBZ 755 100 79 - 2-Hydroxy CBZ 1638 46 100 -
Acridone 101 100 Augmenta - Citalopram 01 100 100 -
RESULTADOS AGUAS RESIDUALES URBANAS
TRATAMIENTO DE EFLUENTES
Porcentajes de eliminacioacuten superiores en el tratamiento por hongos
Problema cuantificacioacuten inicial de carbamazepina conjugacioacuten
Ace
tam
inop
hen
Ibup
rofen
Ket
opro
fen
Nap
roxe
n
Salicylic a
cid
Cod
eine
Phe
nazo
ne
Dex
amet
haso
ne
Diclofena
c
Piro
xica
m
Co
nce
ntr
atio
n (
microg
L-1
)
00
05
10
15
20
25
30
500
1000
1500
Initial
30 min
5 h
1 d
2 d
5 d
8 d
50
Tratamiento no esteacuteril Analgeacutesicos
RESULTADOS AGUAS RESIDUALES DE HOSPITAL
TRATAMIENTO DE EFLUENTES
46
Cipro
floxa
cin
Oflo
xacin
Clarit
hrom
ycin
Sulfam
etho
xazo
le
Azith
rom
ycin
Met
ronida
zole
Met
ronida
zole-O
H
Trim
etho
prim
Dim
etrid
azole
Ron
idaz
ole
Co
nce
ntr
atio
n (
microg
L-1
)
00
05
10
15
20
25
30
35
40
100
150
200
250
Initial
30 min
5 h
1 d
2 d
5 d
8 d
RESULTADOS AGUAS RESIDUALES DE HOSPITAL
Tratamiento no esteacuteril Antibioacuteticos
TRATAMIENTO DE EFLUENTES
101
1-ep
oxy
CBZ
2-Hyd
roxy
CBZ
Car
bam
azep
ine
Acr
idon
e
Lora
zepa
m
Cita
lopr
am
Ven
lafaxine
Pra
vast
atin
Olanz
apine
Ser
tralin
e
Fluox
etine
Par
oxet
ine
Co
nce
ntr
atio
n (
microg
L-1
)
000
025
050
075
100
400800
120016002000
Initial
30 min
5 h
1 d
2 d
5 d
8 d
RESULTADOS AGUAS RESIDUALES DE HOSPITAL
Tratamiento no esteacuteril Faacutermacos de uso psiquiaacutetrico
TRATAMIENTO DE EFLUENTES
Ben
zotri
azole
OP2E
O
Eth
ylpa
rabe
n
Pro
pylpar
aben
BPA
OP
Con
cen
tration
(micro
g L
-1)
0
2
4
6
8
10
20
30
40
50
60
RESULTADOS AGUAS RESIDUALES DE HOSPITAL
Tratamiento no esteacuteril Compuestos disruptores endocrinos
70 eliminacioacute
TRATAMIENTO DE EFLUENTES
Famiacutelia faacutermacos Tratamiento esteacuteril Tratamiento no esteacuteril
Carga inicial (microg)
Eliminacioacuten ()
Carga inicial (microg)
Eliminacioacute ()
Analgegravesics 1475 180 993 1511 179 988 Antibiogravetics 569 69 861 239 28 908 Cafeiumlna 757 92 79 1490 177 384 EDC 124 15 813 704 84 744 Iopromida 1046 128 755 4197 498 340 Altres fagravermacs 557 68 862 177 21 863 Psiquiagravetrics 3658 447 937 108 13 954 Cantidad total 8185 100 832 8427 100 533
Tratamiento adecuado para degradar faacutermacos en efluents de hospital
Siguiente objetivo Tratamiento en continuo de efluentes
RESULTADOS AGUAS RESIDUALES DE HOSPITAL
TRATAMIENTO DE EFLUENTES
Fungal inoculated (I)
34 Non-sterile continuous treatments of ROC and VHW
Non-inoculated (NI)
Non-sterile continuous
treatments of real effluents
VHW treatment
(
) Glucose concentration
(
) COD
(
) Laccase activity
(darr) Fungal biomass partial renovation
(mdash) Glucose addition rate
2 HRT studied
Decrease in laccase activity even with partial biomass renovation
Fungal inoculated (I)
Casas et al 2013 Env Technol 34 113
Glucose 026 g g DCW d
Ammonium 12 mg g DCW d
No glucose accumulation
Need for nutrients
Previous studies in synthetic
media and sterile conditions
CRT
Blaacutenquez et al 2006 Water Res 40 1650
CRT 21 days
13 biomass renovation every 7 days
CRT of 15 days
34 Non-sterile continuous treatments of ROC and VHW
Marina Badia Fabregat December 5th 2014 PhD Thesis
Que es lo que sucede
Se muere el hongo aunque estamos renovando la
biomasa no hay suficiente hongo
No hay degradacioacuten
52
Marina Badia Fabregat December 5th 2014 PhD Thesis
VHW treatment (2)
34 Non-sterile continuous treatments of ROC and VHW
NH4+ addition
PhACs removal
Fungal inoculated (I)
Non-inoculated (NI)
(
) Wastewater (Influent)
(
) Reactor effluent
The analyses have
been performed by
34 Non-sterile continuous treatments of ROC and VHW
Microbial community assessment (DGGE)
Marina Badia Fabregat December 5th 2014 PhD Thesis
Time
34 Non-sterile continuous treatments of ROC and VHW
Trametes versicolor
Candida spp
Fusarium solani
Unknown
T versicolor survived until the end of the treatment
laccase activity is not a good indicator
ESCENARIOS DE GESTIOacuteN DE EFLUENTES DE HOSPITAL
EDAR
No eliminacioacuten
de faacutermacos
Dilucioacuten en
el efluente
urbano
Aguas
urbanas
Fong
No eliminacioacuten
de DQO
Hongo Aguas
urbanas
EDAR
HOSPITAL
Srsquoha comprovat la capacitat de T versicolor per degradar fagravermacs
Badiacutea-Fabregat et al 2014 Rodriacuteguez-Rodriacuteguez et al 2014 Cruz-Moratoacute et al 2013
Tractament en continu drsquoHWW amb T versicolor en reactor
Inconvenients al tractament drsquo
aiguumles drsquohospitals reals
- Necessitat drsquoaddicionar nutrients - Competegravencia amb bacteris
Possibles solucions Estrategravegies
- Pretractament de lrsquoefluent - Altres configuracions de reactors - Canvi en la font de carboni
Posada a punt del sistema TRH Relacioacute QRQL
Tractament en continu drsquoHWW amb T versicolor en reactor
Alternativa filtre percolador amb T versicolor pre-crescut sobre fusta
1 2 3
4
5
6
7
1 Tanc drsquoalimentacioacute 2 Tanc de mescla 3 Tanc drsquoeluents de
sortida 4 Bomba de recirculacioacute 5 Bioreactor 6 Entrada drsquoaire 7 Controlador de pH
TRH 3d
QL
QR
QL
Tractament en continu drsquoHWW amb T versicolor en reactor
Alternativa filtre percolador amb T versicolor pre-crescut sobre fusta
Desenvolupament processos
Efluent hospital
real (HWW)
Aiguumles residuals urbanes
(UWW)
Trametes versicolor
T versicolor crescut sobre fusta
Filtre percolador amb T versicolor crescut sobre fusta
Microalgues Degradacioacute a
escala Erlenmeyer Fotobioreactor FBR
Degradacioacute drsquohormones i fagravermacs per microalgues
bull Degradacioacute drsquohormones del digestat drsquoun DA dopat amb E2 i EE2 amb les algues S capricornutum i C reinhardtii creixement i degradacioacute
No efecte togravexic de les hormones sobre les algues
Utilitzacioacute de digestat de llots per creixer
S capricornutum
S capricornutum
Selenastrum
capricornutum
Chlamydomonas
reinhardtii
E2 () EE2 () E2 () EE2 ()
24h 7d 24
h
7d 24h 7d 24
h
7d
B 47 88 30 60 89 100 26 100
C 2 46 0 41 27 86 6 71
G 91 100 27 95 98 100 28 76
Degradacioacute drsquohormones i fagravermacs per microalgues
bull Identificacioacute productes de degradacioacute drsquoE2 i EE2
bull Es detecten diferents productes de degradacioacute drsquoE2 i EE2 bull Majoritagraveriament productes de fotodegradacioacute bull Alguns directament relacionats amb la biodegradacioacute per part de les algues
E2 TP1 EE2 TP2
OH
HO
O
OH
HO
OH
Toilet sewage
1st settler (1m3)
2nd settler (1m3)
Wastewater pump
Wastewater PBR inlet
1
2
3
4
5
Algaebacteria consortia
Fotobioreactor de tractament
drsquo UrbanWW despres de
decantacioacute
Volum 1000L
Semiobert
Tubs plastic transparent
Tractament drsquoUrbanWW i eliminacioacute de PhACs en FBR
100L aigua del llac
Can Borrell Lake (StCugat)
900L U WW
Plagrave drsquooperacioacute del FBR
Tractament drsquoUWW i eliminacioacute de PhACs en FBR
Estat Estacionari - PhACs - Biodiversitat
303 mgL
265 mgL
155 mgL
Irradiacioacute solar darr Temperatura darr
TSSdarr Biomassa
pH augmenta amb lrsquoactivitat fotosintegravetica (consum CO2)
pH disminueix a la nit amb la respiracioacute
Tractament drsquoUWW i eliminacioacute de PhACs en FBR
pH
Entrada - COD=365 mgL - N-NH4
+=79 mgL - PT=17 mgL
COD N-NH4
+
PT
Paragravemetre Periacuteode I Periacuteode II Periacuteode III
DQO () 83 61 41
N-NH4+ () 86 99 80
PT () 54 89 75
Eliminacioacute de nutrients
Tractament drsquoUWW i eliminacioacute de PhACs en FBR
67
Napro
xen
Ibupro
fen
Aceta
min
ophen
Salic
ylic
acid
Keto
pro
fen
Azithro
myc
in
Cip
rofloxacin
Ofloxacin
Ery
thro
myc
in
Hyd
rochlo
roth
iazid
e
Furo
sem
ide
Codein
e
Lora
zepam
Ate
nolo
l
Dilt
iazem
Alp
razola
m
Paro
xetine
Co
nce
ntr
atio
n (
ngL
)
0
2000
4000
6000
8000
10000
12000
24000
30000
36000
42000
48000
54000
60000
Outlet
Inlet
Napro
xe
n
Ibupro
fen
Ace
tam
inophen
Salic
ylic
acid
Keto
pro
fen
Azithro
myc
in
Cip
rofloxa
cin
Ofloxa
cin
Ery
thro
myc
in
Hyd
roch
loro
thia
zid
e
Furo
se
mid
e
Codein
e
Lora
zepam
Ate
nolo
l
Dilt
iazem
Alp
razola
m
Paro
xe
tine
Concentr
ation (
ngL
)
0
2000
4000
6000
8000
10000
12000
24000
30000
36000
42000
48000
54000
60000
Outlet
Inlet
Antiinflamatoris Eliminacioacute gt85
Antibiogravetics Eliminacioacute gt 67
Antidepressius Eliminacioacute gt87
β-bloquejants Eliminacioacute gt86
Altres (ngL) Diuregravetics gt44 Bloquejants de canal lent gt72
Concentratioacute PhACs entrada
Concentratioacute PhACs sortida
TRH=8 d Estat estacionari
TRH=12 d Estat estacionari
48-54 μgL
24-54 μgL
4-10 μgL
2-4 μgL
4-6 μgL
ngL
ngL
8-10 μgL
4-10 μgL
ngL
ngL
PhACs
Tractament drsquoUWW i
eliminacioacute de PhACs en FBR
Valoritzacioacute de biomassa algal mitjanccedilant pretractament enzimagravetic i DA
Digestion time (days)
0 10 20 30 40 50
Meth
ane
yie
ld (
mL C
H4g
VS
)
0
50
100
150
200
250
Time (d) vs Microalgal control
Time (d) vs T control
Time (d) vs Cellulase
Time (d) vs Mix
Mix enzimagravetic Celmiddotlulasa
Biomassa microalgal + Control
Mix enzimagravetic 217 mL CH4g VS
Celmiddotlulasa 203 mL CH4g VS
Microalgues 188 mL CH4g VS
Mix enzimagravetic millora la produccioacute de metagrave
Brou fuacutengic + microalgues Control de brou fuacutengic
Lacasa + microalgues biomassa microalgal Control de lacasa
Brou fuacutengic 210 mL CH4
Lacasa 40 mL CH4
Produccioacute de biogas amb enzims no especiacutefics
Microalgues 38 mL CH4
Produccioacute de biogas amb enzims especiacutefics
Brou fuacutengic millora la produccioacute de metagrave
Projecte de colmiddotlaboracioacute entre el Consorci per a la Gestioacute de Residus del Valles Oriental i el grup de recerca Biorem UAB (2014SGR476) dins del
marc del programa de Doctorats Industrials de la Generalitat de Catalunya
Bioremediacioacute ldquoin siturdquo drsquoaquumliacutefers contaminats per compostos
organoclorats
Projecte de colmiddotlaboracioacute entre Litoclean i el grup de recerca Biorem UAB (2014SGR476) dins del marc del programa de Doctorats
Industrials de la Generalitat de Catalunya
Decloracioacute drsquoorganoclorats mitjanccedilant bacteris dehalorespiradors
1 Tecnologia consolidada amb centenars de casos drsquoaplicacioacute amb egravexit 2 Transformacioacute de productes organoclorats togravexics a innocus 3 Compatible amb altres megravetodes de remediacioacute 4 Disminucioacute del temps de remediacioacute de lrsquoaquumliacutefer i costos associats 5 Tecnologia meacutes econogravemica que tractaments fisico-quiacutemics 6 Potencialment pot eliminar els cloroalcans a concentracions le 0005 mgL 7 Percepcioacute social
PRINCIPALS AVANTATGES BIOREMEDIACIOacute
o Marc del projecte
Aplicacioacute de metodologies de Bioremediacioacute per via anaerogravebia en tres
emplaccedilaments afectats per la presencia de compostos organoclorats Cada un drsquoaquests tres emplaccedilaments constaragrave de les seguumlents fases
bull Fase 1 anagravelisis al laboratori a) Caracteritzacioacute de lrsquoemplaccedilament b) Assaig de laboratori Microcosmos
bull Fase 2 assaig in-situ
o Fase drsquoimplantacioacute A partir dels resultats obtinguts aplicacioacute de metodologia a lrsquoemplaccedilament estudiat per part de Litoclean
PCE TCE cis DCE
Caracteriacutestiques de lrsquoemplaccedilament
bull Emplaccedilament contaminat per un abocament controlat i finit de Percloretilegrave (PCE) en una parcelmiddotla amb activitat industrial
bull Respiren compostos orgagravenics clorats i els transformen a molegravecules menys clorades
bull Anaerobis estrictes bull Es poden trobar als aquumliacutefers contaminats bull El grup Biorem UAB (2014SGR476) disposa de diferents liacutenies de cultius de
bacteris decloradors amb capacitat per detoxificar un ampli ventall drsquoorganoclorats
bull Trueba-Santiso et al 2017 Sci
Total Environ 581-582 pp 640-
648
bull Mortan et al 2017 J Hazard
Mat In press
Dhg Dehalogenimonas
Dhc Dehalococcoides
Dhb Dehalobacterium
Diclorometagrave Agravecid acegravetic Agravecid fogravermic
+ Dhb
C C
H
H
H
H
Etegrave
C C
Cl
H
Cl
H
C C
H
Cl
Cl
H
C C
H
H
H
Cl
cis- i trans- DCE VC
Dhc Dhc
Dhc
C C
Cl
Cl
Cl
H
TCE
C C
C lC l
C l C l
P C E
Dhc
PCE
C
Cl
Cl
C
Cl
Cl
H H C
Cl
Cl
C
Cl
H
H H
1122-TeCA 112-TCA
Dhg Dhg
Abiogravetic
CC
HCl
HCl
HH
12-DCA
Dhg
12-DCA
Bacteris dehalorespiradors
Les poblacions bacterianes
autogravectones poden transformar els
contaminants fins a compostos innocus
Les condicions drsquoaquests aquumliacutefers soacuten adequades per
eliminar els compostos
organoclorats amb bacteris
dehalorespiradors
1 Anagravelisi dels paragravemetres
de camp
Bioestimulacioacute
2 Deteccioacute de lrsquoactivitat
decloradora
Atenuacioacute natural
monitoritzada
Bioaugmentacioacute Fase
2
Pregunta 1a Pregunta 2a
La poblacioacute bacteriana a lrsquoaquumliacutefer
eacutes suficient per completar el proceacutes de descontaminacioacute de forma natural
Pregunta 3a
Fase 1
Cultius anaerobis i anagravelisi de metabogravelits
Mostreig drsquoaigua del pou amb
sediments fins
Preparacioacute dels cultius en cambra
anaerogravebia
Incubacioacute dels cultius en cambra
climatitzada
Anagravelisi de metabogravelits per
cromatografia de gasos Mostres de
laquumliacutefer +
Substrat orgagravenic (candidats per
bioestimulacioacute)
1 Nomeacutes mostra 2 + Metanol i etanol 3 + Producte comercial 4 + Lactat
Concentracioacute de cloroetens
2 Deteccioacute de lrsquoactivitat decloradora
Fase 1
La biodegradacioacute eacutes completa (etegrave)
La bioestimulacioacute eacutes efectiva
La decloracioacute meacutes ragravepida eacutes amb lactat
PCE
TCE
cis- DCE
CV Etegrave
trans- DCE
0
5
10
15
20
25
30
35
0 50 100 150 200
Co
nce
ntr
atio
n (
microM
)
Day
0
2
4
6
8
10
0 50 100 150 200
Day
Mostra aigua nomeacutes (control)
Mostra aigua + etanol metanol
Mostra aigua + producte comercial
Mostra aigua + lactat
Resultats per a un pou
Cultius anaerobis i anagravelisi de metabogravelits
Fase 1
0
5
10
15
20
25
30
35
0 50 100 150 200Day
+ TCE
0
10
20
30
40
50
60
70
0 50 100 150 200
Day
+ TCE
2 Deteccioacute de lrsquoactivitat decloradora
TCE
cis-DCE
trans-DCE
Cloruro de vinilo Etileno
CC
Cl
Cl Cl
Cl
PCE
CC
Cl
H H
Cl
CC
H
ClH
Cl
CC
Cl
H
H
H
CC
H
H H
H
CC
Cl
Cl H
Cl
Deteccioacute i identificacioacute dels bacteris i enzims responsables de la degradacioacute completa
Tegravecniques moleculars (PCR)
Fase 1
Dehalobacter Desulforomonas
Sulfurospirillum Geobacter Desulfitobacterium
Desulfitobacterium
Dehalococcoides
pceA
tceA tceA bvcA
vcrA
2 Deteccioacute de lrsquoactivitat decloradora
Clorur de
vinil
Etegrave
Ma
rca
do
r
C+
Dh
c
Pou
C-
Dh
c
Assaig in situ per BIOESTIMULACIOacute
Fase 2
Injeccioacute i monitoritzacioacute bull Injeccioacute drsquoestimulant segons
conclusions de lrsquoassaig de laboratori (Lactat comercial) en les concentracions de diseny
bull Injeccioacute de traccedilador (fluoresceiumlna)
PCE TCE
cis-DCE
trans-DCE
CV Ethene 0
5
10
15
20
25
30
-1 19 39 59 79
Co
nce
ntr
atio
n (
mg
L)
Day
Chlorinated ethenes Lactate and fermenting products
Well PZ-1
Lactate Pyruvate
Acetate Formate
Potencial Redox
0
1
2
3
4
5
-1 19 39 59 79
Co
nce
ntr
atio
n (
mg
L)
Day
0
500
1000
1500
2000
2500
-1 19 39 59 79Day
0
10000
20000
30000
40000
50000
60000
70000
-1 19 39 59 79Day
-100
0
100
200
300
400
500
-1 19 39 59 79
OR
P (
mV
)
Day
PZ2
82
Chlorinated ethenes Lactate and fermenting products
Well PZ-2
Direct injection of lactate (MW-PZ2) Monitoring Wells PZ2 PZ1 PZ3 MW6 PZ22 PZ6 and ProfA
Conclusions de la Fase 2 (assaig in situ)
Els resultats de la Fase 1 soacuten vagravelids per decidir quin tractament de bioremediacioacute seguir a la Fase 2
El lactat estimula la degradacioacute
bull Augmenta la velocitat de decloracioacute bull Proporciona acetat i hidrogen als bacteris bull Consumeix lrsquooxigen present bull Disminueix el potencial redox
Es confirma la presegravencia de bacteris dehalorespiradors autogravectons i actius
Es detecta degradacioacute de PCE i transformacioacute a compostos menys clorats
A partir dels resultats obtinguts durant les dues fases es dissenyaragrave i es proposaragrave lrsquoexecucioacute drsquoun proceacutes de bioremediacioacute anaerogravebia estimulada aplicant la metodologia establerta
84
Gragravecies
Grup de recerca BioremUAB (teresavicentuabcat)
2010 20151985 1990 1995 2000 2005
Cronograma de los trabajos publicados en relacioacuten a biodegradacioacuten de contaminantes por hongos en medio liacutequido
Contaminantes emergentes
Pesticidas (DDT amp DDE)
PCBs HAPs Disolventes clorados
AR de produccioacuten Aceite de oliva
AR de la induacutestria del papel
Retardantes de llama (Bromados)
Faacutermacos
Filtros solares UV
Deteccioacuten faacutermacos en medio ambient
Colorantes sinteacuteticos Explosivos
TNT y nitroglicerina
AR de la industria textil
ASPECTOS GENERALES
A que se llama contaminantes emergentes
Productos considerados contaminantes actualmente pero no en el pasado presentes de forma constante en el medio ambiente a bajas concentraciones provocando problemas en el ecosistema y pendientes de ser regulados en un futuro proacuteximo
Entre ellos se incluyen los faacutermacos drogas de abuso productos asociados a la higiene y cuidado corporal retardantes de llama plaguicidashellip Caracteriacutesticas
alto consumo acumulacioacuten en el medio y organismos potencial disruptor endocrino toxicidadhellip
DEGRADACIOacuteN DE CONTAMINANTES EMERGENTES
EDAR
Mezcla de ldquocontaminantes emergentesrdquo
metabolitos
substancias conjugadas
EXCRECIOacuteNVERTIDO
Retenidos en los lodos
inalterados
transformados
Mineralizados
Transformados
Inalterados
Presencia en aguas subterraneas superficiales y
sedimentos
Presencia en suelos
efluente
influente
DEGRADACIOacuteN DE CONTAMINANTES EMERGENTES
bull 2005 la mayoriacutea de estudios realizados se centran en ndash Puesta a punto de meacutetodos analiacuteticos
ndash Deteccioacuten en aguas superficiales y subterraacuteneas
ndash Deteccioacuten en sistemas de tratamiento convencionales (EDARs)
ndash Deteccioacuten en efluentes de hospitales
bull Algunos estudios de degradacioacuten por bacterias en efluentes
bull Escasos (ninguno) estudios de degradacioacuten en lodos
DEGRADACIOacuteN DE CONTAMINANTES EMERGENTES
HONGOS
Cual es el principal problema que presenta estudiar su degradacioacuten
Las bajas concentraciones en que se encuentran y el
hecho de estar en matrices muy complejas dificulta
su deteccioacuten y cuantificacioacuten
Aplicacioacuten en matrices liquidas y soacutelidas
Matrices liacutequidas
Aguas residuales de hospital
Aguas residuales de la Vila Universitaria
Concentrado de un proceso de membranas
Aguas de un hospital veterinario
Matrices solidas
Lodos de depuradoras urbanas
Lodos de reactor MBR
37 Verlicchi et al J hydrology 2010 also WST 2010
erythromycin (antibiotic)
Iopromide (ICM)
ifosfamide (cytostatic)
Ibuprofen (analgesic)
Glucose
Therapeutic classes contrast media (ICM) heavy metals in a hospital effluentndash Comparison with an urban effluent
Hospital effluent Mean value
Urban effluent Mean value
Degradacioacuten de faacutermacos modelo e identificacioacuten de productos de transformacioacuten en condiciones esteacuteriles
Nos permite demostrar que el hongo es
el responsable de la degradacioacuten
Tratamiento de efluentes reales en condiciones no esteacuteriles Cuantificacioacuten de la eliminacioacuten de faacutermacos y ecotoxicidad
Tratamiento de efluentes por hongos Degradacioacuten de faacutermacos
38
EXPERIMENTOS IN VIVO PARA CUANTIFICAR DEGRADACIOacuteN
EXPERIMENTOS PARA DETERMINAR EL PAPEL DE LOS ENZIMAS
- In vitro Lacasa comercial
- In vivo Inhibidores del citocrom P450 (1-aminobenzotriazole)
ESTUDIO DE LA TOXICIDAD (Microtox regTest )
- Bacteria bioluminescente V ficheri
- EC50 a los 15 min Concentracioacuten que disminuye la luz emitida por la bacteria al 50
- Cuanto mas alta sea la EC50 menor es la toxicidad
ANAgraveLISIS DE FAgraveRMACOS EXTRACCIOacuteN EN FASE SOacuteLIDA i HPLC
IDENTIFICACIOacuteN DE SUBPRODUCTOS Servei RMN-UAB
(Medio + contaminante) (Medio + contaminante+ hongo inactivado)
Adsorcioacuten Degradacioacuten miacutenima
DEGRADACIOacuteN DE FAacuteRMACOS INDIVIDUALES
EC50
50
Cultiu en placa
Inoculacioacute dels Erlenmeyers
per a lrsquoobtencioacute de miceliObtencioacute del miceli
Homogeneiumltzacioacute amb NaCl 08 11 (vv)
Solucioacute stock de miceli
Inoculacioacute dels Erlenmeyers per lrsquoobtencioacute de pegravelmiddotletsObtencioacute de pegravelmiddotlets
Solucioacute stock de pegravelmiddotlets
7 dies6 dies
5 dies
inogravecul
Inoculacioacute del reactor
Cultiu en placa
Inoculacioacute dels Erlenmeyers
per a lrsquoobtencioacute de miceliObtencioacute del miceli
Homogeneiumltzacioacute amb NaCl 08 11 (vv)
Solucioacute stock de miceli
Inoculacioacute dels Erlenmeyers per lrsquoobtencioacute de pegravelmiddotletsObtencioacute de pegravelmiddotlets
Solucioacute stock de pegravelmiddotlets
7 dies6 dies
5 dies
inogravecul
Inoculacioacute del reactor
Cultiu en placa
Inoculacioacute dels Erlenmeyers
per a lrsquoobtencioacute de miceliObtencioacute del miceli
Homogeneiumltzacioacute amb NaCl 08 11 (vv)
Solucioacute stock de miceli
Inoculacioacute dels Erlenmeyers per lrsquoobtencioacute de pegravelmiddotletsObtencioacute de pegravelmiddotlets
Solucioacute stock de pegravelmiddotlets
7 dies6 dies
5 dies
inogravecul
Inoculacioacute del reactor
Cultiu en placa
Inoculacioacute dels Erlenmeyers
per a lrsquoobtencioacute de miceliObtencioacute del miceli
Homogeneiumltzacioacute amb NaCl 08 11 (vv)
Solucioacute stock de miceli
Inoculacioacute dels Erlenmeyers per lrsquoobtencioacute de pegravelmiddotletsObtencioacute de pegravelmiddotlets
Solucioacute stock de pegravelmiddotlets
7 dies6 dies
5 dies
inogravecul
Inoculacioacute del reactor
Cultiu en placa
Inoculacioacute dels Erlenmeyers
per a lrsquoobtencioacute de miceliObtencioacute del miceli
Homogeneiumltzacioacute amb NaCl 08 11 (vv)
Solucioacute stock de miceli
Inoculacioacute dels Erlenmeyers per lrsquoobtencioacute de pegravelmiddotletsObtencioacute de pegravelmiddotlets
Solucioacute stock de pegravelmiddotlets
7 dies6 dies
5 dies
inogravecul
Inoculacioacute del reactor
Cultiu en placa
Inoculacioacute dels Erlenmeyers
per a lrsquoobtencioacute de miceliObtencioacute del miceli
Homogeneiumltzacioacute amb NaCl 08 11 (vv)
Solucioacute stock de miceli
Inoculacioacute dels Erlenmeyers per lrsquoobtencioacute de pegravelmiddotletsObtencioacute de pegravelmiddotlets
Solucioacute stock de pegravelmiddotlets
7 dies6 dies
5 dies
inogravecul
Inoculacioacute del reactor
Control abioacutetico Control inactivado Experimental (Medio + contaminante+hongo activo)
Idaea-CSIC ICRA
Ketoprofeno
Eliminacioacute del 100
Metabolits hidroxilats
Perfil de concentracioacute de subproductes del ketoprofen
DEGRADACIOacuteN DE FAacuteRMACOS MODELO
IOPROMIDE degradation in Erlenmeyer flasks by
T versicolor pellets Time course degradation of Iopromide
added at approximately 12 mg L-1 Symbols non-inoculated controls ()
experimental cultures () heat-killed
controls () glucose () and laccase
activity (loz)
62 degradation is
observed after 7days of
exposure and remains
constant until the end of
the experiment
Toxicity by Microtox bioassay
Time EC50 ()
Non-biotic control 2
15min 2
8h 1
1d 43
4d 66
7d 87
12d 110
High toxicity at initial time
(EC50 2) Toxicity decreases
over time
Gros et al 2014 Water Research
Degradacioacuten de farmacos en aguas residuales
en bioreactor
CONDITIONS
Sterile effluent
No sterile
Batch
Continuous
Nutrients addition
Non-nutrients addition
Fluidized bed bioreactors 15
and 10 L
Air pulses
T versicolor in form of pellets
pH (45) and temperature (25ordmC)
control
MONITORING
Pharmaceuticals degradation
Acute toxicity (Microtox)
Laccase glucose etc
101
1-ep
oxyC
BZ
2-Hyd
roxy
CBZ
Cipro
floxa
cin
50
100
150
200
250
Inicial
15 min
6 h
1 d
2 d
5 d
8 d
Cef
alex
in
Ibup
rofe
n
Aceta
minop
hen
Azitro
micin
1
2
3
4
Ketop
rofe
n
Propr
anolol
Cita
lopr
am
Car
bamaz
epine
Acridon
e
Con
cen
tracioacute
(micro
g L
-1)
000
003
006
009
012
RESULTADOS AGUAS RESIDUALES URBANAS (Vila Universitaria de la UAB)
Tratamiento no esteril en batch
Eliminacioacuten completa del 70 de los faacutermacos detectados
Inicial
15 min
6 h
1 d
2 d
5 d
8 d
TRATAMIENTO DE EFLUENTES
Comparacioacuten de la eliminacioacuten de los faacutermacos por el
hongo versus lodos activados (bibliografia)
Grup Fagravermac Concentracioacute
(microg L-1)
Eliminacioacute estegraveril
()
Eliminacioacute no estegraveril
()
Eliminacioacute per llots activats
() Analgegravesics Acetaminofen 387 100 100 82-99
Ibuprofen 1261 100 100 82-99 Ketoprofen lt048 35 100 lt50 Codeina 002 100 - lt82 Antibiogravetics Azitromicin 431 - 100 lt40
Ciprofloxacin 8471 - 35 50-96 (adsorcioacute) Cefalexin 059 - -51 96 β-blockers Propanolol 006 - 100 59-70 Psiquiatrics Carbamazepina 07 -37 Augmenta lt20 Augmenta
1011- epoxy CBZ 755 100 79 - 2-Hydroxy CBZ 1638 46 100 -
Acridone 101 100 Augmenta - Citalopram 01 100 100 -
RESULTADOS AGUAS RESIDUALES URBANAS
TRATAMIENTO DE EFLUENTES
Porcentajes de eliminacioacuten superiores en el tratamiento por hongos
Problema cuantificacioacuten inicial de carbamazepina conjugacioacuten
Ace
tam
inop
hen
Ibup
rofen
Ket
opro
fen
Nap
roxe
n
Salicylic a
cid
Cod
eine
Phe
nazo
ne
Dex
amet
haso
ne
Diclofena
c
Piro
xica
m
Co
nce
ntr
atio
n (
microg
L-1
)
00
05
10
15
20
25
30
500
1000
1500
Initial
30 min
5 h
1 d
2 d
5 d
8 d
50
Tratamiento no esteacuteril Analgeacutesicos
RESULTADOS AGUAS RESIDUALES DE HOSPITAL
TRATAMIENTO DE EFLUENTES
46
Cipro
floxa
cin
Oflo
xacin
Clarit
hrom
ycin
Sulfam
etho
xazo
le
Azith
rom
ycin
Met
ronida
zole
Met
ronida
zole-O
H
Trim
etho
prim
Dim
etrid
azole
Ron
idaz
ole
Co
nce
ntr
atio
n (
microg
L-1
)
00
05
10
15
20
25
30
35
40
100
150
200
250
Initial
30 min
5 h
1 d
2 d
5 d
8 d
RESULTADOS AGUAS RESIDUALES DE HOSPITAL
Tratamiento no esteacuteril Antibioacuteticos
TRATAMIENTO DE EFLUENTES
101
1-ep
oxy
CBZ
2-Hyd
roxy
CBZ
Car
bam
azep
ine
Acr
idon
e
Lora
zepa
m
Cita
lopr
am
Ven
lafaxine
Pra
vast
atin
Olanz
apine
Ser
tralin
e
Fluox
etine
Par
oxet
ine
Co
nce
ntr
atio
n (
microg
L-1
)
000
025
050
075
100
400800
120016002000
Initial
30 min
5 h
1 d
2 d
5 d
8 d
RESULTADOS AGUAS RESIDUALES DE HOSPITAL
Tratamiento no esteacuteril Faacutermacos de uso psiquiaacutetrico
TRATAMIENTO DE EFLUENTES
Ben
zotri
azole
OP2E
O
Eth
ylpa
rabe
n
Pro
pylpar
aben
BPA
OP
Con
cen
tration
(micro
g L
-1)
0
2
4
6
8
10
20
30
40
50
60
RESULTADOS AGUAS RESIDUALES DE HOSPITAL
Tratamiento no esteacuteril Compuestos disruptores endocrinos
70 eliminacioacute
TRATAMIENTO DE EFLUENTES
Famiacutelia faacutermacos Tratamiento esteacuteril Tratamiento no esteacuteril
Carga inicial (microg)
Eliminacioacuten ()
Carga inicial (microg)
Eliminacioacute ()
Analgegravesics 1475 180 993 1511 179 988 Antibiogravetics 569 69 861 239 28 908 Cafeiumlna 757 92 79 1490 177 384 EDC 124 15 813 704 84 744 Iopromida 1046 128 755 4197 498 340 Altres fagravermacs 557 68 862 177 21 863 Psiquiagravetrics 3658 447 937 108 13 954 Cantidad total 8185 100 832 8427 100 533
Tratamiento adecuado para degradar faacutermacos en efluents de hospital
Siguiente objetivo Tratamiento en continuo de efluentes
RESULTADOS AGUAS RESIDUALES DE HOSPITAL
TRATAMIENTO DE EFLUENTES
Fungal inoculated (I)
34 Non-sterile continuous treatments of ROC and VHW
Non-inoculated (NI)
Non-sterile continuous
treatments of real effluents
VHW treatment
(
) Glucose concentration
(
) COD
(
) Laccase activity
(darr) Fungal biomass partial renovation
(mdash) Glucose addition rate
2 HRT studied
Decrease in laccase activity even with partial biomass renovation
Fungal inoculated (I)
Casas et al 2013 Env Technol 34 113
Glucose 026 g g DCW d
Ammonium 12 mg g DCW d
No glucose accumulation
Need for nutrients
Previous studies in synthetic
media and sterile conditions
CRT
Blaacutenquez et al 2006 Water Res 40 1650
CRT 21 days
13 biomass renovation every 7 days
CRT of 15 days
34 Non-sterile continuous treatments of ROC and VHW
Marina Badia Fabregat December 5th 2014 PhD Thesis
Que es lo que sucede
Se muere el hongo aunque estamos renovando la
biomasa no hay suficiente hongo
No hay degradacioacuten
52
Marina Badia Fabregat December 5th 2014 PhD Thesis
VHW treatment (2)
34 Non-sterile continuous treatments of ROC and VHW
NH4+ addition
PhACs removal
Fungal inoculated (I)
Non-inoculated (NI)
(
) Wastewater (Influent)
(
) Reactor effluent
The analyses have
been performed by
34 Non-sterile continuous treatments of ROC and VHW
Microbial community assessment (DGGE)
Marina Badia Fabregat December 5th 2014 PhD Thesis
Time
34 Non-sterile continuous treatments of ROC and VHW
Trametes versicolor
Candida spp
Fusarium solani
Unknown
T versicolor survived until the end of the treatment
laccase activity is not a good indicator
ESCENARIOS DE GESTIOacuteN DE EFLUENTES DE HOSPITAL
EDAR
No eliminacioacuten
de faacutermacos
Dilucioacuten en
el efluente
urbano
Aguas
urbanas
Fong
No eliminacioacuten
de DQO
Hongo Aguas
urbanas
EDAR
HOSPITAL
Srsquoha comprovat la capacitat de T versicolor per degradar fagravermacs
Badiacutea-Fabregat et al 2014 Rodriacuteguez-Rodriacuteguez et al 2014 Cruz-Moratoacute et al 2013
Tractament en continu drsquoHWW amb T versicolor en reactor
Inconvenients al tractament drsquo
aiguumles drsquohospitals reals
- Necessitat drsquoaddicionar nutrients - Competegravencia amb bacteris
Possibles solucions Estrategravegies
- Pretractament de lrsquoefluent - Altres configuracions de reactors - Canvi en la font de carboni
Posada a punt del sistema TRH Relacioacute QRQL
Tractament en continu drsquoHWW amb T versicolor en reactor
Alternativa filtre percolador amb T versicolor pre-crescut sobre fusta
1 2 3
4
5
6
7
1 Tanc drsquoalimentacioacute 2 Tanc de mescla 3 Tanc drsquoeluents de
sortida 4 Bomba de recirculacioacute 5 Bioreactor 6 Entrada drsquoaire 7 Controlador de pH
TRH 3d
QL
QR
QL
Tractament en continu drsquoHWW amb T versicolor en reactor
Alternativa filtre percolador amb T versicolor pre-crescut sobre fusta
Desenvolupament processos
Efluent hospital
real (HWW)
Aiguumles residuals urbanes
(UWW)
Trametes versicolor
T versicolor crescut sobre fusta
Filtre percolador amb T versicolor crescut sobre fusta
Microalgues Degradacioacute a
escala Erlenmeyer Fotobioreactor FBR
Degradacioacute drsquohormones i fagravermacs per microalgues
bull Degradacioacute drsquohormones del digestat drsquoun DA dopat amb E2 i EE2 amb les algues S capricornutum i C reinhardtii creixement i degradacioacute
No efecte togravexic de les hormones sobre les algues
Utilitzacioacute de digestat de llots per creixer
S capricornutum
S capricornutum
Selenastrum
capricornutum
Chlamydomonas
reinhardtii
E2 () EE2 () E2 () EE2 ()
24h 7d 24
h
7d 24h 7d 24
h
7d
B 47 88 30 60 89 100 26 100
C 2 46 0 41 27 86 6 71
G 91 100 27 95 98 100 28 76
Degradacioacute drsquohormones i fagravermacs per microalgues
bull Identificacioacute productes de degradacioacute drsquoE2 i EE2
bull Es detecten diferents productes de degradacioacute drsquoE2 i EE2 bull Majoritagraveriament productes de fotodegradacioacute bull Alguns directament relacionats amb la biodegradacioacute per part de les algues
E2 TP1 EE2 TP2
OH
HO
O
OH
HO
OH
Toilet sewage
1st settler (1m3)
2nd settler (1m3)
Wastewater pump
Wastewater PBR inlet
1
2
3
4
5
Algaebacteria consortia
Fotobioreactor de tractament
drsquo UrbanWW despres de
decantacioacute
Volum 1000L
Semiobert
Tubs plastic transparent
Tractament drsquoUrbanWW i eliminacioacute de PhACs en FBR
100L aigua del llac
Can Borrell Lake (StCugat)
900L U WW
Plagrave drsquooperacioacute del FBR
Tractament drsquoUWW i eliminacioacute de PhACs en FBR
Estat Estacionari - PhACs - Biodiversitat
303 mgL
265 mgL
155 mgL
Irradiacioacute solar darr Temperatura darr
TSSdarr Biomassa
pH augmenta amb lrsquoactivitat fotosintegravetica (consum CO2)
pH disminueix a la nit amb la respiracioacute
Tractament drsquoUWW i eliminacioacute de PhACs en FBR
pH
Entrada - COD=365 mgL - N-NH4
+=79 mgL - PT=17 mgL
COD N-NH4
+
PT
Paragravemetre Periacuteode I Periacuteode II Periacuteode III
DQO () 83 61 41
N-NH4+ () 86 99 80
PT () 54 89 75
Eliminacioacute de nutrients
Tractament drsquoUWW i eliminacioacute de PhACs en FBR
67
Napro
xen
Ibupro
fen
Aceta
min
ophen
Salic
ylic
acid
Keto
pro
fen
Azithro
myc
in
Cip
rofloxacin
Ofloxacin
Ery
thro
myc
in
Hyd
rochlo
roth
iazid
e
Furo
sem
ide
Codein
e
Lora
zepam
Ate
nolo
l
Dilt
iazem
Alp
razola
m
Paro
xetine
Co
nce
ntr
atio
n (
ngL
)
0
2000
4000
6000
8000
10000
12000
24000
30000
36000
42000
48000
54000
60000
Outlet
Inlet
Napro
xe
n
Ibupro
fen
Ace
tam
inophen
Salic
ylic
acid
Keto
pro
fen
Azithro
myc
in
Cip
rofloxa
cin
Ofloxa
cin
Ery
thro
myc
in
Hyd
roch
loro
thia
zid
e
Furo
se
mid
e
Codein
e
Lora
zepam
Ate
nolo
l
Dilt
iazem
Alp
razola
m
Paro
xe
tine
Concentr
ation (
ngL
)
0
2000
4000
6000
8000
10000
12000
24000
30000
36000
42000
48000
54000
60000
Outlet
Inlet
Antiinflamatoris Eliminacioacute gt85
Antibiogravetics Eliminacioacute gt 67
Antidepressius Eliminacioacute gt87
β-bloquejants Eliminacioacute gt86
Altres (ngL) Diuregravetics gt44 Bloquejants de canal lent gt72
Concentratioacute PhACs entrada
Concentratioacute PhACs sortida
TRH=8 d Estat estacionari
TRH=12 d Estat estacionari
48-54 μgL
24-54 μgL
4-10 μgL
2-4 μgL
4-6 μgL
ngL
ngL
8-10 μgL
4-10 μgL
ngL
ngL
PhACs
Tractament drsquoUWW i
eliminacioacute de PhACs en FBR
Valoritzacioacute de biomassa algal mitjanccedilant pretractament enzimagravetic i DA
Digestion time (days)
0 10 20 30 40 50
Meth
ane
yie
ld (
mL C
H4g
VS
)
0
50
100
150
200
250
Time (d) vs Microalgal control
Time (d) vs T control
Time (d) vs Cellulase
Time (d) vs Mix
Mix enzimagravetic Celmiddotlulasa
Biomassa microalgal + Control
Mix enzimagravetic 217 mL CH4g VS
Celmiddotlulasa 203 mL CH4g VS
Microalgues 188 mL CH4g VS
Mix enzimagravetic millora la produccioacute de metagrave
Brou fuacutengic + microalgues Control de brou fuacutengic
Lacasa + microalgues biomassa microalgal Control de lacasa
Brou fuacutengic 210 mL CH4
Lacasa 40 mL CH4
Produccioacute de biogas amb enzims no especiacutefics
Microalgues 38 mL CH4
Produccioacute de biogas amb enzims especiacutefics
Brou fuacutengic millora la produccioacute de metagrave
Projecte de colmiddotlaboracioacute entre el Consorci per a la Gestioacute de Residus del Valles Oriental i el grup de recerca Biorem UAB (2014SGR476) dins del
marc del programa de Doctorats Industrials de la Generalitat de Catalunya
Bioremediacioacute ldquoin siturdquo drsquoaquumliacutefers contaminats per compostos
organoclorats
Projecte de colmiddotlaboracioacute entre Litoclean i el grup de recerca Biorem UAB (2014SGR476) dins del marc del programa de Doctorats
Industrials de la Generalitat de Catalunya
Decloracioacute drsquoorganoclorats mitjanccedilant bacteris dehalorespiradors
1 Tecnologia consolidada amb centenars de casos drsquoaplicacioacute amb egravexit 2 Transformacioacute de productes organoclorats togravexics a innocus 3 Compatible amb altres megravetodes de remediacioacute 4 Disminucioacute del temps de remediacioacute de lrsquoaquumliacutefer i costos associats 5 Tecnologia meacutes econogravemica que tractaments fisico-quiacutemics 6 Potencialment pot eliminar els cloroalcans a concentracions le 0005 mgL 7 Percepcioacute social
PRINCIPALS AVANTATGES BIOREMEDIACIOacute
o Marc del projecte
Aplicacioacute de metodologies de Bioremediacioacute per via anaerogravebia en tres
emplaccedilaments afectats per la presencia de compostos organoclorats Cada un drsquoaquests tres emplaccedilaments constaragrave de les seguumlents fases
bull Fase 1 anagravelisis al laboratori a) Caracteritzacioacute de lrsquoemplaccedilament b) Assaig de laboratori Microcosmos
bull Fase 2 assaig in-situ
o Fase drsquoimplantacioacute A partir dels resultats obtinguts aplicacioacute de metodologia a lrsquoemplaccedilament estudiat per part de Litoclean
PCE TCE cis DCE
Caracteriacutestiques de lrsquoemplaccedilament
bull Emplaccedilament contaminat per un abocament controlat i finit de Percloretilegrave (PCE) en una parcelmiddotla amb activitat industrial
bull Respiren compostos orgagravenics clorats i els transformen a molegravecules menys clorades
bull Anaerobis estrictes bull Es poden trobar als aquumliacutefers contaminats bull El grup Biorem UAB (2014SGR476) disposa de diferents liacutenies de cultius de
bacteris decloradors amb capacitat per detoxificar un ampli ventall drsquoorganoclorats
bull Trueba-Santiso et al 2017 Sci
Total Environ 581-582 pp 640-
648
bull Mortan et al 2017 J Hazard
Mat In press
Dhg Dehalogenimonas
Dhc Dehalococcoides
Dhb Dehalobacterium
Diclorometagrave Agravecid acegravetic Agravecid fogravermic
+ Dhb
C C
H
H
H
H
Etegrave
C C
Cl
H
Cl
H
C C
H
Cl
Cl
H
C C
H
H
H
Cl
cis- i trans- DCE VC
Dhc Dhc
Dhc
C C
Cl
Cl
Cl
H
TCE
C C
C lC l
C l C l
P C E
Dhc
PCE
C
Cl
Cl
C
Cl
Cl
H H C
Cl
Cl
C
Cl
H
H H
1122-TeCA 112-TCA
Dhg Dhg
Abiogravetic
CC
HCl
HCl
HH
12-DCA
Dhg
12-DCA
Bacteris dehalorespiradors
Les poblacions bacterianes
autogravectones poden transformar els
contaminants fins a compostos innocus
Les condicions drsquoaquests aquumliacutefers soacuten adequades per
eliminar els compostos
organoclorats amb bacteris
dehalorespiradors
1 Anagravelisi dels paragravemetres
de camp
Bioestimulacioacute
2 Deteccioacute de lrsquoactivitat
decloradora
Atenuacioacute natural
monitoritzada
Bioaugmentacioacute Fase
2
Pregunta 1a Pregunta 2a
La poblacioacute bacteriana a lrsquoaquumliacutefer
eacutes suficient per completar el proceacutes de descontaminacioacute de forma natural
Pregunta 3a
Fase 1
Cultius anaerobis i anagravelisi de metabogravelits
Mostreig drsquoaigua del pou amb
sediments fins
Preparacioacute dels cultius en cambra
anaerogravebia
Incubacioacute dels cultius en cambra
climatitzada
Anagravelisi de metabogravelits per
cromatografia de gasos Mostres de
laquumliacutefer +
Substrat orgagravenic (candidats per
bioestimulacioacute)
1 Nomeacutes mostra 2 + Metanol i etanol 3 + Producte comercial 4 + Lactat
Concentracioacute de cloroetens
2 Deteccioacute de lrsquoactivitat decloradora
Fase 1
La biodegradacioacute eacutes completa (etegrave)
La bioestimulacioacute eacutes efectiva
La decloracioacute meacutes ragravepida eacutes amb lactat
PCE
TCE
cis- DCE
CV Etegrave
trans- DCE
0
5
10
15
20
25
30
35
0 50 100 150 200
Co
nce
ntr
atio
n (
microM
)
Day
0
2
4
6
8
10
0 50 100 150 200
Day
Mostra aigua nomeacutes (control)
Mostra aigua + etanol metanol
Mostra aigua + producte comercial
Mostra aigua + lactat
Resultats per a un pou
Cultius anaerobis i anagravelisi de metabogravelits
Fase 1
0
5
10
15
20
25
30
35
0 50 100 150 200Day
+ TCE
0
10
20
30
40
50
60
70
0 50 100 150 200
Day
+ TCE
2 Deteccioacute de lrsquoactivitat decloradora
TCE
cis-DCE
trans-DCE
Cloruro de vinilo Etileno
CC
Cl
Cl Cl
Cl
PCE
CC
Cl
H H
Cl
CC
H
ClH
Cl
CC
Cl
H
H
H
CC
H
H H
H
CC
Cl
Cl H
Cl
Deteccioacute i identificacioacute dels bacteris i enzims responsables de la degradacioacute completa
Tegravecniques moleculars (PCR)
Fase 1
Dehalobacter Desulforomonas
Sulfurospirillum Geobacter Desulfitobacterium
Desulfitobacterium
Dehalococcoides
pceA
tceA tceA bvcA
vcrA
2 Deteccioacute de lrsquoactivitat decloradora
Clorur de
vinil
Etegrave
Ma
rca
do
r
C+
Dh
c
Pou
C-
Dh
c
Assaig in situ per BIOESTIMULACIOacute
Fase 2
Injeccioacute i monitoritzacioacute bull Injeccioacute drsquoestimulant segons
conclusions de lrsquoassaig de laboratori (Lactat comercial) en les concentracions de diseny
bull Injeccioacute de traccedilador (fluoresceiumlna)
PCE TCE
cis-DCE
trans-DCE
CV Ethene 0
5
10
15
20
25
30
-1 19 39 59 79
Co
nce
ntr
atio
n (
mg
L)
Day
Chlorinated ethenes Lactate and fermenting products
Well PZ-1
Lactate Pyruvate
Acetate Formate
Potencial Redox
0
1
2
3
4
5
-1 19 39 59 79
Co
nce
ntr
atio
n (
mg
L)
Day
0
500
1000
1500
2000
2500
-1 19 39 59 79Day
0
10000
20000
30000
40000
50000
60000
70000
-1 19 39 59 79Day
-100
0
100
200
300
400
500
-1 19 39 59 79
OR
P (
mV
)
Day
PZ2
82
Chlorinated ethenes Lactate and fermenting products
Well PZ-2
Direct injection of lactate (MW-PZ2) Monitoring Wells PZ2 PZ1 PZ3 MW6 PZ22 PZ6 and ProfA
Conclusions de la Fase 2 (assaig in situ)
Els resultats de la Fase 1 soacuten vagravelids per decidir quin tractament de bioremediacioacute seguir a la Fase 2
El lactat estimula la degradacioacute
bull Augmenta la velocitat de decloracioacute bull Proporciona acetat i hidrogen als bacteris bull Consumeix lrsquooxigen present bull Disminueix el potencial redox
Es confirma la presegravencia de bacteris dehalorespiradors autogravectons i actius
Es detecta degradacioacute de PCE i transformacioacute a compostos menys clorats
A partir dels resultats obtinguts durant les dues fases es dissenyaragrave i es proposaragrave lrsquoexecucioacute drsquoun proceacutes de bioremediacioacute anaerogravebia estimulada aplicant la metodologia establerta
84
Gragravecies
Grup de recerca BioremUAB (teresavicentuabcat)
A que se llama contaminantes emergentes
Productos considerados contaminantes actualmente pero no en el pasado presentes de forma constante en el medio ambiente a bajas concentraciones provocando problemas en el ecosistema y pendientes de ser regulados en un futuro proacuteximo
Entre ellos se incluyen los faacutermacos drogas de abuso productos asociados a la higiene y cuidado corporal retardantes de llama plaguicidashellip Caracteriacutesticas
alto consumo acumulacioacuten en el medio y organismos potencial disruptor endocrino toxicidadhellip
DEGRADACIOacuteN DE CONTAMINANTES EMERGENTES
EDAR
Mezcla de ldquocontaminantes emergentesrdquo
metabolitos
substancias conjugadas
EXCRECIOacuteNVERTIDO
Retenidos en los lodos
inalterados
transformados
Mineralizados
Transformados
Inalterados
Presencia en aguas subterraneas superficiales y
sedimentos
Presencia en suelos
efluente
influente
DEGRADACIOacuteN DE CONTAMINANTES EMERGENTES
bull 2005 la mayoriacutea de estudios realizados se centran en ndash Puesta a punto de meacutetodos analiacuteticos
ndash Deteccioacuten en aguas superficiales y subterraacuteneas
ndash Deteccioacuten en sistemas de tratamiento convencionales (EDARs)
ndash Deteccioacuten en efluentes de hospitales
bull Algunos estudios de degradacioacuten por bacterias en efluentes
bull Escasos (ninguno) estudios de degradacioacuten en lodos
DEGRADACIOacuteN DE CONTAMINANTES EMERGENTES
HONGOS
Cual es el principal problema que presenta estudiar su degradacioacuten
Las bajas concentraciones en que se encuentran y el
hecho de estar en matrices muy complejas dificulta
su deteccioacuten y cuantificacioacuten
Aplicacioacuten en matrices liquidas y soacutelidas
Matrices liacutequidas
Aguas residuales de hospital
Aguas residuales de la Vila Universitaria
Concentrado de un proceso de membranas
Aguas de un hospital veterinario
Matrices solidas
Lodos de depuradoras urbanas
Lodos de reactor MBR
37 Verlicchi et al J hydrology 2010 also WST 2010
erythromycin (antibiotic)
Iopromide (ICM)
ifosfamide (cytostatic)
Ibuprofen (analgesic)
Glucose
Therapeutic classes contrast media (ICM) heavy metals in a hospital effluentndash Comparison with an urban effluent
Hospital effluent Mean value
Urban effluent Mean value
Degradacioacuten de faacutermacos modelo e identificacioacuten de productos de transformacioacuten en condiciones esteacuteriles
Nos permite demostrar que el hongo es
el responsable de la degradacioacuten
Tratamiento de efluentes reales en condiciones no esteacuteriles Cuantificacioacuten de la eliminacioacuten de faacutermacos y ecotoxicidad
Tratamiento de efluentes por hongos Degradacioacuten de faacutermacos
38
EXPERIMENTOS IN VIVO PARA CUANTIFICAR DEGRADACIOacuteN
EXPERIMENTOS PARA DETERMINAR EL PAPEL DE LOS ENZIMAS
- In vitro Lacasa comercial
- In vivo Inhibidores del citocrom P450 (1-aminobenzotriazole)
ESTUDIO DE LA TOXICIDAD (Microtox regTest )
- Bacteria bioluminescente V ficheri
- EC50 a los 15 min Concentracioacuten que disminuye la luz emitida por la bacteria al 50
- Cuanto mas alta sea la EC50 menor es la toxicidad
ANAgraveLISIS DE FAgraveRMACOS EXTRACCIOacuteN EN FASE SOacuteLIDA i HPLC
IDENTIFICACIOacuteN DE SUBPRODUCTOS Servei RMN-UAB
(Medio + contaminante) (Medio + contaminante+ hongo inactivado)
Adsorcioacuten Degradacioacuten miacutenima
DEGRADACIOacuteN DE FAacuteRMACOS INDIVIDUALES
EC50
50
Cultiu en placa
Inoculacioacute dels Erlenmeyers
per a lrsquoobtencioacute de miceliObtencioacute del miceli
Homogeneiumltzacioacute amb NaCl 08 11 (vv)
Solucioacute stock de miceli
Inoculacioacute dels Erlenmeyers per lrsquoobtencioacute de pegravelmiddotletsObtencioacute de pegravelmiddotlets
Solucioacute stock de pegravelmiddotlets
7 dies6 dies
5 dies
inogravecul
Inoculacioacute del reactor
Cultiu en placa
Inoculacioacute dels Erlenmeyers
per a lrsquoobtencioacute de miceliObtencioacute del miceli
Homogeneiumltzacioacute amb NaCl 08 11 (vv)
Solucioacute stock de miceli
Inoculacioacute dels Erlenmeyers per lrsquoobtencioacute de pegravelmiddotletsObtencioacute de pegravelmiddotlets
Solucioacute stock de pegravelmiddotlets
7 dies6 dies
5 dies
inogravecul
Inoculacioacute del reactor
Cultiu en placa
Inoculacioacute dels Erlenmeyers
per a lrsquoobtencioacute de miceliObtencioacute del miceli
Homogeneiumltzacioacute amb NaCl 08 11 (vv)
Solucioacute stock de miceli
Inoculacioacute dels Erlenmeyers per lrsquoobtencioacute de pegravelmiddotletsObtencioacute de pegravelmiddotlets
Solucioacute stock de pegravelmiddotlets
7 dies6 dies
5 dies
inogravecul
Inoculacioacute del reactor
Cultiu en placa
Inoculacioacute dels Erlenmeyers
per a lrsquoobtencioacute de miceliObtencioacute del miceli
Homogeneiumltzacioacute amb NaCl 08 11 (vv)
Solucioacute stock de miceli
Inoculacioacute dels Erlenmeyers per lrsquoobtencioacute de pegravelmiddotletsObtencioacute de pegravelmiddotlets
Solucioacute stock de pegravelmiddotlets
7 dies6 dies
5 dies
inogravecul
Inoculacioacute del reactor
Cultiu en placa
Inoculacioacute dels Erlenmeyers
per a lrsquoobtencioacute de miceliObtencioacute del miceli
Homogeneiumltzacioacute amb NaCl 08 11 (vv)
Solucioacute stock de miceli
Inoculacioacute dels Erlenmeyers per lrsquoobtencioacute de pegravelmiddotletsObtencioacute de pegravelmiddotlets
Solucioacute stock de pegravelmiddotlets
7 dies6 dies
5 dies
inogravecul
Inoculacioacute del reactor
Cultiu en placa
Inoculacioacute dels Erlenmeyers
per a lrsquoobtencioacute de miceliObtencioacute del miceli
Homogeneiumltzacioacute amb NaCl 08 11 (vv)
Solucioacute stock de miceli
Inoculacioacute dels Erlenmeyers per lrsquoobtencioacute de pegravelmiddotletsObtencioacute de pegravelmiddotlets
Solucioacute stock de pegravelmiddotlets
7 dies6 dies
5 dies
inogravecul
Inoculacioacute del reactor
Control abioacutetico Control inactivado Experimental (Medio + contaminante+hongo activo)
Idaea-CSIC ICRA
Ketoprofeno
Eliminacioacute del 100
Metabolits hidroxilats
Perfil de concentracioacute de subproductes del ketoprofen
DEGRADACIOacuteN DE FAacuteRMACOS MODELO
IOPROMIDE degradation in Erlenmeyer flasks by
T versicolor pellets Time course degradation of Iopromide
added at approximately 12 mg L-1 Symbols non-inoculated controls ()
experimental cultures () heat-killed
controls () glucose () and laccase
activity (loz)
62 degradation is
observed after 7days of
exposure and remains
constant until the end of
the experiment
Toxicity by Microtox bioassay
Time EC50 ()
Non-biotic control 2
15min 2
8h 1
1d 43
4d 66
7d 87
12d 110
High toxicity at initial time
(EC50 2) Toxicity decreases
over time
Gros et al 2014 Water Research
Degradacioacuten de farmacos en aguas residuales
en bioreactor
CONDITIONS
Sterile effluent
No sterile
Batch
Continuous
Nutrients addition
Non-nutrients addition
Fluidized bed bioreactors 15
and 10 L
Air pulses
T versicolor in form of pellets
pH (45) and temperature (25ordmC)
control
MONITORING
Pharmaceuticals degradation
Acute toxicity (Microtox)
Laccase glucose etc
101
1-ep
oxyC
BZ
2-Hyd
roxy
CBZ
Cipro
floxa
cin
50
100
150
200
250
Inicial
15 min
6 h
1 d
2 d
5 d
8 d
Cef
alex
in
Ibup
rofe
n
Aceta
minop
hen
Azitro
micin
1
2
3
4
Ketop
rofe
n
Propr
anolol
Cita
lopr
am
Car
bamaz
epine
Acridon
e
Con
cen
tracioacute
(micro
g L
-1)
000
003
006
009
012
RESULTADOS AGUAS RESIDUALES URBANAS (Vila Universitaria de la UAB)
Tratamiento no esteril en batch
Eliminacioacuten completa del 70 de los faacutermacos detectados
Inicial
15 min
6 h
1 d
2 d
5 d
8 d
TRATAMIENTO DE EFLUENTES
Comparacioacuten de la eliminacioacuten de los faacutermacos por el
hongo versus lodos activados (bibliografia)
Grup Fagravermac Concentracioacute
(microg L-1)
Eliminacioacute estegraveril
()
Eliminacioacute no estegraveril
()
Eliminacioacute per llots activats
() Analgegravesics Acetaminofen 387 100 100 82-99
Ibuprofen 1261 100 100 82-99 Ketoprofen lt048 35 100 lt50 Codeina 002 100 - lt82 Antibiogravetics Azitromicin 431 - 100 lt40
Ciprofloxacin 8471 - 35 50-96 (adsorcioacute) Cefalexin 059 - -51 96 β-blockers Propanolol 006 - 100 59-70 Psiquiatrics Carbamazepina 07 -37 Augmenta lt20 Augmenta
1011- epoxy CBZ 755 100 79 - 2-Hydroxy CBZ 1638 46 100 -
Acridone 101 100 Augmenta - Citalopram 01 100 100 -
RESULTADOS AGUAS RESIDUALES URBANAS
TRATAMIENTO DE EFLUENTES
Porcentajes de eliminacioacuten superiores en el tratamiento por hongos
Problema cuantificacioacuten inicial de carbamazepina conjugacioacuten
Ace
tam
inop
hen
Ibup
rofen
Ket
opro
fen
Nap
roxe
n
Salicylic a
cid
Cod
eine
Phe
nazo
ne
Dex
amet
haso
ne
Diclofena
c
Piro
xica
m
Co
nce
ntr
atio
n (
microg
L-1
)
00
05
10
15
20
25
30
500
1000
1500
Initial
30 min
5 h
1 d
2 d
5 d
8 d
50
Tratamiento no esteacuteril Analgeacutesicos
RESULTADOS AGUAS RESIDUALES DE HOSPITAL
TRATAMIENTO DE EFLUENTES
46
Cipro
floxa
cin
Oflo
xacin
Clarit
hrom
ycin
Sulfam
etho
xazo
le
Azith
rom
ycin
Met
ronida
zole
Met
ronida
zole-O
H
Trim
etho
prim
Dim
etrid
azole
Ron
idaz
ole
Co
nce
ntr
atio
n (
microg
L-1
)
00
05
10
15
20
25
30
35
40
100
150
200
250
Initial
30 min
5 h
1 d
2 d
5 d
8 d
RESULTADOS AGUAS RESIDUALES DE HOSPITAL
Tratamiento no esteacuteril Antibioacuteticos
TRATAMIENTO DE EFLUENTES
101
1-ep
oxy
CBZ
2-Hyd
roxy
CBZ
Car
bam
azep
ine
Acr
idon
e
Lora
zepa
m
Cita
lopr
am
Ven
lafaxine
Pra
vast
atin
Olanz
apine
Ser
tralin
e
Fluox
etine
Par
oxet
ine
Co
nce
ntr
atio
n (
microg
L-1
)
000
025
050
075
100
400800
120016002000
Initial
30 min
5 h
1 d
2 d
5 d
8 d
RESULTADOS AGUAS RESIDUALES DE HOSPITAL
Tratamiento no esteacuteril Faacutermacos de uso psiquiaacutetrico
TRATAMIENTO DE EFLUENTES
Ben
zotri
azole
OP2E
O
Eth
ylpa
rabe
n
Pro
pylpar
aben
BPA
OP
Con
cen
tration
(micro
g L
-1)
0
2
4
6
8
10
20
30
40
50
60
RESULTADOS AGUAS RESIDUALES DE HOSPITAL
Tratamiento no esteacuteril Compuestos disruptores endocrinos
70 eliminacioacute
TRATAMIENTO DE EFLUENTES
Famiacutelia faacutermacos Tratamiento esteacuteril Tratamiento no esteacuteril
Carga inicial (microg)
Eliminacioacuten ()
Carga inicial (microg)
Eliminacioacute ()
Analgegravesics 1475 180 993 1511 179 988 Antibiogravetics 569 69 861 239 28 908 Cafeiumlna 757 92 79 1490 177 384 EDC 124 15 813 704 84 744 Iopromida 1046 128 755 4197 498 340 Altres fagravermacs 557 68 862 177 21 863 Psiquiagravetrics 3658 447 937 108 13 954 Cantidad total 8185 100 832 8427 100 533
Tratamiento adecuado para degradar faacutermacos en efluents de hospital
Siguiente objetivo Tratamiento en continuo de efluentes
RESULTADOS AGUAS RESIDUALES DE HOSPITAL
TRATAMIENTO DE EFLUENTES
Fungal inoculated (I)
34 Non-sterile continuous treatments of ROC and VHW
Non-inoculated (NI)
Non-sterile continuous
treatments of real effluents
VHW treatment
(
) Glucose concentration
(
) COD
(
) Laccase activity
(darr) Fungal biomass partial renovation
(mdash) Glucose addition rate
2 HRT studied
Decrease in laccase activity even with partial biomass renovation
Fungal inoculated (I)
Casas et al 2013 Env Technol 34 113
Glucose 026 g g DCW d
Ammonium 12 mg g DCW d
No glucose accumulation
Need for nutrients
Previous studies in synthetic
media and sterile conditions
CRT
Blaacutenquez et al 2006 Water Res 40 1650
CRT 21 days
13 biomass renovation every 7 days
CRT of 15 days
34 Non-sterile continuous treatments of ROC and VHW
Marina Badia Fabregat December 5th 2014 PhD Thesis
Que es lo que sucede
Se muere el hongo aunque estamos renovando la
biomasa no hay suficiente hongo
No hay degradacioacuten
52
Marina Badia Fabregat December 5th 2014 PhD Thesis
VHW treatment (2)
34 Non-sterile continuous treatments of ROC and VHW
NH4+ addition
PhACs removal
Fungal inoculated (I)
Non-inoculated (NI)
(
) Wastewater (Influent)
(
) Reactor effluent
The analyses have
been performed by
34 Non-sterile continuous treatments of ROC and VHW
Microbial community assessment (DGGE)
Marina Badia Fabregat December 5th 2014 PhD Thesis
Time
34 Non-sterile continuous treatments of ROC and VHW
Trametes versicolor
Candida spp
Fusarium solani
Unknown
T versicolor survived until the end of the treatment
laccase activity is not a good indicator
ESCENARIOS DE GESTIOacuteN DE EFLUENTES DE HOSPITAL
EDAR
No eliminacioacuten
de faacutermacos
Dilucioacuten en
el efluente
urbano
Aguas
urbanas
Fong
No eliminacioacuten
de DQO
Hongo Aguas
urbanas
EDAR
HOSPITAL
Srsquoha comprovat la capacitat de T versicolor per degradar fagravermacs
Badiacutea-Fabregat et al 2014 Rodriacuteguez-Rodriacuteguez et al 2014 Cruz-Moratoacute et al 2013
Tractament en continu drsquoHWW amb T versicolor en reactor
Inconvenients al tractament drsquo
aiguumles drsquohospitals reals
- Necessitat drsquoaddicionar nutrients - Competegravencia amb bacteris
Possibles solucions Estrategravegies
- Pretractament de lrsquoefluent - Altres configuracions de reactors - Canvi en la font de carboni
Posada a punt del sistema TRH Relacioacute QRQL
Tractament en continu drsquoHWW amb T versicolor en reactor
Alternativa filtre percolador amb T versicolor pre-crescut sobre fusta
1 2 3
4
5
6
7
1 Tanc drsquoalimentacioacute 2 Tanc de mescla 3 Tanc drsquoeluents de
sortida 4 Bomba de recirculacioacute 5 Bioreactor 6 Entrada drsquoaire 7 Controlador de pH
TRH 3d
QL
QR
QL
Tractament en continu drsquoHWW amb T versicolor en reactor
Alternativa filtre percolador amb T versicolor pre-crescut sobre fusta
Desenvolupament processos
Efluent hospital
real (HWW)
Aiguumles residuals urbanes
(UWW)
Trametes versicolor
T versicolor crescut sobre fusta
Filtre percolador amb T versicolor crescut sobre fusta
Microalgues Degradacioacute a
escala Erlenmeyer Fotobioreactor FBR
Degradacioacute drsquohormones i fagravermacs per microalgues
bull Degradacioacute drsquohormones del digestat drsquoun DA dopat amb E2 i EE2 amb les algues S capricornutum i C reinhardtii creixement i degradacioacute
No efecte togravexic de les hormones sobre les algues
Utilitzacioacute de digestat de llots per creixer
S capricornutum
S capricornutum
Selenastrum
capricornutum
Chlamydomonas
reinhardtii
E2 () EE2 () E2 () EE2 ()
24h 7d 24
h
7d 24h 7d 24
h
7d
B 47 88 30 60 89 100 26 100
C 2 46 0 41 27 86 6 71
G 91 100 27 95 98 100 28 76
Degradacioacute drsquohormones i fagravermacs per microalgues
bull Identificacioacute productes de degradacioacute drsquoE2 i EE2
bull Es detecten diferents productes de degradacioacute drsquoE2 i EE2 bull Majoritagraveriament productes de fotodegradacioacute bull Alguns directament relacionats amb la biodegradacioacute per part de les algues
E2 TP1 EE2 TP2
OH
HO
O
OH
HO
OH
Toilet sewage
1st settler (1m3)
2nd settler (1m3)
Wastewater pump
Wastewater PBR inlet
1
2
3
4
5
Algaebacteria consortia
Fotobioreactor de tractament
drsquo UrbanWW despres de
decantacioacute
Volum 1000L
Semiobert
Tubs plastic transparent
Tractament drsquoUrbanWW i eliminacioacute de PhACs en FBR
100L aigua del llac
Can Borrell Lake (StCugat)
900L U WW
Plagrave drsquooperacioacute del FBR
Tractament drsquoUWW i eliminacioacute de PhACs en FBR
Estat Estacionari - PhACs - Biodiversitat
303 mgL
265 mgL
155 mgL
Irradiacioacute solar darr Temperatura darr
TSSdarr Biomassa
pH augmenta amb lrsquoactivitat fotosintegravetica (consum CO2)
pH disminueix a la nit amb la respiracioacute
Tractament drsquoUWW i eliminacioacute de PhACs en FBR
pH
Entrada - COD=365 mgL - N-NH4
+=79 mgL - PT=17 mgL
COD N-NH4
+
PT
Paragravemetre Periacuteode I Periacuteode II Periacuteode III
DQO () 83 61 41
N-NH4+ () 86 99 80
PT () 54 89 75
Eliminacioacute de nutrients
Tractament drsquoUWW i eliminacioacute de PhACs en FBR
67
Napro
xen
Ibupro
fen
Aceta
min
ophen
Salic
ylic
acid
Keto
pro
fen
Azithro
myc
in
Cip
rofloxacin
Ofloxacin
Ery
thro
myc
in
Hyd
rochlo
roth
iazid
e
Furo
sem
ide
Codein
e
Lora
zepam
Ate
nolo
l
Dilt
iazem
Alp
razola
m
Paro
xetine
Co
nce
ntr
atio
n (
ngL
)
0
2000
4000
6000
8000
10000
12000
24000
30000
36000
42000
48000
54000
60000
Outlet
Inlet
Napro
xe
n
Ibupro
fen
Ace
tam
inophen
Salic
ylic
acid
Keto
pro
fen
Azithro
myc
in
Cip
rofloxa
cin
Ofloxa
cin
Ery
thro
myc
in
Hyd
roch
loro
thia
zid
e
Furo
se
mid
e
Codein
e
Lora
zepam
Ate
nolo
l
Dilt
iazem
Alp
razola
m
Paro
xe
tine
Concentr
ation (
ngL
)
0
2000
4000
6000
8000
10000
12000
24000
30000
36000
42000
48000
54000
60000
Outlet
Inlet
Antiinflamatoris Eliminacioacute gt85
Antibiogravetics Eliminacioacute gt 67
Antidepressius Eliminacioacute gt87
β-bloquejants Eliminacioacute gt86
Altres (ngL) Diuregravetics gt44 Bloquejants de canal lent gt72
Concentratioacute PhACs entrada
Concentratioacute PhACs sortida
TRH=8 d Estat estacionari
TRH=12 d Estat estacionari
48-54 μgL
24-54 μgL
4-10 μgL
2-4 μgL
4-6 μgL
ngL
ngL
8-10 μgL
4-10 μgL
ngL
ngL
PhACs
Tractament drsquoUWW i
eliminacioacute de PhACs en FBR
Valoritzacioacute de biomassa algal mitjanccedilant pretractament enzimagravetic i DA
Digestion time (days)
0 10 20 30 40 50
Meth
ane
yie
ld (
mL C
H4g
VS
)
0
50
100
150
200
250
Time (d) vs Microalgal control
Time (d) vs T control
Time (d) vs Cellulase
Time (d) vs Mix
Mix enzimagravetic Celmiddotlulasa
Biomassa microalgal + Control
Mix enzimagravetic 217 mL CH4g VS
Celmiddotlulasa 203 mL CH4g VS
Microalgues 188 mL CH4g VS
Mix enzimagravetic millora la produccioacute de metagrave
Brou fuacutengic + microalgues Control de brou fuacutengic
Lacasa + microalgues biomassa microalgal Control de lacasa
Brou fuacutengic 210 mL CH4
Lacasa 40 mL CH4
Produccioacute de biogas amb enzims no especiacutefics
Microalgues 38 mL CH4
Produccioacute de biogas amb enzims especiacutefics
Brou fuacutengic millora la produccioacute de metagrave
Projecte de colmiddotlaboracioacute entre el Consorci per a la Gestioacute de Residus del Valles Oriental i el grup de recerca Biorem UAB (2014SGR476) dins del
marc del programa de Doctorats Industrials de la Generalitat de Catalunya
Bioremediacioacute ldquoin siturdquo drsquoaquumliacutefers contaminats per compostos
organoclorats
Projecte de colmiddotlaboracioacute entre Litoclean i el grup de recerca Biorem UAB (2014SGR476) dins del marc del programa de Doctorats
Industrials de la Generalitat de Catalunya
Decloracioacute drsquoorganoclorats mitjanccedilant bacteris dehalorespiradors
1 Tecnologia consolidada amb centenars de casos drsquoaplicacioacute amb egravexit 2 Transformacioacute de productes organoclorats togravexics a innocus 3 Compatible amb altres megravetodes de remediacioacute 4 Disminucioacute del temps de remediacioacute de lrsquoaquumliacutefer i costos associats 5 Tecnologia meacutes econogravemica que tractaments fisico-quiacutemics 6 Potencialment pot eliminar els cloroalcans a concentracions le 0005 mgL 7 Percepcioacute social
PRINCIPALS AVANTATGES BIOREMEDIACIOacute
o Marc del projecte
Aplicacioacute de metodologies de Bioremediacioacute per via anaerogravebia en tres
emplaccedilaments afectats per la presencia de compostos organoclorats Cada un drsquoaquests tres emplaccedilaments constaragrave de les seguumlents fases
bull Fase 1 anagravelisis al laboratori a) Caracteritzacioacute de lrsquoemplaccedilament b) Assaig de laboratori Microcosmos
bull Fase 2 assaig in-situ
o Fase drsquoimplantacioacute A partir dels resultats obtinguts aplicacioacute de metodologia a lrsquoemplaccedilament estudiat per part de Litoclean
PCE TCE cis DCE
Caracteriacutestiques de lrsquoemplaccedilament
bull Emplaccedilament contaminat per un abocament controlat i finit de Percloretilegrave (PCE) en una parcelmiddotla amb activitat industrial
bull Respiren compostos orgagravenics clorats i els transformen a molegravecules menys clorades
bull Anaerobis estrictes bull Es poden trobar als aquumliacutefers contaminats bull El grup Biorem UAB (2014SGR476) disposa de diferents liacutenies de cultius de
bacteris decloradors amb capacitat per detoxificar un ampli ventall drsquoorganoclorats
bull Trueba-Santiso et al 2017 Sci
Total Environ 581-582 pp 640-
648
bull Mortan et al 2017 J Hazard
Mat In press
Dhg Dehalogenimonas
Dhc Dehalococcoides
Dhb Dehalobacterium
Diclorometagrave Agravecid acegravetic Agravecid fogravermic
+ Dhb
C C
H
H
H
H
Etegrave
C C
Cl
H
Cl
H
C C
H
Cl
Cl
H
C C
H
H
H
Cl
cis- i trans- DCE VC
Dhc Dhc
Dhc
C C
Cl
Cl
Cl
H
TCE
C C
C lC l
C l C l
P C E
Dhc
PCE
C
Cl
Cl
C
Cl
Cl
H H C
Cl
Cl
C
Cl
H
H H
1122-TeCA 112-TCA
Dhg Dhg
Abiogravetic
CC
HCl
HCl
HH
12-DCA
Dhg
12-DCA
Bacteris dehalorespiradors
Les poblacions bacterianes
autogravectones poden transformar els
contaminants fins a compostos innocus
Les condicions drsquoaquests aquumliacutefers soacuten adequades per
eliminar els compostos
organoclorats amb bacteris
dehalorespiradors
1 Anagravelisi dels paragravemetres
de camp
Bioestimulacioacute
2 Deteccioacute de lrsquoactivitat
decloradora
Atenuacioacute natural
monitoritzada
Bioaugmentacioacute Fase
2
Pregunta 1a Pregunta 2a
La poblacioacute bacteriana a lrsquoaquumliacutefer
eacutes suficient per completar el proceacutes de descontaminacioacute de forma natural
Pregunta 3a
Fase 1
Cultius anaerobis i anagravelisi de metabogravelits
Mostreig drsquoaigua del pou amb
sediments fins
Preparacioacute dels cultius en cambra
anaerogravebia
Incubacioacute dels cultius en cambra
climatitzada
Anagravelisi de metabogravelits per
cromatografia de gasos Mostres de
laquumliacutefer +
Substrat orgagravenic (candidats per
bioestimulacioacute)
1 Nomeacutes mostra 2 + Metanol i etanol 3 + Producte comercial 4 + Lactat
Concentracioacute de cloroetens
2 Deteccioacute de lrsquoactivitat decloradora
Fase 1
La biodegradacioacute eacutes completa (etegrave)
La bioestimulacioacute eacutes efectiva
La decloracioacute meacutes ragravepida eacutes amb lactat
PCE
TCE
cis- DCE
CV Etegrave
trans- DCE
0
5
10
15
20
25
30
35
0 50 100 150 200
Co
nce
ntr
atio
n (
microM
)
Day
0
2
4
6
8
10
0 50 100 150 200
Day
Mostra aigua nomeacutes (control)
Mostra aigua + etanol metanol
Mostra aigua + producte comercial
Mostra aigua + lactat
Resultats per a un pou
Cultius anaerobis i anagravelisi de metabogravelits
Fase 1
0
5
10
15
20
25
30
35
0 50 100 150 200Day
+ TCE
0
10
20
30
40
50
60
70
0 50 100 150 200
Day
+ TCE
2 Deteccioacute de lrsquoactivitat decloradora
TCE
cis-DCE
trans-DCE
Cloruro de vinilo Etileno
CC
Cl
Cl Cl
Cl
PCE
CC
Cl
H H
Cl
CC
H
ClH
Cl
CC
Cl
H
H
H
CC
H
H H
H
CC
Cl
Cl H
Cl
Deteccioacute i identificacioacute dels bacteris i enzims responsables de la degradacioacute completa
Tegravecniques moleculars (PCR)
Fase 1
Dehalobacter Desulforomonas
Sulfurospirillum Geobacter Desulfitobacterium
Desulfitobacterium
Dehalococcoides
pceA
tceA tceA bvcA
vcrA
2 Deteccioacute de lrsquoactivitat decloradora
Clorur de
vinil
Etegrave
Ma
rca
do
r
C+
Dh
c
Pou
C-
Dh
c
Assaig in situ per BIOESTIMULACIOacute
Fase 2
Injeccioacute i monitoritzacioacute bull Injeccioacute drsquoestimulant segons
conclusions de lrsquoassaig de laboratori (Lactat comercial) en les concentracions de diseny
bull Injeccioacute de traccedilador (fluoresceiumlna)
PCE TCE
cis-DCE
trans-DCE
CV Ethene 0
5
10
15
20
25
30
-1 19 39 59 79
Co
nce
ntr
atio
n (
mg
L)
Day
Chlorinated ethenes Lactate and fermenting products
Well PZ-1
Lactate Pyruvate
Acetate Formate
Potencial Redox
0
1
2
3
4
5
-1 19 39 59 79
Co
nce
ntr
atio
n (
mg
L)
Day
0
500
1000
1500
2000
2500
-1 19 39 59 79Day
0
10000
20000
30000
40000
50000
60000
70000
-1 19 39 59 79Day
-100
0
100
200
300
400
500
-1 19 39 59 79
OR
P (
mV
)
Day
PZ2
82
Chlorinated ethenes Lactate and fermenting products
Well PZ-2
Direct injection of lactate (MW-PZ2) Monitoring Wells PZ2 PZ1 PZ3 MW6 PZ22 PZ6 and ProfA
Conclusions de la Fase 2 (assaig in situ)
Els resultats de la Fase 1 soacuten vagravelids per decidir quin tractament de bioremediacioacute seguir a la Fase 2
El lactat estimula la degradacioacute
bull Augmenta la velocitat de decloracioacute bull Proporciona acetat i hidrogen als bacteris bull Consumeix lrsquooxigen present bull Disminueix el potencial redox
Es confirma la presegravencia de bacteris dehalorespiradors autogravectons i actius
Es detecta degradacioacute de PCE i transformacioacute a compostos menys clorats
A partir dels resultats obtinguts durant les dues fases es dissenyaragrave i es proposaragrave lrsquoexecucioacute drsquoun proceacutes de bioremediacioacute anaerogravebia estimulada aplicant la metodologia establerta
84
Gragravecies
Grup de recerca BioremUAB (teresavicentuabcat)
EDAR
Mezcla de ldquocontaminantes emergentesrdquo
metabolitos
substancias conjugadas
EXCRECIOacuteNVERTIDO
Retenidos en los lodos
inalterados
transformados
Mineralizados
Transformados
Inalterados
Presencia en aguas subterraneas superficiales y
sedimentos
Presencia en suelos
efluente
influente
DEGRADACIOacuteN DE CONTAMINANTES EMERGENTES
bull 2005 la mayoriacutea de estudios realizados se centran en ndash Puesta a punto de meacutetodos analiacuteticos
ndash Deteccioacuten en aguas superficiales y subterraacuteneas
ndash Deteccioacuten en sistemas de tratamiento convencionales (EDARs)
ndash Deteccioacuten en efluentes de hospitales
bull Algunos estudios de degradacioacuten por bacterias en efluentes
bull Escasos (ninguno) estudios de degradacioacuten en lodos
DEGRADACIOacuteN DE CONTAMINANTES EMERGENTES
HONGOS
Cual es el principal problema que presenta estudiar su degradacioacuten
Las bajas concentraciones en que se encuentran y el
hecho de estar en matrices muy complejas dificulta
su deteccioacuten y cuantificacioacuten
Aplicacioacuten en matrices liquidas y soacutelidas
Matrices liacutequidas
Aguas residuales de hospital
Aguas residuales de la Vila Universitaria
Concentrado de un proceso de membranas
Aguas de un hospital veterinario
Matrices solidas
Lodos de depuradoras urbanas
Lodos de reactor MBR
37 Verlicchi et al J hydrology 2010 also WST 2010
erythromycin (antibiotic)
Iopromide (ICM)
ifosfamide (cytostatic)
Ibuprofen (analgesic)
Glucose
Therapeutic classes contrast media (ICM) heavy metals in a hospital effluentndash Comparison with an urban effluent
Hospital effluent Mean value
Urban effluent Mean value
Degradacioacuten de faacutermacos modelo e identificacioacuten de productos de transformacioacuten en condiciones esteacuteriles
Nos permite demostrar que el hongo es
el responsable de la degradacioacuten
Tratamiento de efluentes reales en condiciones no esteacuteriles Cuantificacioacuten de la eliminacioacuten de faacutermacos y ecotoxicidad
Tratamiento de efluentes por hongos Degradacioacuten de faacutermacos
38
EXPERIMENTOS IN VIVO PARA CUANTIFICAR DEGRADACIOacuteN
EXPERIMENTOS PARA DETERMINAR EL PAPEL DE LOS ENZIMAS
- In vitro Lacasa comercial
- In vivo Inhibidores del citocrom P450 (1-aminobenzotriazole)
ESTUDIO DE LA TOXICIDAD (Microtox regTest )
- Bacteria bioluminescente V ficheri
- EC50 a los 15 min Concentracioacuten que disminuye la luz emitida por la bacteria al 50
- Cuanto mas alta sea la EC50 menor es la toxicidad
ANAgraveLISIS DE FAgraveRMACOS EXTRACCIOacuteN EN FASE SOacuteLIDA i HPLC
IDENTIFICACIOacuteN DE SUBPRODUCTOS Servei RMN-UAB
(Medio + contaminante) (Medio + contaminante+ hongo inactivado)
Adsorcioacuten Degradacioacuten miacutenima
DEGRADACIOacuteN DE FAacuteRMACOS INDIVIDUALES
EC50
50
Cultiu en placa
Inoculacioacute dels Erlenmeyers
per a lrsquoobtencioacute de miceliObtencioacute del miceli
Homogeneiumltzacioacute amb NaCl 08 11 (vv)
Solucioacute stock de miceli
Inoculacioacute dels Erlenmeyers per lrsquoobtencioacute de pegravelmiddotletsObtencioacute de pegravelmiddotlets
Solucioacute stock de pegravelmiddotlets
7 dies6 dies
5 dies
inogravecul
Inoculacioacute del reactor
Cultiu en placa
Inoculacioacute dels Erlenmeyers
per a lrsquoobtencioacute de miceliObtencioacute del miceli
Homogeneiumltzacioacute amb NaCl 08 11 (vv)
Solucioacute stock de miceli
Inoculacioacute dels Erlenmeyers per lrsquoobtencioacute de pegravelmiddotletsObtencioacute de pegravelmiddotlets
Solucioacute stock de pegravelmiddotlets
7 dies6 dies
5 dies
inogravecul
Inoculacioacute del reactor
Cultiu en placa
Inoculacioacute dels Erlenmeyers
per a lrsquoobtencioacute de miceliObtencioacute del miceli
Homogeneiumltzacioacute amb NaCl 08 11 (vv)
Solucioacute stock de miceli
Inoculacioacute dels Erlenmeyers per lrsquoobtencioacute de pegravelmiddotletsObtencioacute de pegravelmiddotlets
Solucioacute stock de pegravelmiddotlets
7 dies6 dies
5 dies
inogravecul
Inoculacioacute del reactor
Cultiu en placa
Inoculacioacute dels Erlenmeyers
per a lrsquoobtencioacute de miceliObtencioacute del miceli
Homogeneiumltzacioacute amb NaCl 08 11 (vv)
Solucioacute stock de miceli
Inoculacioacute dels Erlenmeyers per lrsquoobtencioacute de pegravelmiddotletsObtencioacute de pegravelmiddotlets
Solucioacute stock de pegravelmiddotlets
7 dies6 dies
5 dies
inogravecul
Inoculacioacute del reactor
Cultiu en placa
Inoculacioacute dels Erlenmeyers
per a lrsquoobtencioacute de miceliObtencioacute del miceli
Homogeneiumltzacioacute amb NaCl 08 11 (vv)
Solucioacute stock de miceli
Inoculacioacute dels Erlenmeyers per lrsquoobtencioacute de pegravelmiddotletsObtencioacute de pegravelmiddotlets
Solucioacute stock de pegravelmiddotlets
7 dies6 dies
5 dies
inogravecul
Inoculacioacute del reactor
Cultiu en placa
Inoculacioacute dels Erlenmeyers
per a lrsquoobtencioacute de miceliObtencioacute del miceli
Homogeneiumltzacioacute amb NaCl 08 11 (vv)
Solucioacute stock de miceli
Inoculacioacute dels Erlenmeyers per lrsquoobtencioacute de pegravelmiddotletsObtencioacute de pegravelmiddotlets
Solucioacute stock de pegravelmiddotlets
7 dies6 dies
5 dies
inogravecul
Inoculacioacute del reactor
Control abioacutetico Control inactivado Experimental (Medio + contaminante+hongo activo)
Idaea-CSIC ICRA
Ketoprofeno
Eliminacioacute del 100
Metabolits hidroxilats
Perfil de concentracioacute de subproductes del ketoprofen
DEGRADACIOacuteN DE FAacuteRMACOS MODELO
IOPROMIDE degradation in Erlenmeyer flasks by
T versicolor pellets Time course degradation of Iopromide
added at approximately 12 mg L-1 Symbols non-inoculated controls ()
experimental cultures () heat-killed
controls () glucose () and laccase
activity (loz)
62 degradation is
observed after 7days of
exposure and remains
constant until the end of
the experiment
Toxicity by Microtox bioassay
Time EC50 ()
Non-biotic control 2
15min 2
8h 1
1d 43
4d 66
7d 87
12d 110
High toxicity at initial time
(EC50 2) Toxicity decreases
over time
Gros et al 2014 Water Research
Degradacioacuten de farmacos en aguas residuales
en bioreactor
CONDITIONS
Sterile effluent
No sterile
Batch
Continuous
Nutrients addition
Non-nutrients addition
Fluidized bed bioreactors 15
and 10 L
Air pulses
T versicolor in form of pellets
pH (45) and temperature (25ordmC)
control
MONITORING
Pharmaceuticals degradation
Acute toxicity (Microtox)
Laccase glucose etc
101
1-ep
oxyC
BZ
2-Hyd
roxy
CBZ
Cipro
floxa
cin
50
100
150
200
250
Inicial
15 min
6 h
1 d
2 d
5 d
8 d
Cef
alex
in
Ibup
rofe
n
Aceta
minop
hen
Azitro
micin
1
2
3
4
Ketop
rofe
n
Propr
anolol
Cita
lopr
am
Car
bamaz
epine
Acridon
e
Con
cen
tracioacute
(micro
g L
-1)
000
003
006
009
012
RESULTADOS AGUAS RESIDUALES URBANAS (Vila Universitaria de la UAB)
Tratamiento no esteril en batch
Eliminacioacuten completa del 70 de los faacutermacos detectados
Inicial
15 min
6 h
1 d
2 d
5 d
8 d
TRATAMIENTO DE EFLUENTES
Comparacioacuten de la eliminacioacuten de los faacutermacos por el
hongo versus lodos activados (bibliografia)
Grup Fagravermac Concentracioacute
(microg L-1)
Eliminacioacute estegraveril
()
Eliminacioacute no estegraveril
()
Eliminacioacute per llots activats
() Analgegravesics Acetaminofen 387 100 100 82-99
Ibuprofen 1261 100 100 82-99 Ketoprofen lt048 35 100 lt50 Codeina 002 100 - lt82 Antibiogravetics Azitromicin 431 - 100 lt40
Ciprofloxacin 8471 - 35 50-96 (adsorcioacute) Cefalexin 059 - -51 96 β-blockers Propanolol 006 - 100 59-70 Psiquiatrics Carbamazepina 07 -37 Augmenta lt20 Augmenta
1011- epoxy CBZ 755 100 79 - 2-Hydroxy CBZ 1638 46 100 -
Acridone 101 100 Augmenta - Citalopram 01 100 100 -
RESULTADOS AGUAS RESIDUALES URBANAS
TRATAMIENTO DE EFLUENTES
Porcentajes de eliminacioacuten superiores en el tratamiento por hongos
Problema cuantificacioacuten inicial de carbamazepina conjugacioacuten
Ace
tam
inop
hen
Ibup
rofen
Ket
opro
fen
Nap
roxe
n
Salicylic a
cid
Cod
eine
Phe
nazo
ne
Dex
amet
haso
ne
Diclofena
c
Piro
xica
m
Co
nce
ntr
atio
n (
microg
L-1
)
00
05
10
15
20
25
30
500
1000
1500
Initial
30 min
5 h
1 d
2 d
5 d
8 d
50
Tratamiento no esteacuteril Analgeacutesicos
RESULTADOS AGUAS RESIDUALES DE HOSPITAL
TRATAMIENTO DE EFLUENTES
46
Cipro
floxa
cin
Oflo
xacin
Clarit
hrom
ycin
Sulfam
etho
xazo
le
Azith
rom
ycin
Met
ronida
zole
Met
ronida
zole-O
H
Trim
etho
prim
Dim
etrid
azole
Ron
idaz
ole
Co
nce
ntr
atio
n (
microg
L-1
)
00
05
10
15
20
25
30
35
40
100
150
200
250
Initial
30 min
5 h
1 d
2 d
5 d
8 d
RESULTADOS AGUAS RESIDUALES DE HOSPITAL
Tratamiento no esteacuteril Antibioacuteticos
TRATAMIENTO DE EFLUENTES
101
1-ep
oxy
CBZ
2-Hyd
roxy
CBZ
Car
bam
azep
ine
Acr
idon
e
Lora
zepa
m
Cita
lopr
am
Ven
lafaxine
Pra
vast
atin
Olanz
apine
Ser
tralin
e
Fluox
etine
Par
oxet
ine
Co
nce
ntr
atio
n (
microg
L-1
)
000
025
050
075
100
400800
120016002000
Initial
30 min
5 h
1 d
2 d
5 d
8 d
RESULTADOS AGUAS RESIDUALES DE HOSPITAL
Tratamiento no esteacuteril Faacutermacos de uso psiquiaacutetrico
TRATAMIENTO DE EFLUENTES
Ben
zotri
azole
OP2E
O
Eth
ylpa
rabe
n
Pro
pylpar
aben
BPA
OP
Con
cen
tration
(micro
g L
-1)
0
2
4
6
8
10
20
30
40
50
60
RESULTADOS AGUAS RESIDUALES DE HOSPITAL
Tratamiento no esteacuteril Compuestos disruptores endocrinos
70 eliminacioacute
TRATAMIENTO DE EFLUENTES
Famiacutelia faacutermacos Tratamiento esteacuteril Tratamiento no esteacuteril
Carga inicial (microg)
Eliminacioacuten ()
Carga inicial (microg)
Eliminacioacute ()
Analgegravesics 1475 180 993 1511 179 988 Antibiogravetics 569 69 861 239 28 908 Cafeiumlna 757 92 79 1490 177 384 EDC 124 15 813 704 84 744 Iopromida 1046 128 755 4197 498 340 Altres fagravermacs 557 68 862 177 21 863 Psiquiagravetrics 3658 447 937 108 13 954 Cantidad total 8185 100 832 8427 100 533
Tratamiento adecuado para degradar faacutermacos en efluents de hospital
Siguiente objetivo Tratamiento en continuo de efluentes
RESULTADOS AGUAS RESIDUALES DE HOSPITAL
TRATAMIENTO DE EFLUENTES
Fungal inoculated (I)
34 Non-sterile continuous treatments of ROC and VHW
Non-inoculated (NI)
Non-sterile continuous
treatments of real effluents
VHW treatment
(
) Glucose concentration
(
) COD
(
) Laccase activity
(darr) Fungal biomass partial renovation
(mdash) Glucose addition rate
2 HRT studied
Decrease in laccase activity even with partial biomass renovation
Fungal inoculated (I)
Casas et al 2013 Env Technol 34 113
Glucose 026 g g DCW d
Ammonium 12 mg g DCW d
No glucose accumulation
Need for nutrients
Previous studies in synthetic
media and sterile conditions
CRT
Blaacutenquez et al 2006 Water Res 40 1650
CRT 21 days
13 biomass renovation every 7 days
CRT of 15 days
34 Non-sterile continuous treatments of ROC and VHW
Marina Badia Fabregat December 5th 2014 PhD Thesis
Que es lo que sucede
Se muere el hongo aunque estamos renovando la
biomasa no hay suficiente hongo
No hay degradacioacuten
52
Marina Badia Fabregat December 5th 2014 PhD Thesis
VHW treatment (2)
34 Non-sterile continuous treatments of ROC and VHW
NH4+ addition
PhACs removal
Fungal inoculated (I)
Non-inoculated (NI)
(
) Wastewater (Influent)
(
) Reactor effluent
The analyses have
been performed by
34 Non-sterile continuous treatments of ROC and VHW
Microbial community assessment (DGGE)
Marina Badia Fabregat December 5th 2014 PhD Thesis
Time
34 Non-sterile continuous treatments of ROC and VHW
Trametes versicolor
Candida spp
Fusarium solani
Unknown
T versicolor survived until the end of the treatment
laccase activity is not a good indicator
ESCENARIOS DE GESTIOacuteN DE EFLUENTES DE HOSPITAL
EDAR
No eliminacioacuten
de faacutermacos
Dilucioacuten en
el efluente
urbano
Aguas
urbanas
Fong
No eliminacioacuten
de DQO
Hongo Aguas
urbanas
EDAR
HOSPITAL
Srsquoha comprovat la capacitat de T versicolor per degradar fagravermacs
Badiacutea-Fabregat et al 2014 Rodriacuteguez-Rodriacuteguez et al 2014 Cruz-Moratoacute et al 2013
Tractament en continu drsquoHWW amb T versicolor en reactor
Inconvenients al tractament drsquo
aiguumles drsquohospitals reals
- Necessitat drsquoaddicionar nutrients - Competegravencia amb bacteris
Possibles solucions Estrategravegies
- Pretractament de lrsquoefluent - Altres configuracions de reactors - Canvi en la font de carboni
Posada a punt del sistema TRH Relacioacute QRQL
Tractament en continu drsquoHWW amb T versicolor en reactor
Alternativa filtre percolador amb T versicolor pre-crescut sobre fusta
1 2 3
4
5
6
7
1 Tanc drsquoalimentacioacute 2 Tanc de mescla 3 Tanc drsquoeluents de
sortida 4 Bomba de recirculacioacute 5 Bioreactor 6 Entrada drsquoaire 7 Controlador de pH
TRH 3d
QL
QR
QL
Tractament en continu drsquoHWW amb T versicolor en reactor
Alternativa filtre percolador amb T versicolor pre-crescut sobre fusta
Desenvolupament processos
Efluent hospital
real (HWW)
Aiguumles residuals urbanes
(UWW)
Trametes versicolor
T versicolor crescut sobre fusta
Filtre percolador amb T versicolor crescut sobre fusta
Microalgues Degradacioacute a
escala Erlenmeyer Fotobioreactor FBR
Degradacioacute drsquohormones i fagravermacs per microalgues
bull Degradacioacute drsquohormones del digestat drsquoun DA dopat amb E2 i EE2 amb les algues S capricornutum i C reinhardtii creixement i degradacioacute
No efecte togravexic de les hormones sobre les algues
Utilitzacioacute de digestat de llots per creixer
S capricornutum
S capricornutum
Selenastrum
capricornutum
Chlamydomonas
reinhardtii
E2 () EE2 () E2 () EE2 ()
24h 7d 24
h
7d 24h 7d 24
h
7d
B 47 88 30 60 89 100 26 100
C 2 46 0 41 27 86 6 71
G 91 100 27 95 98 100 28 76
Degradacioacute drsquohormones i fagravermacs per microalgues
bull Identificacioacute productes de degradacioacute drsquoE2 i EE2
bull Es detecten diferents productes de degradacioacute drsquoE2 i EE2 bull Majoritagraveriament productes de fotodegradacioacute bull Alguns directament relacionats amb la biodegradacioacute per part de les algues
E2 TP1 EE2 TP2
OH
HO
O
OH
HO
OH
Toilet sewage
1st settler (1m3)
2nd settler (1m3)
Wastewater pump
Wastewater PBR inlet
1
2
3
4
5
Algaebacteria consortia
Fotobioreactor de tractament
drsquo UrbanWW despres de
decantacioacute
Volum 1000L
Semiobert
Tubs plastic transparent
Tractament drsquoUrbanWW i eliminacioacute de PhACs en FBR
100L aigua del llac
Can Borrell Lake (StCugat)
900L U WW
Plagrave drsquooperacioacute del FBR
Tractament drsquoUWW i eliminacioacute de PhACs en FBR
Estat Estacionari - PhACs - Biodiversitat
303 mgL
265 mgL
155 mgL
Irradiacioacute solar darr Temperatura darr
TSSdarr Biomassa
pH augmenta amb lrsquoactivitat fotosintegravetica (consum CO2)
pH disminueix a la nit amb la respiracioacute
Tractament drsquoUWW i eliminacioacute de PhACs en FBR
pH
Entrada - COD=365 mgL - N-NH4
+=79 mgL - PT=17 mgL
COD N-NH4
+
PT
Paragravemetre Periacuteode I Periacuteode II Periacuteode III
DQO () 83 61 41
N-NH4+ () 86 99 80
PT () 54 89 75
Eliminacioacute de nutrients
Tractament drsquoUWW i eliminacioacute de PhACs en FBR
67
Napro
xen
Ibupro
fen
Aceta
min
ophen
Salic
ylic
acid
Keto
pro
fen
Azithro
myc
in
Cip
rofloxacin
Ofloxacin
Ery
thro
myc
in
Hyd
rochlo
roth
iazid
e
Furo
sem
ide
Codein
e
Lora
zepam
Ate
nolo
l
Dilt
iazem
Alp
razola
m
Paro
xetine
Co
nce
ntr
atio
n (
ngL
)
0
2000
4000
6000
8000
10000
12000
24000
30000
36000
42000
48000
54000
60000
Outlet
Inlet
Napro
xe
n
Ibupro
fen
Ace
tam
inophen
Salic
ylic
acid
Keto
pro
fen
Azithro
myc
in
Cip
rofloxa
cin
Ofloxa
cin
Ery
thro
myc
in
Hyd
roch
loro
thia
zid
e
Furo
se
mid
e
Codein
e
Lora
zepam
Ate
nolo
l
Dilt
iazem
Alp
razola
m
Paro
xe
tine
Concentr
ation (
ngL
)
0
2000
4000
6000
8000
10000
12000
24000
30000
36000
42000
48000
54000
60000
Outlet
Inlet
Antiinflamatoris Eliminacioacute gt85
Antibiogravetics Eliminacioacute gt 67
Antidepressius Eliminacioacute gt87
β-bloquejants Eliminacioacute gt86
Altres (ngL) Diuregravetics gt44 Bloquejants de canal lent gt72
Concentratioacute PhACs entrada
Concentratioacute PhACs sortida
TRH=8 d Estat estacionari
TRH=12 d Estat estacionari
48-54 μgL
24-54 μgL
4-10 μgL
2-4 μgL
4-6 μgL
ngL
ngL
8-10 μgL
4-10 μgL
ngL
ngL
PhACs
Tractament drsquoUWW i
eliminacioacute de PhACs en FBR
Valoritzacioacute de biomassa algal mitjanccedilant pretractament enzimagravetic i DA
Digestion time (days)
0 10 20 30 40 50
Meth
ane
yie
ld (
mL C
H4g
VS
)
0
50
100
150
200
250
Time (d) vs Microalgal control
Time (d) vs T control
Time (d) vs Cellulase
Time (d) vs Mix
Mix enzimagravetic Celmiddotlulasa
Biomassa microalgal + Control
Mix enzimagravetic 217 mL CH4g VS
Celmiddotlulasa 203 mL CH4g VS
Microalgues 188 mL CH4g VS
Mix enzimagravetic millora la produccioacute de metagrave
Brou fuacutengic + microalgues Control de brou fuacutengic
Lacasa + microalgues biomassa microalgal Control de lacasa
Brou fuacutengic 210 mL CH4
Lacasa 40 mL CH4
Produccioacute de biogas amb enzims no especiacutefics
Microalgues 38 mL CH4
Produccioacute de biogas amb enzims especiacutefics
Brou fuacutengic millora la produccioacute de metagrave
Projecte de colmiddotlaboracioacute entre el Consorci per a la Gestioacute de Residus del Valles Oriental i el grup de recerca Biorem UAB (2014SGR476) dins del
marc del programa de Doctorats Industrials de la Generalitat de Catalunya
Bioremediacioacute ldquoin siturdquo drsquoaquumliacutefers contaminats per compostos
organoclorats
Projecte de colmiddotlaboracioacute entre Litoclean i el grup de recerca Biorem UAB (2014SGR476) dins del marc del programa de Doctorats
Industrials de la Generalitat de Catalunya
Decloracioacute drsquoorganoclorats mitjanccedilant bacteris dehalorespiradors
1 Tecnologia consolidada amb centenars de casos drsquoaplicacioacute amb egravexit 2 Transformacioacute de productes organoclorats togravexics a innocus 3 Compatible amb altres megravetodes de remediacioacute 4 Disminucioacute del temps de remediacioacute de lrsquoaquumliacutefer i costos associats 5 Tecnologia meacutes econogravemica que tractaments fisico-quiacutemics 6 Potencialment pot eliminar els cloroalcans a concentracions le 0005 mgL 7 Percepcioacute social
PRINCIPALS AVANTATGES BIOREMEDIACIOacute
o Marc del projecte
Aplicacioacute de metodologies de Bioremediacioacute per via anaerogravebia en tres
emplaccedilaments afectats per la presencia de compostos organoclorats Cada un drsquoaquests tres emplaccedilaments constaragrave de les seguumlents fases
bull Fase 1 anagravelisis al laboratori a) Caracteritzacioacute de lrsquoemplaccedilament b) Assaig de laboratori Microcosmos
bull Fase 2 assaig in-situ
o Fase drsquoimplantacioacute A partir dels resultats obtinguts aplicacioacute de metodologia a lrsquoemplaccedilament estudiat per part de Litoclean
PCE TCE cis DCE
Caracteriacutestiques de lrsquoemplaccedilament
bull Emplaccedilament contaminat per un abocament controlat i finit de Percloretilegrave (PCE) en una parcelmiddotla amb activitat industrial
bull Respiren compostos orgagravenics clorats i els transformen a molegravecules menys clorades
bull Anaerobis estrictes bull Es poden trobar als aquumliacutefers contaminats bull El grup Biorem UAB (2014SGR476) disposa de diferents liacutenies de cultius de
bacteris decloradors amb capacitat per detoxificar un ampli ventall drsquoorganoclorats
bull Trueba-Santiso et al 2017 Sci
Total Environ 581-582 pp 640-
648
bull Mortan et al 2017 J Hazard
Mat In press
Dhg Dehalogenimonas
Dhc Dehalococcoides
Dhb Dehalobacterium
Diclorometagrave Agravecid acegravetic Agravecid fogravermic
+ Dhb
C C
H
H
H
H
Etegrave
C C
Cl
H
Cl
H
C C
H
Cl
Cl
H
C C
H
H
H
Cl
cis- i trans- DCE VC
Dhc Dhc
Dhc
C C
Cl
Cl
Cl
H
TCE
C C
C lC l
C l C l
P C E
Dhc
PCE
C
Cl
Cl
C
Cl
Cl
H H C
Cl
Cl
C
Cl
H
H H
1122-TeCA 112-TCA
Dhg Dhg
Abiogravetic
CC
HCl
HCl
HH
12-DCA
Dhg
12-DCA
Bacteris dehalorespiradors
Les poblacions bacterianes
autogravectones poden transformar els
contaminants fins a compostos innocus
Les condicions drsquoaquests aquumliacutefers soacuten adequades per
eliminar els compostos
organoclorats amb bacteris
dehalorespiradors
1 Anagravelisi dels paragravemetres
de camp
Bioestimulacioacute
2 Deteccioacute de lrsquoactivitat
decloradora
Atenuacioacute natural
monitoritzada
Bioaugmentacioacute Fase
2
Pregunta 1a Pregunta 2a
La poblacioacute bacteriana a lrsquoaquumliacutefer
eacutes suficient per completar el proceacutes de descontaminacioacute de forma natural
Pregunta 3a
Fase 1
Cultius anaerobis i anagravelisi de metabogravelits
Mostreig drsquoaigua del pou amb
sediments fins
Preparacioacute dels cultius en cambra
anaerogravebia
Incubacioacute dels cultius en cambra
climatitzada
Anagravelisi de metabogravelits per
cromatografia de gasos Mostres de
laquumliacutefer +
Substrat orgagravenic (candidats per
bioestimulacioacute)
1 Nomeacutes mostra 2 + Metanol i etanol 3 + Producte comercial 4 + Lactat
Concentracioacute de cloroetens
2 Deteccioacute de lrsquoactivitat decloradora
Fase 1
La biodegradacioacute eacutes completa (etegrave)
La bioestimulacioacute eacutes efectiva
La decloracioacute meacutes ragravepida eacutes amb lactat
PCE
TCE
cis- DCE
CV Etegrave
trans- DCE
0
5
10
15
20
25
30
35
0 50 100 150 200
Co
nce
ntr
atio
n (
microM
)
Day
0
2
4
6
8
10
0 50 100 150 200
Day
Mostra aigua nomeacutes (control)
Mostra aigua + etanol metanol
Mostra aigua + producte comercial
Mostra aigua + lactat
Resultats per a un pou
Cultius anaerobis i anagravelisi de metabogravelits
Fase 1
0
5
10
15
20
25
30
35
0 50 100 150 200Day
+ TCE
0
10
20
30
40
50
60
70
0 50 100 150 200
Day
+ TCE
2 Deteccioacute de lrsquoactivitat decloradora
TCE
cis-DCE
trans-DCE
Cloruro de vinilo Etileno
CC
Cl
Cl Cl
Cl
PCE
CC
Cl
H H
Cl
CC
H
ClH
Cl
CC
Cl
H
H
H
CC
H
H H
H
CC
Cl
Cl H
Cl
Deteccioacute i identificacioacute dels bacteris i enzims responsables de la degradacioacute completa
Tegravecniques moleculars (PCR)
Fase 1
Dehalobacter Desulforomonas
Sulfurospirillum Geobacter Desulfitobacterium
Desulfitobacterium
Dehalococcoides
pceA
tceA tceA bvcA
vcrA
2 Deteccioacute de lrsquoactivitat decloradora
Clorur de
vinil
Etegrave
Ma
rca
do
r
C+
Dh
c
Pou
C-
Dh
c
Assaig in situ per BIOESTIMULACIOacute
Fase 2
Injeccioacute i monitoritzacioacute bull Injeccioacute drsquoestimulant segons
conclusions de lrsquoassaig de laboratori (Lactat comercial) en les concentracions de diseny
bull Injeccioacute de traccedilador (fluoresceiumlna)
PCE TCE
cis-DCE
trans-DCE
CV Ethene 0
5
10
15
20
25
30
-1 19 39 59 79
Co
nce
ntr
atio
n (
mg
L)
Day
Chlorinated ethenes Lactate and fermenting products
Well PZ-1
Lactate Pyruvate
Acetate Formate
Potencial Redox
0
1
2
3
4
5
-1 19 39 59 79
Co
nce
ntr
atio
n (
mg
L)
Day
0
500
1000
1500
2000
2500
-1 19 39 59 79Day
0
10000
20000
30000
40000
50000
60000
70000
-1 19 39 59 79Day
-100
0
100
200
300
400
500
-1 19 39 59 79
OR
P (
mV
)
Day
PZ2
82
Chlorinated ethenes Lactate and fermenting products
Well PZ-2
Direct injection of lactate (MW-PZ2) Monitoring Wells PZ2 PZ1 PZ3 MW6 PZ22 PZ6 and ProfA
Conclusions de la Fase 2 (assaig in situ)
Els resultats de la Fase 1 soacuten vagravelids per decidir quin tractament de bioremediacioacute seguir a la Fase 2
El lactat estimula la degradacioacute
bull Augmenta la velocitat de decloracioacute bull Proporciona acetat i hidrogen als bacteris bull Consumeix lrsquooxigen present bull Disminueix el potencial redox
Es confirma la presegravencia de bacteris dehalorespiradors autogravectons i actius
Es detecta degradacioacute de PCE i transformacioacute a compostos menys clorats
A partir dels resultats obtinguts durant les dues fases es dissenyaragrave i es proposaragrave lrsquoexecucioacute drsquoun proceacutes de bioremediacioacute anaerogravebia estimulada aplicant la metodologia establerta
84
Gragravecies
Grup de recerca BioremUAB (teresavicentuabcat)
bull 2005 la mayoriacutea de estudios realizados se centran en ndash Puesta a punto de meacutetodos analiacuteticos
ndash Deteccioacuten en aguas superficiales y subterraacuteneas
ndash Deteccioacuten en sistemas de tratamiento convencionales (EDARs)
ndash Deteccioacuten en efluentes de hospitales
bull Algunos estudios de degradacioacuten por bacterias en efluentes
bull Escasos (ninguno) estudios de degradacioacuten en lodos
DEGRADACIOacuteN DE CONTAMINANTES EMERGENTES
HONGOS
Cual es el principal problema que presenta estudiar su degradacioacuten
Las bajas concentraciones en que se encuentran y el
hecho de estar en matrices muy complejas dificulta
su deteccioacuten y cuantificacioacuten
Aplicacioacuten en matrices liquidas y soacutelidas
Matrices liacutequidas
Aguas residuales de hospital
Aguas residuales de la Vila Universitaria
Concentrado de un proceso de membranas
Aguas de un hospital veterinario
Matrices solidas
Lodos de depuradoras urbanas
Lodos de reactor MBR
37 Verlicchi et al J hydrology 2010 also WST 2010
erythromycin (antibiotic)
Iopromide (ICM)
ifosfamide (cytostatic)
Ibuprofen (analgesic)
Glucose
Therapeutic classes contrast media (ICM) heavy metals in a hospital effluentndash Comparison with an urban effluent
Hospital effluent Mean value
Urban effluent Mean value
Degradacioacuten de faacutermacos modelo e identificacioacuten de productos de transformacioacuten en condiciones esteacuteriles
Nos permite demostrar que el hongo es
el responsable de la degradacioacuten
Tratamiento de efluentes reales en condiciones no esteacuteriles Cuantificacioacuten de la eliminacioacuten de faacutermacos y ecotoxicidad
Tratamiento de efluentes por hongos Degradacioacuten de faacutermacos
38
EXPERIMENTOS IN VIVO PARA CUANTIFICAR DEGRADACIOacuteN
EXPERIMENTOS PARA DETERMINAR EL PAPEL DE LOS ENZIMAS
- In vitro Lacasa comercial
- In vivo Inhibidores del citocrom P450 (1-aminobenzotriazole)
ESTUDIO DE LA TOXICIDAD (Microtox regTest )
- Bacteria bioluminescente V ficheri
- EC50 a los 15 min Concentracioacuten que disminuye la luz emitida por la bacteria al 50
- Cuanto mas alta sea la EC50 menor es la toxicidad
ANAgraveLISIS DE FAgraveRMACOS EXTRACCIOacuteN EN FASE SOacuteLIDA i HPLC
IDENTIFICACIOacuteN DE SUBPRODUCTOS Servei RMN-UAB
(Medio + contaminante) (Medio + contaminante+ hongo inactivado)
Adsorcioacuten Degradacioacuten miacutenima
DEGRADACIOacuteN DE FAacuteRMACOS INDIVIDUALES
EC50
50
Cultiu en placa
Inoculacioacute dels Erlenmeyers
per a lrsquoobtencioacute de miceliObtencioacute del miceli
Homogeneiumltzacioacute amb NaCl 08 11 (vv)
Solucioacute stock de miceli
Inoculacioacute dels Erlenmeyers per lrsquoobtencioacute de pegravelmiddotletsObtencioacute de pegravelmiddotlets
Solucioacute stock de pegravelmiddotlets
7 dies6 dies
5 dies
inogravecul
Inoculacioacute del reactor
Cultiu en placa
Inoculacioacute dels Erlenmeyers
per a lrsquoobtencioacute de miceliObtencioacute del miceli
Homogeneiumltzacioacute amb NaCl 08 11 (vv)
Solucioacute stock de miceli
Inoculacioacute dels Erlenmeyers per lrsquoobtencioacute de pegravelmiddotletsObtencioacute de pegravelmiddotlets
Solucioacute stock de pegravelmiddotlets
7 dies6 dies
5 dies
inogravecul
Inoculacioacute del reactor
Cultiu en placa
Inoculacioacute dels Erlenmeyers
per a lrsquoobtencioacute de miceliObtencioacute del miceli
Homogeneiumltzacioacute amb NaCl 08 11 (vv)
Solucioacute stock de miceli
Inoculacioacute dels Erlenmeyers per lrsquoobtencioacute de pegravelmiddotletsObtencioacute de pegravelmiddotlets
Solucioacute stock de pegravelmiddotlets
7 dies6 dies
5 dies
inogravecul
Inoculacioacute del reactor
Cultiu en placa
Inoculacioacute dels Erlenmeyers
per a lrsquoobtencioacute de miceliObtencioacute del miceli
Homogeneiumltzacioacute amb NaCl 08 11 (vv)
Solucioacute stock de miceli
Inoculacioacute dels Erlenmeyers per lrsquoobtencioacute de pegravelmiddotletsObtencioacute de pegravelmiddotlets
Solucioacute stock de pegravelmiddotlets
7 dies6 dies
5 dies
inogravecul
Inoculacioacute del reactor
Cultiu en placa
Inoculacioacute dels Erlenmeyers
per a lrsquoobtencioacute de miceliObtencioacute del miceli
Homogeneiumltzacioacute amb NaCl 08 11 (vv)
Solucioacute stock de miceli
Inoculacioacute dels Erlenmeyers per lrsquoobtencioacute de pegravelmiddotletsObtencioacute de pegravelmiddotlets
Solucioacute stock de pegravelmiddotlets
7 dies6 dies
5 dies
inogravecul
Inoculacioacute del reactor
Cultiu en placa
Inoculacioacute dels Erlenmeyers
per a lrsquoobtencioacute de miceliObtencioacute del miceli
Homogeneiumltzacioacute amb NaCl 08 11 (vv)
Solucioacute stock de miceli
Inoculacioacute dels Erlenmeyers per lrsquoobtencioacute de pegravelmiddotletsObtencioacute de pegravelmiddotlets
Solucioacute stock de pegravelmiddotlets
7 dies6 dies
5 dies
inogravecul
Inoculacioacute del reactor
Control abioacutetico Control inactivado Experimental (Medio + contaminante+hongo activo)
Idaea-CSIC ICRA
Ketoprofeno
Eliminacioacute del 100
Metabolits hidroxilats
Perfil de concentracioacute de subproductes del ketoprofen
DEGRADACIOacuteN DE FAacuteRMACOS MODELO
IOPROMIDE degradation in Erlenmeyer flasks by
T versicolor pellets Time course degradation of Iopromide
added at approximately 12 mg L-1 Symbols non-inoculated controls ()
experimental cultures () heat-killed
controls () glucose () and laccase
activity (loz)
62 degradation is
observed after 7days of
exposure and remains
constant until the end of
the experiment
Toxicity by Microtox bioassay
Time EC50 ()
Non-biotic control 2
15min 2
8h 1
1d 43
4d 66
7d 87
12d 110
High toxicity at initial time
(EC50 2) Toxicity decreases
over time
Gros et al 2014 Water Research
Degradacioacuten de farmacos en aguas residuales
en bioreactor
CONDITIONS
Sterile effluent
No sterile
Batch
Continuous
Nutrients addition
Non-nutrients addition
Fluidized bed bioreactors 15
and 10 L
Air pulses
T versicolor in form of pellets
pH (45) and temperature (25ordmC)
control
MONITORING
Pharmaceuticals degradation
Acute toxicity (Microtox)
Laccase glucose etc
101
1-ep
oxyC
BZ
2-Hyd
roxy
CBZ
Cipro
floxa
cin
50
100
150
200
250
Inicial
15 min
6 h
1 d
2 d
5 d
8 d
Cef
alex
in
Ibup
rofe
n
Aceta
minop
hen
Azitro
micin
1
2
3
4
Ketop
rofe
n
Propr
anolol
Cita
lopr
am
Car
bamaz
epine
Acridon
e
Con
cen
tracioacute
(micro
g L
-1)
000
003
006
009
012
RESULTADOS AGUAS RESIDUALES URBANAS (Vila Universitaria de la UAB)
Tratamiento no esteril en batch
Eliminacioacuten completa del 70 de los faacutermacos detectados
Inicial
15 min
6 h
1 d
2 d
5 d
8 d
TRATAMIENTO DE EFLUENTES
Comparacioacuten de la eliminacioacuten de los faacutermacos por el
hongo versus lodos activados (bibliografia)
Grup Fagravermac Concentracioacute
(microg L-1)
Eliminacioacute estegraveril
()
Eliminacioacute no estegraveril
()
Eliminacioacute per llots activats
() Analgegravesics Acetaminofen 387 100 100 82-99
Ibuprofen 1261 100 100 82-99 Ketoprofen lt048 35 100 lt50 Codeina 002 100 - lt82 Antibiogravetics Azitromicin 431 - 100 lt40
Ciprofloxacin 8471 - 35 50-96 (adsorcioacute) Cefalexin 059 - -51 96 β-blockers Propanolol 006 - 100 59-70 Psiquiatrics Carbamazepina 07 -37 Augmenta lt20 Augmenta
1011- epoxy CBZ 755 100 79 - 2-Hydroxy CBZ 1638 46 100 -
Acridone 101 100 Augmenta - Citalopram 01 100 100 -
RESULTADOS AGUAS RESIDUALES URBANAS
TRATAMIENTO DE EFLUENTES
Porcentajes de eliminacioacuten superiores en el tratamiento por hongos
Problema cuantificacioacuten inicial de carbamazepina conjugacioacuten
Ace
tam
inop
hen
Ibup
rofen
Ket
opro
fen
Nap
roxe
n
Salicylic a
cid
Cod
eine
Phe
nazo
ne
Dex
amet
haso
ne
Diclofena
c
Piro
xica
m
Co
nce
ntr
atio
n (
microg
L-1
)
00
05
10
15
20
25
30
500
1000
1500
Initial
30 min
5 h
1 d
2 d
5 d
8 d
50
Tratamiento no esteacuteril Analgeacutesicos
RESULTADOS AGUAS RESIDUALES DE HOSPITAL
TRATAMIENTO DE EFLUENTES
46
Cipro
floxa
cin
Oflo
xacin
Clarit
hrom
ycin
Sulfam
etho
xazo
le
Azith
rom
ycin
Met
ronida
zole
Met
ronida
zole-O
H
Trim
etho
prim
Dim
etrid
azole
Ron
idaz
ole
Co
nce
ntr
atio
n (
microg
L-1
)
00
05
10
15
20
25
30
35
40
100
150
200
250
Initial
30 min
5 h
1 d
2 d
5 d
8 d
RESULTADOS AGUAS RESIDUALES DE HOSPITAL
Tratamiento no esteacuteril Antibioacuteticos
TRATAMIENTO DE EFLUENTES
101
1-ep
oxy
CBZ
2-Hyd
roxy
CBZ
Car
bam
azep
ine
Acr
idon
e
Lora
zepa
m
Cita
lopr
am
Ven
lafaxine
Pra
vast
atin
Olanz
apine
Ser
tralin
e
Fluox
etine
Par
oxet
ine
Co
nce
ntr
atio
n (
microg
L-1
)
000
025
050
075
100
400800
120016002000
Initial
30 min
5 h
1 d
2 d
5 d
8 d
RESULTADOS AGUAS RESIDUALES DE HOSPITAL
Tratamiento no esteacuteril Faacutermacos de uso psiquiaacutetrico
TRATAMIENTO DE EFLUENTES
Ben
zotri
azole
OP2E
O
Eth
ylpa
rabe
n
Pro
pylpar
aben
BPA
OP
Con
cen
tration
(micro
g L
-1)
0
2
4
6
8
10
20
30
40
50
60
RESULTADOS AGUAS RESIDUALES DE HOSPITAL
Tratamiento no esteacuteril Compuestos disruptores endocrinos
70 eliminacioacute
TRATAMIENTO DE EFLUENTES
Famiacutelia faacutermacos Tratamiento esteacuteril Tratamiento no esteacuteril
Carga inicial (microg)
Eliminacioacuten ()
Carga inicial (microg)
Eliminacioacute ()
Analgegravesics 1475 180 993 1511 179 988 Antibiogravetics 569 69 861 239 28 908 Cafeiumlna 757 92 79 1490 177 384 EDC 124 15 813 704 84 744 Iopromida 1046 128 755 4197 498 340 Altres fagravermacs 557 68 862 177 21 863 Psiquiagravetrics 3658 447 937 108 13 954 Cantidad total 8185 100 832 8427 100 533
Tratamiento adecuado para degradar faacutermacos en efluents de hospital
Siguiente objetivo Tratamiento en continuo de efluentes
RESULTADOS AGUAS RESIDUALES DE HOSPITAL
TRATAMIENTO DE EFLUENTES
Fungal inoculated (I)
34 Non-sterile continuous treatments of ROC and VHW
Non-inoculated (NI)
Non-sterile continuous
treatments of real effluents
VHW treatment
(
) Glucose concentration
(
) COD
(
) Laccase activity
(darr) Fungal biomass partial renovation
(mdash) Glucose addition rate
2 HRT studied
Decrease in laccase activity even with partial biomass renovation
Fungal inoculated (I)
Casas et al 2013 Env Technol 34 113
Glucose 026 g g DCW d
Ammonium 12 mg g DCW d
No glucose accumulation
Need for nutrients
Previous studies in synthetic
media and sterile conditions
CRT
Blaacutenquez et al 2006 Water Res 40 1650
CRT 21 days
13 biomass renovation every 7 days
CRT of 15 days
34 Non-sterile continuous treatments of ROC and VHW
Marina Badia Fabregat December 5th 2014 PhD Thesis
Que es lo que sucede
Se muere el hongo aunque estamos renovando la
biomasa no hay suficiente hongo
No hay degradacioacuten
52
Marina Badia Fabregat December 5th 2014 PhD Thesis
VHW treatment (2)
34 Non-sterile continuous treatments of ROC and VHW
NH4+ addition
PhACs removal
Fungal inoculated (I)
Non-inoculated (NI)
(
) Wastewater (Influent)
(
) Reactor effluent
The analyses have
been performed by
34 Non-sterile continuous treatments of ROC and VHW
Microbial community assessment (DGGE)
Marina Badia Fabregat December 5th 2014 PhD Thesis
Time
34 Non-sterile continuous treatments of ROC and VHW
Trametes versicolor
Candida spp
Fusarium solani
Unknown
T versicolor survived until the end of the treatment
laccase activity is not a good indicator
ESCENARIOS DE GESTIOacuteN DE EFLUENTES DE HOSPITAL
EDAR
No eliminacioacuten
de faacutermacos
Dilucioacuten en
el efluente
urbano
Aguas
urbanas
Fong
No eliminacioacuten
de DQO
Hongo Aguas
urbanas
EDAR
HOSPITAL
Srsquoha comprovat la capacitat de T versicolor per degradar fagravermacs
Badiacutea-Fabregat et al 2014 Rodriacuteguez-Rodriacuteguez et al 2014 Cruz-Moratoacute et al 2013
Tractament en continu drsquoHWW amb T versicolor en reactor
Inconvenients al tractament drsquo
aiguumles drsquohospitals reals
- Necessitat drsquoaddicionar nutrients - Competegravencia amb bacteris
Possibles solucions Estrategravegies
- Pretractament de lrsquoefluent - Altres configuracions de reactors - Canvi en la font de carboni
Posada a punt del sistema TRH Relacioacute QRQL
Tractament en continu drsquoHWW amb T versicolor en reactor
Alternativa filtre percolador amb T versicolor pre-crescut sobre fusta
1 2 3
4
5
6
7
1 Tanc drsquoalimentacioacute 2 Tanc de mescla 3 Tanc drsquoeluents de
sortida 4 Bomba de recirculacioacute 5 Bioreactor 6 Entrada drsquoaire 7 Controlador de pH
TRH 3d
QL
QR
QL
Tractament en continu drsquoHWW amb T versicolor en reactor
Alternativa filtre percolador amb T versicolor pre-crescut sobre fusta
Desenvolupament processos
Efluent hospital
real (HWW)
Aiguumles residuals urbanes
(UWW)
Trametes versicolor
T versicolor crescut sobre fusta
Filtre percolador amb T versicolor crescut sobre fusta
Microalgues Degradacioacute a
escala Erlenmeyer Fotobioreactor FBR
Degradacioacute drsquohormones i fagravermacs per microalgues
bull Degradacioacute drsquohormones del digestat drsquoun DA dopat amb E2 i EE2 amb les algues S capricornutum i C reinhardtii creixement i degradacioacute
No efecte togravexic de les hormones sobre les algues
Utilitzacioacute de digestat de llots per creixer
S capricornutum
S capricornutum
Selenastrum
capricornutum
Chlamydomonas
reinhardtii
E2 () EE2 () E2 () EE2 ()
24h 7d 24
h
7d 24h 7d 24
h
7d
B 47 88 30 60 89 100 26 100
C 2 46 0 41 27 86 6 71
G 91 100 27 95 98 100 28 76
Degradacioacute drsquohormones i fagravermacs per microalgues
bull Identificacioacute productes de degradacioacute drsquoE2 i EE2
bull Es detecten diferents productes de degradacioacute drsquoE2 i EE2 bull Majoritagraveriament productes de fotodegradacioacute bull Alguns directament relacionats amb la biodegradacioacute per part de les algues
E2 TP1 EE2 TP2
OH
HO
O
OH
HO
OH
Toilet sewage
1st settler (1m3)
2nd settler (1m3)
Wastewater pump
Wastewater PBR inlet
1
2
3
4
5
Algaebacteria consortia
Fotobioreactor de tractament
drsquo UrbanWW despres de
decantacioacute
Volum 1000L
Semiobert
Tubs plastic transparent
Tractament drsquoUrbanWW i eliminacioacute de PhACs en FBR
100L aigua del llac
Can Borrell Lake (StCugat)
900L U WW
Plagrave drsquooperacioacute del FBR
Tractament drsquoUWW i eliminacioacute de PhACs en FBR
Estat Estacionari - PhACs - Biodiversitat
303 mgL
265 mgL
155 mgL
Irradiacioacute solar darr Temperatura darr
TSSdarr Biomassa
pH augmenta amb lrsquoactivitat fotosintegravetica (consum CO2)
pH disminueix a la nit amb la respiracioacute
Tractament drsquoUWW i eliminacioacute de PhACs en FBR
pH
Entrada - COD=365 mgL - N-NH4
+=79 mgL - PT=17 mgL
COD N-NH4
+
PT
Paragravemetre Periacuteode I Periacuteode II Periacuteode III
DQO () 83 61 41
N-NH4+ () 86 99 80
PT () 54 89 75
Eliminacioacute de nutrients
Tractament drsquoUWW i eliminacioacute de PhACs en FBR
67
Napro
xen
Ibupro
fen
Aceta
min
ophen
Salic
ylic
acid
Keto
pro
fen
Azithro
myc
in
Cip
rofloxacin
Ofloxacin
Ery
thro
myc
in
Hyd
rochlo
roth
iazid
e
Furo
sem
ide
Codein
e
Lora
zepam
Ate
nolo
l
Dilt
iazem
Alp
razola
m
Paro
xetine
Co
nce
ntr
atio
n (
ngL
)
0
2000
4000
6000
8000
10000
12000
24000
30000
36000
42000
48000
54000
60000
Outlet
Inlet
Napro
xe
n
Ibupro
fen
Ace
tam
inophen
Salic
ylic
acid
Keto
pro
fen
Azithro
myc
in
Cip
rofloxa
cin
Ofloxa
cin
Ery
thro
myc
in
Hyd
roch
loro
thia
zid
e
Furo
se
mid
e
Codein
e
Lora
zepam
Ate
nolo
l
Dilt
iazem
Alp
razola
m
Paro
xe
tine
Concentr
ation (
ngL
)
0
2000
4000
6000
8000
10000
12000
24000
30000
36000
42000
48000
54000
60000
Outlet
Inlet
Antiinflamatoris Eliminacioacute gt85
Antibiogravetics Eliminacioacute gt 67
Antidepressius Eliminacioacute gt87
β-bloquejants Eliminacioacute gt86
Altres (ngL) Diuregravetics gt44 Bloquejants de canal lent gt72
Concentratioacute PhACs entrada
Concentratioacute PhACs sortida
TRH=8 d Estat estacionari
TRH=12 d Estat estacionari
48-54 μgL
24-54 μgL
4-10 μgL
2-4 μgL
4-6 μgL
ngL
ngL
8-10 μgL
4-10 μgL
ngL
ngL
PhACs
Tractament drsquoUWW i
eliminacioacute de PhACs en FBR
Valoritzacioacute de biomassa algal mitjanccedilant pretractament enzimagravetic i DA
Digestion time (days)
0 10 20 30 40 50
Meth
ane
yie
ld (
mL C
H4g
VS
)
0
50
100
150
200
250
Time (d) vs Microalgal control
Time (d) vs T control
Time (d) vs Cellulase
Time (d) vs Mix
Mix enzimagravetic Celmiddotlulasa
Biomassa microalgal + Control
Mix enzimagravetic 217 mL CH4g VS
Celmiddotlulasa 203 mL CH4g VS
Microalgues 188 mL CH4g VS
Mix enzimagravetic millora la produccioacute de metagrave
Brou fuacutengic + microalgues Control de brou fuacutengic
Lacasa + microalgues biomassa microalgal Control de lacasa
Brou fuacutengic 210 mL CH4
Lacasa 40 mL CH4
Produccioacute de biogas amb enzims no especiacutefics
Microalgues 38 mL CH4
Produccioacute de biogas amb enzims especiacutefics
Brou fuacutengic millora la produccioacute de metagrave
Projecte de colmiddotlaboracioacute entre el Consorci per a la Gestioacute de Residus del Valles Oriental i el grup de recerca Biorem UAB (2014SGR476) dins del
marc del programa de Doctorats Industrials de la Generalitat de Catalunya
Bioremediacioacute ldquoin siturdquo drsquoaquumliacutefers contaminats per compostos
organoclorats
Projecte de colmiddotlaboracioacute entre Litoclean i el grup de recerca Biorem UAB (2014SGR476) dins del marc del programa de Doctorats
Industrials de la Generalitat de Catalunya
Decloracioacute drsquoorganoclorats mitjanccedilant bacteris dehalorespiradors
1 Tecnologia consolidada amb centenars de casos drsquoaplicacioacute amb egravexit 2 Transformacioacute de productes organoclorats togravexics a innocus 3 Compatible amb altres megravetodes de remediacioacute 4 Disminucioacute del temps de remediacioacute de lrsquoaquumliacutefer i costos associats 5 Tecnologia meacutes econogravemica que tractaments fisico-quiacutemics 6 Potencialment pot eliminar els cloroalcans a concentracions le 0005 mgL 7 Percepcioacute social
PRINCIPALS AVANTATGES BIOREMEDIACIOacute
o Marc del projecte
Aplicacioacute de metodologies de Bioremediacioacute per via anaerogravebia en tres
emplaccedilaments afectats per la presencia de compostos organoclorats Cada un drsquoaquests tres emplaccedilaments constaragrave de les seguumlents fases
bull Fase 1 anagravelisis al laboratori a) Caracteritzacioacute de lrsquoemplaccedilament b) Assaig de laboratori Microcosmos
bull Fase 2 assaig in-situ
o Fase drsquoimplantacioacute A partir dels resultats obtinguts aplicacioacute de metodologia a lrsquoemplaccedilament estudiat per part de Litoclean
PCE TCE cis DCE
Caracteriacutestiques de lrsquoemplaccedilament
bull Emplaccedilament contaminat per un abocament controlat i finit de Percloretilegrave (PCE) en una parcelmiddotla amb activitat industrial
bull Respiren compostos orgagravenics clorats i els transformen a molegravecules menys clorades
bull Anaerobis estrictes bull Es poden trobar als aquumliacutefers contaminats bull El grup Biorem UAB (2014SGR476) disposa de diferents liacutenies de cultius de
bacteris decloradors amb capacitat per detoxificar un ampli ventall drsquoorganoclorats
bull Trueba-Santiso et al 2017 Sci
Total Environ 581-582 pp 640-
648
bull Mortan et al 2017 J Hazard
Mat In press
Dhg Dehalogenimonas
Dhc Dehalococcoides
Dhb Dehalobacterium
Diclorometagrave Agravecid acegravetic Agravecid fogravermic
+ Dhb
C C
H
H
H
H
Etegrave
C C
Cl
H
Cl
H
C C
H
Cl
Cl
H
C C
H
H
H
Cl
cis- i trans- DCE VC
Dhc Dhc
Dhc
C C
Cl
Cl
Cl
H
TCE
C C
C lC l
C l C l
P C E
Dhc
PCE
C
Cl
Cl
C
Cl
Cl
H H C
Cl
Cl
C
Cl
H
H H
1122-TeCA 112-TCA
Dhg Dhg
Abiogravetic
CC
HCl
HCl
HH
12-DCA
Dhg
12-DCA
Bacteris dehalorespiradors
Les poblacions bacterianes
autogravectones poden transformar els
contaminants fins a compostos innocus
Les condicions drsquoaquests aquumliacutefers soacuten adequades per
eliminar els compostos
organoclorats amb bacteris
dehalorespiradors
1 Anagravelisi dels paragravemetres
de camp
Bioestimulacioacute
2 Deteccioacute de lrsquoactivitat
decloradora
Atenuacioacute natural
monitoritzada
Bioaugmentacioacute Fase
2
Pregunta 1a Pregunta 2a
La poblacioacute bacteriana a lrsquoaquumliacutefer
eacutes suficient per completar el proceacutes de descontaminacioacute de forma natural
Pregunta 3a
Fase 1
Cultius anaerobis i anagravelisi de metabogravelits
Mostreig drsquoaigua del pou amb
sediments fins
Preparacioacute dels cultius en cambra
anaerogravebia
Incubacioacute dels cultius en cambra
climatitzada
Anagravelisi de metabogravelits per
cromatografia de gasos Mostres de
laquumliacutefer +
Substrat orgagravenic (candidats per
bioestimulacioacute)
1 Nomeacutes mostra 2 + Metanol i etanol 3 + Producte comercial 4 + Lactat
Concentracioacute de cloroetens
2 Deteccioacute de lrsquoactivitat decloradora
Fase 1
La biodegradacioacute eacutes completa (etegrave)
La bioestimulacioacute eacutes efectiva
La decloracioacute meacutes ragravepida eacutes amb lactat
PCE
TCE
cis- DCE
CV Etegrave
trans- DCE
0
5
10
15
20
25
30
35
0 50 100 150 200
Co
nce
ntr
atio
n (
microM
)
Day
0
2
4
6
8
10
0 50 100 150 200
Day
Mostra aigua nomeacutes (control)
Mostra aigua + etanol metanol
Mostra aigua + producte comercial
Mostra aigua + lactat
Resultats per a un pou
Cultius anaerobis i anagravelisi de metabogravelits
Fase 1
0
5
10
15
20
25
30
35
0 50 100 150 200Day
+ TCE
0
10
20
30
40
50
60
70
0 50 100 150 200
Day
+ TCE
2 Deteccioacute de lrsquoactivitat decloradora
TCE
cis-DCE
trans-DCE
Cloruro de vinilo Etileno
CC
Cl
Cl Cl
Cl
PCE
CC
Cl
H H
Cl
CC
H
ClH
Cl
CC
Cl
H
H
H
CC
H
H H
H
CC
Cl
Cl H
Cl
Deteccioacute i identificacioacute dels bacteris i enzims responsables de la degradacioacute completa
Tegravecniques moleculars (PCR)
Fase 1
Dehalobacter Desulforomonas
Sulfurospirillum Geobacter Desulfitobacterium
Desulfitobacterium
Dehalococcoides
pceA
tceA tceA bvcA
vcrA
2 Deteccioacute de lrsquoactivitat decloradora
Clorur de
vinil
Etegrave
Ma
rca
do
r
C+
Dh
c
Pou
C-
Dh
c
Assaig in situ per BIOESTIMULACIOacute
Fase 2
Injeccioacute i monitoritzacioacute bull Injeccioacute drsquoestimulant segons
conclusions de lrsquoassaig de laboratori (Lactat comercial) en les concentracions de diseny
bull Injeccioacute de traccedilador (fluoresceiumlna)
PCE TCE
cis-DCE
trans-DCE
CV Ethene 0
5
10
15
20
25
30
-1 19 39 59 79
Co
nce
ntr
atio
n (
mg
L)
Day
Chlorinated ethenes Lactate and fermenting products
Well PZ-1
Lactate Pyruvate
Acetate Formate
Potencial Redox
0
1
2
3
4
5
-1 19 39 59 79
Co
nce
ntr
atio
n (
mg
L)
Day
0
500
1000
1500
2000
2500
-1 19 39 59 79Day
0
10000
20000
30000
40000
50000
60000
70000
-1 19 39 59 79Day
-100
0
100
200
300
400
500
-1 19 39 59 79
OR
P (
mV
)
Day
PZ2
82
Chlorinated ethenes Lactate and fermenting products
Well PZ-2
Direct injection of lactate (MW-PZ2) Monitoring Wells PZ2 PZ1 PZ3 MW6 PZ22 PZ6 and ProfA
Conclusions de la Fase 2 (assaig in situ)
Els resultats de la Fase 1 soacuten vagravelids per decidir quin tractament de bioremediacioacute seguir a la Fase 2
El lactat estimula la degradacioacute
bull Augmenta la velocitat de decloracioacute bull Proporciona acetat i hidrogen als bacteris bull Consumeix lrsquooxigen present bull Disminueix el potencial redox
Es confirma la presegravencia de bacteris dehalorespiradors autogravectons i actius
Es detecta degradacioacute de PCE i transformacioacute a compostos menys clorats
A partir dels resultats obtinguts durant les dues fases es dissenyaragrave i es proposaragrave lrsquoexecucioacute drsquoun proceacutes de bioremediacioacute anaerogravebia estimulada aplicant la metodologia establerta
84
Gragravecies
Grup de recerca BioremUAB (teresavicentuabcat)
Aplicacioacuten en matrices liquidas y soacutelidas
Matrices liacutequidas
Aguas residuales de hospital
Aguas residuales de la Vila Universitaria
Concentrado de un proceso de membranas
Aguas de un hospital veterinario
Matrices solidas
Lodos de depuradoras urbanas
Lodos de reactor MBR
37 Verlicchi et al J hydrology 2010 also WST 2010
erythromycin (antibiotic)
Iopromide (ICM)
ifosfamide (cytostatic)
Ibuprofen (analgesic)
Glucose
Therapeutic classes contrast media (ICM) heavy metals in a hospital effluentndash Comparison with an urban effluent
Hospital effluent Mean value
Urban effluent Mean value
Degradacioacuten de faacutermacos modelo e identificacioacuten de productos de transformacioacuten en condiciones esteacuteriles
Nos permite demostrar que el hongo es
el responsable de la degradacioacuten
Tratamiento de efluentes reales en condiciones no esteacuteriles Cuantificacioacuten de la eliminacioacuten de faacutermacos y ecotoxicidad
Tratamiento de efluentes por hongos Degradacioacuten de faacutermacos
38
EXPERIMENTOS IN VIVO PARA CUANTIFICAR DEGRADACIOacuteN
EXPERIMENTOS PARA DETERMINAR EL PAPEL DE LOS ENZIMAS
- In vitro Lacasa comercial
- In vivo Inhibidores del citocrom P450 (1-aminobenzotriazole)
ESTUDIO DE LA TOXICIDAD (Microtox regTest )
- Bacteria bioluminescente V ficheri
- EC50 a los 15 min Concentracioacuten que disminuye la luz emitida por la bacteria al 50
- Cuanto mas alta sea la EC50 menor es la toxicidad
ANAgraveLISIS DE FAgraveRMACOS EXTRACCIOacuteN EN FASE SOacuteLIDA i HPLC
IDENTIFICACIOacuteN DE SUBPRODUCTOS Servei RMN-UAB
(Medio + contaminante) (Medio + contaminante+ hongo inactivado)
Adsorcioacuten Degradacioacuten miacutenima
DEGRADACIOacuteN DE FAacuteRMACOS INDIVIDUALES
EC50
50
Cultiu en placa
Inoculacioacute dels Erlenmeyers
per a lrsquoobtencioacute de miceliObtencioacute del miceli
Homogeneiumltzacioacute amb NaCl 08 11 (vv)
Solucioacute stock de miceli
Inoculacioacute dels Erlenmeyers per lrsquoobtencioacute de pegravelmiddotletsObtencioacute de pegravelmiddotlets
Solucioacute stock de pegravelmiddotlets
7 dies6 dies
5 dies
inogravecul
Inoculacioacute del reactor
Cultiu en placa
Inoculacioacute dels Erlenmeyers
per a lrsquoobtencioacute de miceliObtencioacute del miceli
Homogeneiumltzacioacute amb NaCl 08 11 (vv)
Solucioacute stock de miceli
Inoculacioacute dels Erlenmeyers per lrsquoobtencioacute de pegravelmiddotletsObtencioacute de pegravelmiddotlets
Solucioacute stock de pegravelmiddotlets
7 dies6 dies
5 dies
inogravecul
Inoculacioacute del reactor
Cultiu en placa
Inoculacioacute dels Erlenmeyers
per a lrsquoobtencioacute de miceliObtencioacute del miceli
Homogeneiumltzacioacute amb NaCl 08 11 (vv)
Solucioacute stock de miceli
Inoculacioacute dels Erlenmeyers per lrsquoobtencioacute de pegravelmiddotletsObtencioacute de pegravelmiddotlets
Solucioacute stock de pegravelmiddotlets
7 dies6 dies
5 dies
inogravecul
Inoculacioacute del reactor
Cultiu en placa
Inoculacioacute dels Erlenmeyers
per a lrsquoobtencioacute de miceliObtencioacute del miceli
Homogeneiumltzacioacute amb NaCl 08 11 (vv)
Solucioacute stock de miceli
Inoculacioacute dels Erlenmeyers per lrsquoobtencioacute de pegravelmiddotletsObtencioacute de pegravelmiddotlets
Solucioacute stock de pegravelmiddotlets
7 dies6 dies
5 dies
inogravecul
Inoculacioacute del reactor
Cultiu en placa
Inoculacioacute dels Erlenmeyers
per a lrsquoobtencioacute de miceliObtencioacute del miceli
Homogeneiumltzacioacute amb NaCl 08 11 (vv)
Solucioacute stock de miceli
Inoculacioacute dels Erlenmeyers per lrsquoobtencioacute de pegravelmiddotletsObtencioacute de pegravelmiddotlets
Solucioacute stock de pegravelmiddotlets
7 dies6 dies
5 dies
inogravecul
Inoculacioacute del reactor
Cultiu en placa
Inoculacioacute dels Erlenmeyers
per a lrsquoobtencioacute de miceliObtencioacute del miceli
Homogeneiumltzacioacute amb NaCl 08 11 (vv)
Solucioacute stock de miceli
Inoculacioacute dels Erlenmeyers per lrsquoobtencioacute de pegravelmiddotletsObtencioacute de pegravelmiddotlets
Solucioacute stock de pegravelmiddotlets
7 dies6 dies
5 dies
inogravecul
Inoculacioacute del reactor
Control abioacutetico Control inactivado Experimental (Medio + contaminante+hongo activo)
Idaea-CSIC ICRA
Ketoprofeno
Eliminacioacute del 100
Metabolits hidroxilats
Perfil de concentracioacute de subproductes del ketoprofen
DEGRADACIOacuteN DE FAacuteRMACOS MODELO
IOPROMIDE degradation in Erlenmeyer flasks by
T versicolor pellets Time course degradation of Iopromide
added at approximately 12 mg L-1 Symbols non-inoculated controls ()
experimental cultures () heat-killed
controls () glucose () and laccase
activity (loz)
62 degradation is
observed after 7days of
exposure and remains
constant until the end of
the experiment
Toxicity by Microtox bioassay
Time EC50 ()
Non-biotic control 2
15min 2
8h 1
1d 43
4d 66
7d 87
12d 110
High toxicity at initial time
(EC50 2) Toxicity decreases
over time
Gros et al 2014 Water Research
Degradacioacuten de farmacos en aguas residuales
en bioreactor
CONDITIONS
Sterile effluent
No sterile
Batch
Continuous
Nutrients addition
Non-nutrients addition
Fluidized bed bioreactors 15
and 10 L
Air pulses
T versicolor in form of pellets
pH (45) and temperature (25ordmC)
control
MONITORING
Pharmaceuticals degradation
Acute toxicity (Microtox)
Laccase glucose etc
101
1-ep
oxyC
BZ
2-Hyd
roxy
CBZ
Cipro
floxa
cin
50
100
150
200
250
Inicial
15 min
6 h
1 d
2 d
5 d
8 d
Cef
alex
in
Ibup
rofe
n
Aceta
minop
hen
Azitro
micin
1
2
3
4
Ketop
rofe
n
Propr
anolol
Cita
lopr
am
Car
bamaz
epine
Acridon
e
Con
cen
tracioacute
(micro
g L
-1)
000
003
006
009
012
RESULTADOS AGUAS RESIDUALES URBANAS (Vila Universitaria de la UAB)
Tratamiento no esteril en batch
Eliminacioacuten completa del 70 de los faacutermacos detectados
Inicial
15 min
6 h
1 d
2 d
5 d
8 d
TRATAMIENTO DE EFLUENTES
Comparacioacuten de la eliminacioacuten de los faacutermacos por el
hongo versus lodos activados (bibliografia)
Grup Fagravermac Concentracioacute
(microg L-1)
Eliminacioacute estegraveril
()
Eliminacioacute no estegraveril
()
Eliminacioacute per llots activats
() Analgegravesics Acetaminofen 387 100 100 82-99
Ibuprofen 1261 100 100 82-99 Ketoprofen lt048 35 100 lt50 Codeina 002 100 - lt82 Antibiogravetics Azitromicin 431 - 100 lt40
Ciprofloxacin 8471 - 35 50-96 (adsorcioacute) Cefalexin 059 - -51 96 β-blockers Propanolol 006 - 100 59-70 Psiquiatrics Carbamazepina 07 -37 Augmenta lt20 Augmenta
1011- epoxy CBZ 755 100 79 - 2-Hydroxy CBZ 1638 46 100 -
Acridone 101 100 Augmenta - Citalopram 01 100 100 -
RESULTADOS AGUAS RESIDUALES URBANAS
TRATAMIENTO DE EFLUENTES
Porcentajes de eliminacioacuten superiores en el tratamiento por hongos
Problema cuantificacioacuten inicial de carbamazepina conjugacioacuten
Ace
tam
inop
hen
Ibup
rofen
Ket
opro
fen
Nap
roxe
n
Salicylic a
cid
Cod
eine
Phe
nazo
ne
Dex
amet
haso
ne
Diclofena
c
Piro
xica
m
Co
nce
ntr
atio
n (
microg
L-1
)
00
05
10
15
20
25
30
500
1000
1500
Initial
30 min
5 h
1 d
2 d
5 d
8 d
50
Tratamiento no esteacuteril Analgeacutesicos
RESULTADOS AGUAS RESIDUALES DE HOSPITAL
TRATAMIENTO DE EFLUENTES
46
Cipro
floxa
cin
Oflo
xacin
Clarit
hrom
ycin
Sulfam
etho
xazo
le
Azith
rom
ycin
Met
ronida
zole
Met
ronida
zole-O
H
Trim
etho
prim
Dim
etrid
azole
Ron
idaz
ole
Co
nce
ntr
atio
n (
microg
L-1
)
00
05
10
15
20
25
30
35
40
100
150
200
250
Initial
30 min
5 h
1 d
2 d
5 d
8 d
RESULTADOS AGUAS RESIDUALES DE HOSPITAL
Tratamiento no esteacuteril Antibioacuteticos
TRATAMIENTO DE EFLUENTES
101
1-ep
oxy
CBZ
2-Hyd
roxy
CBZ
Car
bam
azep
ine
Acr
idon
e
Lora
zepa
m
Cita
lopr
am
Ven
lafaxine
Pra
vast
atin
Olanz
apine
Ser
tralin
e
Fluox
etine
Par
oxet
ine
Co
nce
ntr
atio
n (
microg
L-1
)
000
025
050
075
100
400800
120016002000
Initial
30 min
5 h
1 d
2 d
5 d
8 d
RESULTADOS AGUAS RESIDUALES DE HOSPITAL
Tratamiento no esteacuteril Faacutermacos de uso psiquiaacutetrico
TRATAMIENTO DE EFLUENTES
Ben
zotri
azole
OP2E
O
Eth
ylpa
rabe
n
Pro
pylpar
aben
BPA
OP
Con
cen
tration
(micro
g L
-1)
0
2
4
6
8
10
20
30
40
50
60
RESULTADOS AGUAS RESIDUALES DE HOSPITAL
Tratamiento no esteacuteril Compuestos disruptores endocrinos
70 eliminacioacute
TRATAMIENTO DE EFLUENTES
Famiacutelia faacutermacos Tratamiento esteacuteril Tratamiento no esteacuteril
Carga inicial (microg)
Eliminacioacuten ()
Carga inicial (microg)
Eliminacioacute ()
Analgegravesics 1475 180 993 1511 179 988 Antibiogravetics 569 69 861 239 28 908 Cafeiumlna 757 92 79 1490 177 384 EDC 124 15 813 704 84 744 Iopromida 1046 128 755 4197 498 340 Altres fagravermacs 557 68 862 177 21 863 Psiquiagravetrics 3658 447 937 108 13 954 Cantidad total 8185 100 832 8427 100 533
Tratamiento adecuado para degradar faacutermacos en efluents de hospital
Siguiente objetivo Tratamiento en continuo de efluentes
RESULTADOS AGUAS RESIDUALES DE HOSPITAL
TRATAMIENTO DE EFLUENTES
Fungal inoculated (I)
34 Non-sterile continuous treatments of ROC and VHW
Non-inoculated (NI)
Non-sterile continuous
treatments of real effluents
VHW treatment
(
) Glucose concentration
(
) COD
(
) Laccase activity
(darr) Fungal biomass partial renovation
(mdash) Glucose addition rate
2 HRT studied
Decrease in laccase activity even with partial biomass renovation
Fungal inoculated (I)
Casas et al 2013 Env Technol 34 113
Glucose 026 g g DCW d
Ammonium 12 mg g DCW d
No glucose accumulation
Need for nutrients
Previous studies in synthetic
media and sterile conditions
CRT
Blaacutenquez et al 2006 Water Res 40 1650
CRT 21 days
13 biomass renovation every 7 days
CRT of 15 days
34 Non-sterile continuous treatments of ROC and VHW
Marina Badia Fabregat December 5th 2014 PhD Thesis
Que es lo que sucede
Se muere el hongo aunque estamos renovando la
biomasa no hay suficiente hongo
No hay degradacioacuten
52
Marina Badia Fabregat December 5th 2014 PhD Thesis
VHW treatment (2)
34 Non-sterile continuous treatments of ROC and VHW
NH4+ addition
PhACs removal
Fungal inoculated (I)
Non-inoculated (NI)
(
) Wastewater (Influent)
(
) Reactor effluent
The analyses have
been performed by
34 Non-sterile continuous treatments of ROC and VHW
Microbial community assessment (DGGE)
Marina Badia Fabregat December 5th 2014 PhD Thesis
Time
34 Non-sterile continuous treatments of ROC and VHW
Trametes versicolor
Candida spp
Fusarium solani
Unknown
T versicolor survived until the end of the treatment
laccase activity is not a good indicator
ESCENARIOS DE GESTIOacuteN DE EFLUENTES DE HOSPITAL
EDAR
No eliminacioacuten
de faacutermacos
Dilucioacuten en
el efluente
urbano
Aguas
urbanas
Fong
No eliminacioacuten
de DQO
Hongo Aguas
urbanas
EDAR
HOSPITAL
Srsquoha comprovat la capacitat de T versicolor per degradar fagravermacs
Badiacutea-Fabregat et al 2014 Rodriacuteguez-Rodriacuteguez et al 2014 Cruz-Moratoacute et al 2013
Tractament en continu drsquoHWW amb T versicolor en reactor
Inconvenients al tractament drsquo
aiguumles drsquohospitals reals
- Necessitat drsquoaddicionar nutrients - Competegravencia amb bacteris
Possibles solucions Estrategravegies
- Pretractament de lrsquoefluent - Altres configuracions de reactors - Canvi en la font de carboni
Posada a punt del sistema TRH Relacioacute QRQL
Tractament en continu drsquoHWW amb T versicolor en reactor
Alternativa filtre percolador amb T versicolor pre-crescut sobre fusta
1 2 3
4
5
6
7
1 Tanc drsquoalimentacioacute 2 Tanc de mescla 3 Tanc drsquoeluents de
sortida 4 Bomba de recirculacioacute 5 Bioreactor 6 Entrada drsquoaire 7 Controlador de pH
TRH 3d
QL
QR
QL
Tractament en continu drsquoHWW amb T versicolor en reactor
Alternativa filtre percolador amb T versicolor pre-crescut sobre fusta
Desenvolupament processos
Efluent hospital
real (HWW)
Aiguumles residuals urbanes
(UWW)
Trametes versicolor
T versicolor crescut sobre fusta
Filtre percolador amb T versicolor crescut sobre fusta
Microalgues Degradacioacute a
escala Erlenmeyer Fotobioreactor FBR
Degradacioacute drsquohormones i fagravermacs per microalgues
bull Degradacioacute drsquohormones del digestat drsquoun DA dopat amb E2 i EE2 amb les algues S capricornutum i C reinhardtii creixement i degradacioacute
No efecte togravexic de les hormones sobre les algues
Utilitzacioacute de digestat de llots per creixer
S capricornutum
S capricornutum
Selenastrum
capricornutum
Chlamydomonas
reinhardtii
E2 () EE2 () E2 () EE2 ()
24h 7d 24
h
7d 24h 7d 24
h
7d
B 47 88 30 60 89 100 26 100
C 2 46 0 41 27 86 6 71
G 91 100 27 95 98 100 28 76
Degradacioacute drsquohormones i fagravermacs per microalgues
bull Identificacioacute productes de degradacioacute drsquoE2 i EE2
bull Es detecten diferents productes de degradacioacute drsquoE2 i EE2 bull Majoritagraveriament productes de fotodegradacioacute bull Alguns directament relacionats amb la biodegradacioacute per part de les algues
E2 TP1 EE2 TP2
OH
HO
O
OH
HO
OH
Toilet sewage
1st settler (1m3)
2nd settler (1m3)
Wastewater pump
Wastewater PBR inlet
1
2
3
4
5
Algaebacteria consortia
Fotobioreactor de tractament
drsquo UrbanWW despres de
decantacioacute
Volum 1000L
Semiobert
Tubs plastic transparent
Tractament drsquoUrbanWW i eliminacioacute de PhACs en FBR
100L aigua del llac
Can Borrell Lake (StCugat)
900L U WW
Plagrave drsquooperacioacute del FBR
Tractament drsquoUWW i eliminacioacute de PhACs en FBR
Estat Estacionari - PhACs - Biodiversitat
303 mgL
265 mgL
155 mgL
Irradiacioacute solar darr Temperatura darr
TSSdarr Biomassa
pH augmenta amb lrsquoactivitat fotosintegravetica (consum CO2)
pH disminueix a la nit amb la respiracioacute
Tractament drsquoUWW i eliminacioacute de PhACs en FBR
pH
Entrada - COD=365 mgL - N-NH4
+=79 mgL - PT=17 mgL
COD N-NH4
+
PT
Paragravemetre Periacuteode I Periacuteode II Periacuteode III
DQO () 83 61 41
N-NH4+ () 86 99 80
PT () 54 89 75
Eliminacioacute de nutrients
Tractament drsquoUWW i eliminacioacute de PhACs en FBR
67
Napro
xen
Ibupro
fen
Aceta
min
ophen
Salic
ylic
acid
Keto
pro
fen
Azithro
myc
in
Cip
rofloxacin
Ofloxacin
Ery
thro
myc
in
Hyd
rochlo
roth
iazid
e
Furo
sem
ide
Codein
e
Lora
zepam
Ate
nolo
l
Dilt
iazem
Alp
razola
m
Paro
xetine
Co
nce
ntr
atio
n (
ngL
)
0
2000
4000
6000
8000
10000
12000
24000
30000
36000
42000
48000
54000
60000
Outlet
Inlet
Napro
xe
n
Ibupro
fen
Ace
tam
inophen
Salic
ylic
acid
Keto
pro
fen
Azithro
myc
in
Cip
rofloxa
cin
Ofloxa
cin
Ery
thro
myc
in
Hyd
roch
loro
thia
zid
e
Furo
se
mid
e
Codein
e
Lora
zepam
Ate
nolo
l
Dilt
iazem
Alp
razola
m
Paro
xe
tine
Concentr
ation (
ngL
)
0
2000
4000
6000
8000
10000
12000
24000
30000
36000
42000
48000
54000
60000
Outlet
Inlet
Antiinflamatoris Eliminacioacute gt85
Antibiogravetics Eliminacioacute gt 67
Antidepressius Eliminacioacute gt87
β-bloquejants Eliminacioacute gt86
Altres (ngL) Diuregravetics gt44 Bloquejants de canal lent gt72
Concentratioacute PhACs entrada
Concentratioacute PhACs sortida
TRH=8 d Estat estacionari
TRH=12 d Estat estacionari
48-54 μgL
24-54 μgL
4-10 μgL
2-4 μgL
4-6 μgL
ngL
ngL
8-10 μgL
4-10 μgL
ngL
ngL
PhACs
Tractament drsquoUWW i
eliminacioacute de PhACs en FBR
Valoritzacioacute de biomassa algal mitjanccedilant pretractament enzimagravetic i DA
Digestion time (days)
0 10 20 30 40 50
Meth
ane
yie
ld (
mL C
H4g
VS
)
0
50
100
150
200
250
Time (d) vs Microalgal control
Time (d) vs T control
Time (d) vs Cellulase
Time (d) vs Mix
Mix enzimagravetic Celmiddotlulasa
Biomassa microalgal + Control
Mix enzimagravetic 217 mL CH4g VS
Celmiddotlulasa 203 mL CH4g VS
Microalgues 188 mL CH4g VS
Mix enzimagravetic millora la produccioacute de metagrave
Brou fuacutengic + microalgues Control de brou fuacutengic
Lacasa + microalgues biomassa microalgal Control de lacasa
Brou fuacutengic 210 mL CH4
Lacasa 40 mL CH4
Produccioacute de biogas amb enzims no especiacutefics
Microalgues 38 mL CH4
Produccioacute de biogas amb enzims especiacutefics
Brou fuacutengic millora la produccioacute de metagrave
Projecte de colmiddotlaboracioacute entre el Consorci per a la Gestioacute de Residus del Valles Oriental i el grup de recerca Biorem UAB (2014SGR476) dins del
marc del programa de Doctorats Industrials de la Generalitat de Catalunya
Bioremediacioacute ldquoin siturdquo drsquoaquumliacutefers contaminats per compostos
organoclorats
Projecte de colmiddotlaboracioacute entre Litoclean i el grup de recerca Biorem UAB (2014SGR476) dins del marc del programa de Doctorats
Industrials de la Generalitat de Catalunya
Decloracioacute drsquoorganoclorats mitjanccedilant bacteris dehalorespiradors
1 Tecnologia consolidada amb centenars de casos drsquoaplicacioacute amb egravexit 2 Transformacioacute de productes organoclorats togravexics a innocus 3 Compatible amb altres megravetodes de remediacioacute 4 Disminucioacute del temps de remediacioacute de lrsquoaquumliacutefer i costos associats 5 Tecnologia meacutes econogravemica que tractaments fisico-quiacutemics 6 Potencialment pot eliminar els cloroalcans a concentracions le 0005 mgL 7 Percepcioacute social
PRINCIPALS AVANTATGES BIOREMEDIACIOacute
o Marc del projecte
Aplicacioacute de metodologies de Bioremediacioacute per via anaerogravebia en tres
emplaccedilaments afectats per la presencia de compostos organoclorats Cada un drsquoaquests tres emplaccedilaments constaragrave de les seguumlents fases
bull Fase 1 anagravelisis al laboratori a) Caracteritzacioacute de lrsquoemplaccedilament b) Assaig de laboratori Microcosmos
bull Fase 2 assaig in-situ
o Fase drsquoimplantacioacute A partir dels resultats obtinguts aplicacioacute de metodologia a lrsquoemplaccedilament estudiat per part de Litoclean
PCE TCE cis DCE
Caracteriacutestiques de lrsquoemplaccedilament
bull Emplaccedilament contaminat per un abocament controlat i finit de Percloretilegrave (PCE) en una parcelmiddotla amb activitat industrial
bull Respiren compostos orgagravenics clorats i els transformen a molegravecules menys clorades
bull Anaerobis estrictes bull Es poden trobar als aquumliacutefers contaminats bull El grup Biorem UAB (2014SGR476) disposa de diferents liacutenies de cultius de
bacteris decloradors amb capacitat per detoxificar un ampli ventall drsquoorganoclorats
bull Trueba-Santiso et al 2017 Sci
Total Environ 581-582 pp 640-
648
bull Mortan et al 2017 J Hazard
Mat In press
Dhg Dehalogenimonas
Dhc Dehalococcoides
Dhb Dehalobacterium
Diclorometagrave Agravecid acegravetic Agravecid fogravermic
+ Dhb
C C
H
H
H
H
Etegrave
C C
Cl
H
Cl
H
C C
H
Cl
Cl
H
C C
H
H
H
Cl
cis- i trans- DCE VC
Dhc Dhc
Dhc
C C
Cl
Cl
Cl
H
TCE
C C
C lC l
C l C l
P C E
Dhc
PCE
C
Cl
Cl
C
Cl
Cl
H H C
Cl
Cl
C
Cl
H
H H
1122-TeCA 112-TCA
Dhg Dhg
Abiogravetic
CC
HCl
HCl
HH
12-DCA
Dhg
12-DCA
Bacteris dehalorespiradors
Les poblacions bacterianes
autogravectones poden transformar els
contaminants fins a compostos innocus
Les condicions drsquoaquests aquumliacutefers soacuten adequades per
eliminar els compostos
organoclorats amb bacteris
dehalorespiradors
1 Anagravelisi dels paragravemetres
de camp
Bioestimulacioacute
2 Deteccioacute de lrsquoactivitat
decloradora
Atenuacioacute natural
monitoritzada
Bioaugmentacioacute Fase
2
Pregunta 1a Pregunta 2a
La poblacioacute bacteriana a lrsquoaquumliacutefer
eacutes suficient per completar el proceacutes de descontaminacioacute de forma natural
Pregunta 3a
Fase 1
Cultius anaerobis i anagravelisi de metabogravelits
Mostreig drsquoaigua del pou amb
sediments fins
Preparacioacute dels cultius en cambra
anaerogravebia
Incubacioacute dels cultius en cambra
climatitzada
Anagravelisi de metabogravelits per
cromatografia de gasos Mostres de
laquumliacutefer +
Substrat orgagravenic (candidats per
bioestimulacioacute)
1 Nomeacutes mostra 2 + Metanol i etanol 3 + Producte comercial 4 + Lactat
Concentracioacute de cloroetens
2 Deteccioacute de lrsquoactivitat decloradora
Fase 1
La biodegradacioacute eacutes completa (etegrave)
La bioestimulacioacute eacutes efectiva
La decloracioacute meacutes ragravepida eacutes amb lactat
PCE
TCE
cis- DCE
CV Etegrave
trans- DCE
0
5
10
15
20
25
30
35
0 50 100 150 200
Co
nce
ntr
atio
n (
microM
)
Day
0
2
4
6
8
10
0 50 100 150 200
Day
Mostra aigua nomeacutes (control)
Mostra aigua + etanol metanol
Mostra aigua + producte comercial
Mostra aigua + lactat
Resultats per a un pou
Cultius anaerobis i anagravelisi de metabogravelits
Fase 1
0
5
10
15
20
25
30
35
0 50 100 150 200Day
+ TCE
0
10
20
30
40
50
60
70
0 50 100 150 200
Day
+ TCE
2 Deteccioacute de lrsquoactivitat decloradora
TCE
cis-DCE
trans-DCE
Cloruro de vinilo Etileno
CC
Cl
Cl Cl
Cl
PCE
CC
Cl
H H
Cl
CC
H
ClH
Cl
CC
Cl
H
H
H
CC
H
H H
H
CC
Cl
Cl H
Cl
Deteccioacute i identificacioacute dels bacteris i enzims responsables de la degradacioacute completa
Tegravecniques moleculars (PCR)
Fase 1
Dehalobacter Desulforomonas
Sulfurospirillum Geobacter Desulfitobacterium
Desulfitobacterium
Dehalococcoides
pceA
tceA tceA bvcA
vcrA
2 Deteccioacute de lrsquoactivitat decloradora
Clorur de
vinil
Etegrave
Ma
rca
do
r
C+
Dh
c
Pou
C-
Dh
c
Assaig in situ per BIOESTIMULACIOacute
Fase 2
Injeccioacute i monitoritzacioacute bull Injeccioacute drsquoestimulant segons
conclusions de lrsquoassaig de laboratori (Lactat comercial) en les concentracions de diseny
bull Injeccioacute de traccedilador (fluoresceiumlna)
PCE TCE
cis-DCE
trans-DCE
CV Ethene 0
5
10
15
20
25
30
-1 19 39 59 79
Co
nce
ntr
atio
n (
mg
L)
Day
Chlorinated ethenes Lactate and fermenting products
Well PZ-1
Lactate Pyruvate
Acetate Formate
Potencial Redox
0
1
2
3
4
5
-1 19 39 59 79
Co
nce
ntr
atio
n (
mg
L)
Day
0
500
1000
1500
2000
2500
-1 19 39 59 79Day
0
10000
20000
30000
40000
50000
60000
70000
-1 19 39 59 79Day
-100
0
100
200
300
400
500
-1 19 39 59 79
OR
P (
mV
)
Day
PZ2
82
Chlorinated ethenes Lactate and fermenting products
Well PZ-2
Direct injection of lactate (MW-PZ2) Monitoring Wells PZ2 PZ1 PZ3 MW6 PZ22 PZ6 and ProfA
Conclusions de la Fase 2 (assaig in situ)
Els resultats de la Fase 1 soacuten vagravelids per decidir quin tractament de bioremediacioacute seguir a la Fase 2
El lactat estimula la degradacioacute
bull Augmenta la velocitat de decloracioacute bull Proporciona acetat i hidrogen als bacteris bull Consumeix lrsquooxigen present bull Disminueix el potencial redox
Es confirma la presegravencia de bacteris dehalorespiradors autogravectons i actius
Es detecta degradacioacute de PCE i transformacioacute a compostos menys clorats
A partir dels resultats obtinguts durant les dues fases es dissenyaragrave i es proposaragrave lrsquoexecucioacute drsquoun proceacutes de bioremediacioacute anaerogravebia estimulada aplicant la metodologia establerta
84
Gragravecies
Grup de recerca BioremUAB (teresavicentuabcat)
37 Verlicchi et al J hydrology 2010 also WST 2010
erythromycin (antibiotic)
Iopromide (ICM)
ifosfamide (cytostatic)
Ibuprofen (analgesic)
Glucose
Therapeutic classes contrast media (ICM) heavy metals in a hospital effluentndash Comparison with an urban effluent
Hospital effluent Mean value
Urban effluent Mean value
Degradacioacuten de faacutermacos modelo e identificacioacuten de productos de transformacioacuten en condiciones esteacuteriles
Nos permite demostrar que el hongo es
el responsable de la degradacioacuten
Tratamiento de efluentes reales en condiciones no esteacuteriles Cuantificacioacuten de la eliminacioacuten de faacutermacos y ecotoxicidad
Tratamiento de efluentes por hongos Degradacioacuten de faacutermacos
38
EXPERIMENTOS IN VIVO PARA CUANTIFICAR DEGRADACIOacuteN
EXPERIMENTOS PARA DETERMINAR EL PAPEL DE LOS ENZIMAS
- In vitro Lacasa comercial
- In vivo Inhibidores del citocrom P450 (1-aminobenzotriazole)
ESTUDIO DE LA TOXICIDAD (Microtox regTest )
- Bacteria bioluminescente V ficheri
- EC50 a los 15 min Concentracioacuten que disminuye la luz emitida por la bacteria al 50
- Cuanto mas alta sea la EC50 menor es la toxicidad
ANAgraveLISIS DE FAgraveRMACOS EXTRACCIOacuteN EN FASE SOacuteLIDA i HPLC
IDENTIFICACIOacuteN DE SUBPRODUCTOS Servei RMN-UAB
(Medio + contaminante) (Medio + contaminante+ hongo inactivado)
Adsorcioacuten Degradacioacuten miacutenima
DEGRADACIOacuteN DE FAacuteRMACOS INDIVIDUALES
EC50
50
Cultiu en placa
Inoculacioacute dels Erlenmeyers
per a lrsquoobtencioacute de miceliObtencioacute del miceli
Homogeneiumltzacioacute amb NaCl 08 11 (vv)
Solucioacute stock de miceli
Inoculacioacute dels Erlenmeyers per lrsquoobtencioacute de pegravelmiddotletsObtencioacute de pegravelmiddotlets
Solucioacute stock de pegravelmiddotlets
7 dies6 dies
5 dies
inogravecul
Inoculacioacute del reactor
Cultiu en placa
Inoculacioacute dels Erlenmeyers
per a lrsquoobtencioacute de miceliObtencioacute del miceli
Homogeneiumltzacioacute amb NaCl 08 11 (vv)
Solucioacute stock de miceli
Inoculacioacute dels Erlenmeyers per lrsquoobtencioacute de pegravelmiddotletsObtencioacute de pegravelmiddotlets
Solucioacute stock de pegravelmiddotlets
7 dies6 dies
5 dies
inogravecul
Inoculacioacute del reactor
Cultiu en placa
Inoculacioacute dels Erlenmeyers
per a lrsquoobtencioacute de miceliObtencioacute del miceli
Homogeneiumltzacioacute amb NaCl 08 11 (vv)
Solucioacute stock de miceli
Inoculacioacute dels Erlenmeyers per lrsquoobtencioacute de pegravelmiddotletsObtencioacute de pegravelmiddotlets
Solucioacute stock de pegravelmiddotlets
7 dies6 dies
5 dies
inogravecul
Inoculacioacute del reactor
Cultiu en placa
Inoculacioacute dels Erlenmeyers
per a lrsquoobtencioacute de miceliObtencioacute del miceli
Homogeneiumltzacioacute amb NaCl 08 11 (vv)
Solucioacute stock de miceli
Inoculacioacute dels Erlenmeyers per lrsquoobtencioacute de pegravelmiddotletsObtencioacute de pegravelmiddotlets
Solucioacute stock de pegravelmiddotlets
7 dies6 dies
5 dies
inogravecul
Inoculacioacute del reactor
Cultiu en placa
Inoculacioacute dels Erlenmeyers
per a lrsquoobtencioacute de miceliObtencioacute del miceli
Homogeneiumltzacioacute amb NaCl 08 11 (vv)
Solucioacute stock de miceli
Inoculacioacute dels Erlenmeyers per lrsquoobtencioacute de pegravelmiddotletsObtencioacute de pegravelmiddotlets
Solucioacute stock de pegravelmiddotlets
7 dies6 dies
5 dies
inogravecul
Inoculacioacute del reactor
Cultiu en placa
Inoculacioacute dels Erlenmeyers
per a lrsquoobtencioacute de miceliObtencioacute del miceli
Homogeneiumltzacioacute amb NaCl 08 11 (vv)
Solucioacute stock de miceli
Inoculacioacute dels Erlenmeyers per lrsquoobtencioacute de pegravelmiddotletsObtencioacute de pegravelmiddotlets
Solucioacute stock de pegravelmiddotlets
7 dies6 dies
5 dies
inogravecul
Inoculacioacute del reactor
Control abioacutetico Control inactivado Experimental (Medio + contaminante+hongo activo)
Idaea-CSIC ICRA
Ketoprofeno
Eliminacioacute del 100
Metabolits hidroxilats
Perfil de concentracioacute de subproductes del ketoprofen
DEGRADACIOacuteN DE FAacuteRMACOS MODELO
IOPROMIDE degradation in Erlenmeyer flasks by
T versicolor pellets Time course degradation of Iopromide
added at approximately 12 mg L-1 Symbols non-inoculated controls ()
experimental cultures () heat-killed
controls () glucose () and laccase
activity (loz)
62 degradation is
observed after 7days of
exposure and remains
constant until the end of
the experiment
Toxicity by Microtox bioassay
Time EC50 ()
Non-biotic control 2
15min 2
8h 1
1d 43
4d 66
7d 87
12d 110
High toxicity at initial time
(EC50 2) Toxicity decreases
over time
Gros et al 2014 Water Research
Degradacioacuten de farmacos en aguas residuales
en bioreactor
CONDITIONS
Sterile effluent
No sterile
Batch
Continuous
Nutrients addition
Non-nutrients addition
Fluidized bed bioreactors 15
and 10 L
Air pulses
T versicolor in form of pellets
pH (45) and temperature (25ordmC)
control
MONITORING
Pharmaceuticals degradation
Acute toxicity (Microtox)
Laccase glucose etc
101
1-ep
oxyC
BZ
2-Hyd
roxy
CBZ
Cipro
floxa
cin
50
100
150
200
250
Inicial
15 min
6 h
1 d
2 d
5 d
8 d
Cef
alex
in
Ibup
rofe
n
Aceta
minop
hen
Azitro
micin
1
2
3
4
Ketop
rofe
n
Propr
anolol
Cita
lopr
am
Car
bamaz
epine
Acridon
e
Con
cen
tracioacute
(micro
g L
-1)
000
003
006
009
012
RESULTADOS AGUAS RESIDUALES URBANAS (Vila Universitaria de la UAB)
Tratamiento no esteril en batch
Eliminacioacuten completa del 70 de los faacutermacos detectados
Inicial
15 min
6 h
1 d
2 d
5 d
8 d
TRATAMIENTO DE EFLUENTES
Comparacioacuten de la eliminacioacuten de los faacutermacos por el
hongo versus lodos activados (bibliografia)
Grup Fagravermac Concentracioacute
(microg L-1)
Eliminacioacute estegraveril
()
Eliminacioacute no estegraveril
()
Eliminacioacute per llots activats
() Analgegravesics Acetaminofen 387 100 100 82-99
Ibuprofen 1261 100 100 82-99 Ketoprofen lt048 35 100 lt50 Codeina 002 100 - lt82 Antibiogravetics Azitromicin 431 - 100 lt40
Ciprofloxacin 8471 - 35 50-96 (adsorcioacute) Cefalexin 059 - -51 96 β-blockers Propanolol 006 - 100 59-70 Psiquiatrics Carbamazepina 07 -37 Augmenta lt20 Augmenta
1011- epoxy CBZ 755 100 79 - 2-Hydroxy CBZ 1638 46 100 -
Acridone 101 100 Augmenta - Citalopram 01 100 100 -
RESULTADOS AGUAS RESIDUALES URBANAS
TRATAMIENTO DE EFLUENTES
Porcentajes de eliminacioacuten superiores en el tratamiento por hongos
Problema cuantificacioacuten inicial de carbamazepina conjugacioacuten
Ace
tam
inop
hen
Ibup
rofen
Ket
opro
fen
Nap
roxe
n
Salicylic a
cid
Cod
eine
Phe
nazo
ne
Dex
amet
haso
ne
Diclofena
c
Piro
xica
m
Co
nce
ntr
atio
n (
microg
L-1
)
00
05
10
15
20
25
30
500
1000
1500
Initial
30 min
5 h
1 d
2 d
5 d
8 d
50
Tratamiento no esteacuteril Analgeacutesicos
RESULTADOS AGUAS RESIDUALES DE HOSPITAL
TRATAMIENTO DE EFLUENTES
46
Cipro
floxa
cin
Oflo
xacin
Clarit
hrom
ycin
Sulfam
etho
xazo
le
Azith
rom
ycin
Met
ronida
zole
Met
ronida
zole-O
H
Trim
etho
prim
Dim
etrid
azole
Ron
idaz
ole
Co
nce
ntr
atio
n (
microg
L-1
)
00
05
10
15
20
25
30
35
40
100
150
200
250
Initial
30 min
5 h
1 d
2 d
5 d
8 d
RESULTADOS AGUAS RESIDUALES DE HOSPITAL
Tratamiento no esteacuteril Antibioacuteticos
TRATAMIENTO DE EFLUENTES
101
1-ep
oxy
CBZ
2-Hyd
roxy
CBZ
Car
bam
azep
ine
Acr
idon
e
Lora
zepa
m
Cita
lopr
am
Ven
lafaxine
Pra
vast
atin
Olanz
apine
Ser
tralin
e
Fluox
etine
Par
oxet
ine
Co
nce
ntr
atio
n (
microg
L-1
)
000
025
050
075
100
400800
120016002000
Initial
30 min
5 h
1 d
2 d
5 d
8 d
RESULTADOS AGUAS RESIDUALES DE HOSPITAL
Tratamiento no esteacuteril Faacutermacos de uso psiquiaacutetrico
TRATAMIENTO DE EFLUENTES
Ben
zotri
azole
OP2E
O
Eth
ylpa
rabe
n
Pro
pylpar
aben
BPA
OP
Con
cen
tration
(micro
g L
-1)
0
2
4
6
8
10
20
30
40
50
60
RESULTADOS AGUAS RESIDUALES DE HOSPITAL
Tratamiento no esteacuteril Compuestos disruptores endocrinos
70 eliminacioacute
TRATAMIENTO DE EFLUENTES
Famiacutelia faacutermacos Tratamiento esteacuteril Tratamiento no esteacuteril
Carga inicial (microg)
Eliminacioacuten ()
Carga inicial (microg)
Eliminacioacute ()
Analgegravesics 1475 180 993 1511 179 988 Antibiogravetics 569 69 861 239 28 908 Cafeiumlna 757 92 79 1490 177 384 EDC 124 15 813 704 84 744 Iopromida 1046 128 755 4197 498 340 Altres fagravermacs 557 68 862 177 21 863 Psiquiagravetrics 3658 447 937 108 13 954 Cantidad total 8185 100 832 8427 100 533
Tratamiento adecuado para degradar faacutermacos en efluents de hospital
Siguiente objetivo Tratamiento en continuo de efluentes
RESULTADOS AGUAS RESIDUALES DE HOSPITAL
TRATAMIENTO DE EFLUENTES
Fungal inoculated (I)
34 Non-sterile continuous treatments of ROC and VHW
Non-inoculated (NI)
Non-sterile continuous
treatments of real effluents
VHW treatment
(
) Glucose concentration
(
) COD
(
) Laccase activity
(darr) Fungal biomass partial renovation
(mdash) Glucose addition rate
2 HRT studied
Decrease in laccase activity even with partial biomass renovation
Fungal inoculated (I)
Casas et al 2013 Env Technol 34 113
Glucose 026 g g DCW d
Ammonium 12 mg g DCW d
No glucose accumulation
Need for nutrients
Previous studies in synthetic
media and sterile conditions
CRT
Blaacutenquez et al 2006 Water Res 40 1650
CRT 21 days
13 biomass renovation every 7 days
CRT of 15 days
34 Non-sterile continuous treatments of ROC and VHW
Marina Badia Fabregat December 5th 2014 PhD Thesis
Que es lo que sucede
Se muere el hongo aunque estamos renovando la
biomasa no hay suficiente hongo
No hay degradacioacuten
52
Marina Badia Fabregat December 5th 2014 PhD Thesis
VHW treatment (2)
34 Non-sterile continuous treatments of ROC and VHW
NH4+ addition
PhACs removal
Fungal inoculated (I)
Non-inoculated (NI)
(
) Wastewater (Influent)
(
) Reactor effluent
The analyses have
been performed by
34 Non-sterile continuous treatments of ROC and VHW
Microbial community assessment (DGGE)
Marina Badia Fabregat December 5th 2014 PhD Thesis
Time
34 Non-sterile continuous treatments of ROC and VHW
Trametes versicolor
Candida spp
Fusarium solani
Unknown
T versicolor survived until the end of the treatment
laccase activity is not a good indicator
ESCENARIOS DE GESTIOacuteN DE EFLUENTES DE HOSPITAL
EDAR
No eliminacioacuten
de faacutermacos
Dilucioacuten en
el efluente
urbano
Aguas
urbanas
Fong
No eliminacioacuten
de DQO
Hongo Aguas
urbanas
EDAR
HOSPITAL
Srsquoha comprovat la capacitat de T versicolor per degradar fagravermacs
Badiacutea-Fabregat et al 2014 Rodriacuteguez-Rodriacuteguez et al 2014 Cruz-Moratoacute et al 2013
Tractament en continu drsquoHWW amb T versicolor en reactor
Inconvenients al tractament drsquo
aiguumles drsquohospitals reals
- Necessitat drsquoaddicionar nutrients - Competegravencia amb bacteris
Possibles solucions Estrategravegies
- Pretractament de lrsquoefluent - Altres configuracions de reactors - Canvi en la font de carboni
Posada a punt del sistema TRH Relacioacute QRQL
Tractament en continu drsquoHWW amb T versicolor en reactor
Alternativa filtre percolador amb T versicolor pre-crescut sobre fusta
1 2 3
4
5
6
7
1 Tanc drsquoalimentacioacute 2 Tanc de mescla 3 Tanc drsquoeluents de
sortida 4 Bomba de recirculacioacute 5 Bioreactor 6 Entrada drsquoaire 7 Controlador de pH
TRH 3d
QL
QR
QL
Tractament en continu drsquoHWW amb T versicolor en reactor
Alternativa filtre percolador amb T versicolor pre-crescut sobre fusta
Desenvolupament processos
Efluent hospital
real (HWW)
Aiguumles residuals urbanes
(UWW)
Trametes versicolor
T versicolor crescut sobre fusta
Filtre percolador amb T versicolor crescut sobre fusta
Microalgues Degradacioacute a
escala Erlenmeyer Fotobioreactor FBR
Degradacioacute drsquohormones i fagravermacs per microalgues
bull Degradacioacute drsquohormones del digestat drsquoun DA dopat amb E2 i EE2 amb les algues S capricornutum i C reinhardtii creixement i degradacioacute
No efecte togravexic de les hormones sobre les algues
Utilitzacioacute de digestat de llots per creixer
S capricornutum
S capricornutum
Selenastrum
capricornutum
Chlamydomonas
reinhardtii
E2 () EE2 () E2 () EE2 ()
24h 7d 24
h
7d 24h 7d 24
h
7d
B 47 88 30 60 89 100 26 100
C 2 46 0 41 27 86 6 71
G 91 100 27 95 98 100 28 76
Degradacioacute drsquohormones i fagravermacs per microalgues
bull Identificacioacute productes de degradacioacute drsquoE2 i EE2
bull Es detecten diferents productes de degradacioacute drsquoE2 i EE2 bull Majoritagraveriament productes de fotodegradacioacute bull Alguns directament relacionats amb la biodegradacioacute per part de les algues
E2 TP1 EE2 TP2
OH
HO
O
OH
HO
OH
Toilet sewage
1st settler (1m3)
2nd settler (1m3)
Wastewater pump
Wastewater PBR inlet
1
2
3
4
5
Algaebacteria consortia
Fotobioreactor de tractament
drsquo UrbanWW despres de
decantacioacute
Volum 1000L
Semiobert
Tubs plastic transparent
Tractament drsquoUrbanWW i eliminacioacute de PhACs en FBR
100L aigua del llac
Can Borrell Lake (StCugat)
900L U WW
Plagrave drsquooperacioacute del FBR
Tractament drsquoUWW i eliminacioacute de PhACs en FBR
Estat Estacionari - PhACs - Biodiversitat
303 mgL
265 mgL
155 mgL
Irradiacioacute solar darr Temperatura darr
TSSdarr Biomassa
pH augmenta amb lrsquoactivitat fotosintegravetica (consum CO2)
pH disminueix a la nit amb la respiracioacute
Tractament drsquoUWW i eliminacioacute de PhACs en FBR
pH
Entrada - COD=365 mgL - N-NH4
+=79 mgL - PT=17 mgL
COD N-NH4
+
PT
Paragravemetre Periacuteode I Periacuteode II Periacuteode III
DQO () 83 61 41
N-NH4+ () 86 99 80
PT () 54 89 75
Eliminacioacute de nutrients
Tractament drsquoUWW i eliminacioacute de PhACs en FBR
67
Napro
xen
Ibupro
fen
Aceta
min
ophen
Salic
ylic
acid
Keto
pro
fen
Azithro
myc
in
Cip
rofloxacin
Ofloxacin
Ery
thro
myc
in
Hyd
rochlo
roth
iazid
e
Furo
sem
ide
Codein
e
Lora
zepam
Ate
nolo
l
Dilt
iazem
Alp
razola
m
Paro
xetine
Co
nce
ntr
atio
n (
ngL
)
0
2000
4000
6000
8000
10000
12000
24000
30000
36000
42000
48000
54000
60000
Outlet
Inlet
Napro
xe
n
Ibupro
fen
Ace
tam
inophen
Salic
ylic
acid
Keto
pro
fen
Azithro
myc
in
Cip
rofloxa
cin
Ofloxa
cin
Ery
thro
myc
in
Hyd
roch
loro
thia
zid
e
Furo
se
mid
e
Codein
e
Lora
zepam
Ate
nolo
l
Dilt
iazem
Alp
razola
m
Paro
xe
tine
Concentr
ation (
ngL
)
0
2000
4000
6000
8000
10000
12000
24000
30000
36000
42000
48000
54000
60000
Outlet
Inlet
Antiinflamatoris Eliminacioacute gt85
Antibiogravetics Eliminacioacute gt 67
Antidepressius Eliminacioacute gt87
β-bloquejants Eliminacioacute gt86
Altres (ngL) Diuregravetics gt44 Bloquejants de canal lent gt72
Concentratioacute PhACs entrada
Concentratioacute PhACs sortida
TRH=8 d Estat estacionari
TRH=12 d Estat estacionari
48-54 μgL
24-54 μgL
4-10 μgL
2-4 μgL
4-6 μgL
ngL
ngL
8-10 μgL
4-10 μgL
ngL
ngL
PhACs
Tractament drsquoUWW i
eliminacioacute de PhACs en FBR
Valoritzacioacute de biomassa algal mitjanccedilant pretractament enzimagravetic i DA
Digestion time (days)
0 10 20 30 40 50
Meth
ane
yie
ld (
mL C
H4g
VS
)
0
50
100
150
200
250
Time (d) vs Microalgal control
Time (d) vs T control
Time (d) vs Cellulase
Time (d) vs Mix
Mix enzimagravetic Celmiddotlulasa
Biomassa microalgal + Control
Mix enzimagravetic 217 mL CH4g VS
Celmiddotlulasa 203 mL CH4g VS
Microalgues 188 mL CH4g VS
Mix enzimagravetic millora la produccioacute de metagrave
Brou fuacutengic + microalgues Control de brou fuacutengic
Lacasa + microalgues biomassa microalgal Control de lacasa
Brou fuacutengic 210 mL CH4
Lacasa 40 mL CH4
Produccioacute de biogas amb enzims no especiacutefics
Microalgues 38 mL CH4
Produccioacute de biogas amb enzims especiacutefics
Brou fuacutengic millora la produccioacute de metagrave
Projecte de colmiddotlaboracioacute entre el Consorci per a la Gestioacute de Residus del Valles Oriental i el grup de recerca Biorem UAB (2014SGR476) dins del
marc del programa de Doctorats Industrials de la Generalitat de Catalunya
Bioremediacioacute ldquoin siturdquo drsquoaquumliacutefers contaminats per compostos
organoclorats
Projecte de colmiddotlaboracioacute entre Litoclean i el grup de recerca Biorem UAB (2014SGR476) dins del marc del programa de Doctorats
Industrials de la Generalitat de Catalunya
Decloracioacute drsquoorganoclorats mitjanccedilant bacteris dehalorespiradors
1 Tecnologia consolidada amb centenars de casos drsquoaplicacioacute amb egravexit 2 Transformacioacute de productes organoclorats togravexics a innocus 3 Compatible amb altres megravetodes de remediacioacute 4 Disminucioacute del temps de remediacioacute de lrsquoaquumliacutefer i costos associats 5 Tecnologia meacutes econogravemica que tractaments fisico-quiacutemics 6 Potencialment pot eliminar els cloroalcans a concentracions le 0005 mgL 7 Percepcioacute social
PRINCIPALS AVANTATGES BIOREMEDIACIOacute
o Marc del projecte
Aplicacioacute de metodologies de Bioremediacioacute per via anaerogravebia en tres
emplaccedilaments afectats per la presencia de compostos organoclorats Cada un drsquoaquests tres emplaccedilaments constaragrave de les seguumlents fases
bull Fase 1 anagravelisis al laboratori a) Caracteritzacioacute de lrsquoemplaccedilament b) Assaig de laboratori Microcosmos
bull Fase 2 assaig in-situ
o Fase drsquoimplantacioacute A partir dels resultats obtinguts aplicacioacute de metodologia a lrsquoemplaccedilament estudiat per part de Litoclean
PCE TCE cis DCE
Caracteriacutestiques de lrsquoemplaccedilament
bull Emplaccedilament contaminat per un abocament controlat i finit de Percloretilegrave (PCE) en una parcelmiddotla amb activitat industrial
bull Respiren compostos orgagravenics clorats i els transformen a molegravecules menys clorades
bull Anaerobis estrictes bull Es poden trobar als aquumliacutefers contaminats bull El grup Biorem UAB (2014SGR476) disposa de diferents liacutenies de cultius de
bacteris decloradors amb capacitat per detoxificar un ampli ventall drsquoorganoclorats
bull Trueba-Santiso et al 2017 Sci
Total Environ 581-582 pp 640-
648
bull Mortan et al 2017 J Hazard
Mat In press
Dhg Dehalogenimonas
Dhc Dehalococcoides
Dhb Dehalobacterium
Diclorometagrave Agravecid acegravetic Agravecid fogravermic
+ Dhb
C C
H
H
H
H
Etegrave
C C
Cl
H
Cl
H
C C
H
Cl
Cl
H
C C
H
H
H
Cl
cis- i trans- DCE VC
Dhc Dhc
Dhc
C C
Cl
Cl
Cl
H
TCE
C C
C lC l
C l C l
P C E
Dhc
PCE
C
Cl
Cl
C
Cl
Cl
H H C
Cl
Cl
C
Cl
H
H H
1122-TeCA 112-TCA
Dhg Dhg
Abiogravetic
CC
HCl
HCl
HH
12-DCA
Dhg
12-DCA
Bacteris dehalorespiradors
Les poblacions bacterianes
autogravectones poden transformar els
contaminants fins a compostos innocus
Les condicions drsquoaquests aquumliacutefers soacuten adequades per
eliminar els compostos
organoclorats amb bacteris
dehalorespiradors
1 Anagravelisi dels paragravemetres
de camp
Bioestimulacioacute
2 Deteccioacute de lrsquoactivitat
decloradora
Atenuacioacute natural
monitoritzada
Bioaugmentacioacute Fase
2
Pregunta 1a Pregunta 2a
La poblacioacute bacteriana a lrsquoaquumliacutefer
eacutes suficient per completar el proceacutes de descontaminacioacute de forma natural
Pregunta 3a
Fase 1
Cultius anaerobis i anagravelisi de metabogravelits
Mostreig drsquoaigua del pou amb
sediments fins
Preparacioacute dels cultius en cambra
anaerogravebia
Incubacioacute dels cultius en cambra
climatitzada
Anagravelisi de metabogravelits per
cromatografia de gasos Mostres de
laquumliacutefer +
Substrat orgagravenic (candidats per
bioestimulacioacute)
1 Nomeacutes mostra 2 + Metanol i etanol 3 + Producte comercial 4 + Lactat
Concentracioacute de cloroetens
2 Deteccioacute de lrsquoactivitat decloradora
Fase 1
La biodegradacioacute eacutes completa (etegrave)
La bioestimulacioacute eacutes efectiva
La decloracioacute meacutes ragravepida eacutes amb lactat
PCE
TCE
cis- DCE
CV Etegrave
trans- DCE
0
5
10
15
20
25
30
35
0 50 100 150 200
Co
nce
ntr
atio
n (
microM
)
Day
0
2
4
6
8
10
0 50 100 150 200
Day
Mostra aigua nomeacutes (control)
Mostra aigua + etanol metanol
Mostra aigua + producte comercial
Mostra aigua + lactat
Resultats per a un pou
Cultius anaerobis i anagravelisi de metabogravelits
Fase 1
0
5
10
15
20
25
30
35
0 50 100 150 200Day
+ TCE
0
10
20
30
40
50
60
70
0 50 100 150 200
Day
+ TCE
2 Deteccioacute de lrsquoactivitat decloradora
TCE
cis-DCE
trans-DCE
Cloruro de vinilo Etileno
CC
Cl
Cl Cl
Cl
PCE
CC
Cl
H H
Cl
CC
H
ClH
Cl
CC
Cl
H
H
H
CC
H
H H
H
CC
Cl
Cl H
Cl
Deteccioacute i identificacioacute dels bacteris i enzims responsables de la degradacioacute completa
Tegravecniques moleculars (PCR)
Fase 1
Dehalobacter Desulforomonas
Sulfurospirillum Geobacter Desulfitobacterium
Desulfitobacterium
Dehalococcoides
pceA
tceA tceA bvcA
vcrA
2 Deteccioacute de lrsquoactivitat decloradora
Clorur de
vinil
Etegrave
Ma
rca
do
r
C+
Dh
c
Pou
C-
Dh
c
Assaig in situ per BIOESTIMULACIOacute
Fase 2
Injeccioacute i monitoritzacioacute bull Injeccioacute drsquoestimulant segons
conclusions de lrsquoassaig de laboratori (Lactat comercial) en les concentracions de diseny
bull Injeccioacute de traccedilador (fluoresceiumlna)
PCE TCE
cis-DCE
trans-DCE
CV Ethene 0
5
10
15
20
25
30
-1 19 39 59 79
Co
nce
ntr
atio
n (
mg
L)
Day
Chlorinated ethenes Lactate and fermenting products
Well PZ-1
Lactate Pyruvate
Acetate Formate
Potencial Redox
0
1
2
3
4
5
-1 19 39 59 79
Co
nce
ntr
atio
n (
mg
L)
Day
0
500
1000
1500
2000
2500
-1 19 39 59 79Day
0
10000
20000
30000
40000
50000
60000
70000
-1 19 39 59 79Day
-100
0
100
200
300
400
500
-1 19 39 59 79
OR
P (
mV
)
Day
PZ2
82
Chlorinated ethenes Lactate and fermenting products
Well PZ-2
Direct injection of lactate (MW-PZ2) Monitoring Wells PZ2 PZ1 PZ3 MW6 PZ22 PZ6 and ProfA
Conclusions de la Fase 2 (assaig in situ)
Els resultats de la Fase 1 soacuten vagravelids per decidir quin tractament de bioremediacioacute seguir a la Fase 2
El lactat estimula la degradacioacute
bull Augmenta la velocitat de decloracioacute bull Proporciona acetat i hidrogen als bacteris bull Consumeix lrsquooxigen present bull Disminueix el potencial redox
Es confirma la presegravencia de bacteris dehalorespiradors autogravectons i actius
Es detecta degradacioacute de PCE i transformacioacute a compostos menys clorats
A partir dels resultats obtinguts durant les dues fases es dissenyaragrave i es proposaragrave lrsquoexecucioacute drsquoun proceacutes de bioremediacioacute anaerogravebia estimulada aplicant la metodologia establerta
84
Gragravecies
Grup de recerca BioremUAB (teresavicentuabcat)
Degradacioacuten de faacutermacos modelo e identificacioacuten de productos de transformacioacuten en condiciones esteacuteriles
Nos permite demostrar que el hongo es
el responsable de la degradacioacuten
Tratamiento de efluentes reales en condiciones no esteacuteriles Cuantificacioacuten de la eliminacioacuten de faacutermacos y ecotoxicidad
Tratamiento de efluentes por hongos Degradacioacuten de faacutermacos
38
EXPERIMENTOS IN VIVO PARA CUANTIFICAR DEGRADACIOacuteN
EXPERIMENTOS PARA DETERMINAR EL PAPEL DE LOS ENZIMAS
- In vitro Lacasa comercial
- In vivo Inhibidores del citocrom P450 (1-aminobenzotriazole)
ESTUDIO DE LA TOXICIDAD (Microtox regTest )
- Bacteria bioluminescente V ficheri
- EC50 a los 15 min Concentracioacuten que disminuye la luz emitida por la bacteria al 50
- Cuanto mas alta sea la EC50 menor es la toxicidad
ANAgraveLISIS DE FAgraveRMACOS EXTRACCIOacuteN EN FASE SOacuteLIDA i HPLC
IDENTIFICACIOacuteN DE SUBPRODUCTOS Servei RMN-UAB
(Medio + contaminante) (Medio + contaminante+ hongo inactivado)
Adsorcioacuten Degradacioacuten miacutenima
DEGRADACIOacuteN DE FAacuteRMACOS INDIVIDUALES
EC50
50
Cultiu en placa
Inoculacioacute dels Erlenmeyers
per a lrsquoobtencioacute de miceliObtencioacute del miceli
Homogeneiumltzacioacute amb NaCl 08 11 (vv)
Solucioacute stock de miceli
Inoculacioacute dels Erlenmeyers per lrsquoobtencioacute de pegravelmiddotletsObtencioacute de pegravelmiddotlets
Solucioacute stock de pegravelmiddotlets
7 dies6 dies
5 dies
inogravecul
Inoculacioacute del reactor
Cultiu en placa
Inoculacioacute dels Erlenmeyers
per a lrsquoobtencioacute de miceliObtencioacute del miceli
Homogeneiumltzacioacute amb NaCl 08 11 (vv)
Solucioacute stock de miceli
Inoculacioacute dels Erlenmeyers per lrsquoobtencioacute de pegravelmiddotletsObtencioacute de pegravelmiddotlets
Solucioacute stock de pegravelmiddotlets
7 dies6 dies
5 dies
inogravecul
Inoculacioacute del reactor
Cultiu en placa
Inoculacioacute dels Erlenmeyers
per a lrsquoobtencioacute de miceliObtencioacute del miceli
Homogeneiumltzacioacute amb NaCl 08 11 (vv)
Solucioacute stock de miceli
Inoculacioacute dels Erlenmeyers per lrsquoobtencioacute de pegravelmiddotletsObtencioacute de pegravelmiddotlets
Solucioacute stock de pegravelmiddotlets
7 dies6 dies
5 dies
inogravecul
Inoculacioacute del reactor
Cultiu en placa
Inoculacioacute dels Erlenmeyers
per a lrsquoobtencioacute de miceliObtencioacute del miceli
Homogeneiumltzacioacute amb NaCl 08 11 (vv)
Solucioacute stock de miceli
Inoculacioacute dels Erlenmeyers per lrsquoobtencioacute de pegravelmiddotletsObtencioacute de pegravelmiddotlets
Solucioacute stock de pegravelmiddotlets
7 dies6 dies
5 dies
inogravecul
Inoculacioacute del reactor
Cultiu en placa
Inoculacioacute dels Erlenmeyers
per a lrsquoobtencioacute de miceliObtencioacute del miceli
Homogeneiumltzacioacute amb NaCl 08 11 (vv)
Solucioacute stock de miceli
Inoculacioacute dels Erlenmeyers per lrsquoobtencioacute de pegravelmiddotletsObtencioacute de pegravelmiddotlets
Solucioacute stock de pegravelmiddotlets
7 dies6 dies
5 dies
inogravecul
Inoculacioacute del reactor
Cultiu en placa
Inoculacioacute dels Erlenmeyers
per a lrsquoobtencioacute de miceliObtencioacute del miceli
Homogeneiumltzacioacute amb NaCl 08 11 (vv)
Solucioacute stock de miceli
Inoculacioacute dels Erlenmeyers per lrsquoobtencioacute de pegravelmiddotletsObtencioacute de pegravelmiddotlets
Solucioacute stock de pegravelmiddotlets
7 dies6 dies
5 dies
inogravecul
Inoculacioacute del reactor
Control abioacutetico Control inactivado Experimental (Medio + contaminante+hongo activo)
Idaea-CSIC ICRA
Ketoprofeno
Eliminacioacute del 100
Metabolits hidroxilats
Perfil de concentracioacute de subproductes del ketoprofen
DEGRADACIOacuteN DE FAacuteRMACOS MODELO
IOPROMIDE degradation in Erlenmeyer flasks by
T versicolor pellets Time course degradation of Iopromide
added at approximately 12 mg L-1 Symbols non-inoculated controls ()
experimental cultures () heat-killed
controls () glucose () and laccase
activity (loz)
62 degradation is
observed after 7days of
exposure and remains
constant until the end of
the experiment
Toxicity by Microtox bioassay
Time EC50 ()
Non-biotic control 2
15min 2
8h 1
1d 43
4d 66
7d 87
12d 110
High toxicity at initial time
(EC50 2) Toxicity decreases
over time
Gros et al 2014 Water Research
Degradacioacuten de farmacos en aguas residuales
en bioreactor
CONDITIONS
Sterile effluent
No sterile
Batch
Continuous
Nutrients addition
Non-nutrients addition
Fluidized bed bioreactors 15
and 10 L
Air pulses
T versicolor in form of pellets
pH (45) and temperature (25ordmC)
control
MONITORING
Pharmaceuticals degradation
Acute toxicity (Microtox)
Laccase glucose etc
101
1-ep
oxyC
BZ
2-Hyd
roxy
CBZ
Cipro
floxa
cin
50
100
150
200
250
Inicial
15 min
6 h
1 d
2 d
5 d
8 d
Cef
alex
in
Ibup
rofe
n
Aceta
minop
hen
Azitro
micin
1
2
3
4
Ketop
rofe
n
Propr
anolol
Cita
lopr
am
Car
bamaz
epine
Acridon
e
Con
cen
tracioacute
(micro
g L
-1)
000
003
006
009
012
RESULTADOS AGUAS RESIDUALES URBANAS (Vila Universitaria de la UAB)
Tratamiento no esteril en batch
Eliminacioacuten completa del 70 de los faacutermacos detectados
Inicial
15 min
6 h
1 d
2 d
5 d
8 d
TRATAMIENTO DE EFLUENTES
Comparacioacuten de la eliminacioacuten de los faacutermacos por el
hongo versus lodos activados (bibliografia)
Grup Fagravermac Concentracioacute
(microg L-1)
Eliminacioacute estegraveril
()
Eliminacioacute no estegraveril
()
Eliminacioacute per llots activats
() Analgegravesics Acetaminofen 387 100 100 82-99
Ibuprofen 1261 100 100 82-99 Ketoprofen lt048 35 100 lt50 Codeina 002 100 - lt82 Antibiogravetics Azitromicin 431 - 100 lt40
Ciprofloxacin 8471 - 35 50-96 (adsorcioacute) Cefalexin 059 - -51 96 β-blockers Propanolol 006 - 100 59-70 Psiquiatrics Carbamazepina 07 -37 Augmenta lt20 Augmenta
1011- epoxy CBZ 755 100 79 - 2-Hydroxy CBZ 1638 46 100 -
Acridone 101 100 Augmenta - Citalopram 01 100 100 -
RESULTADOS AGUAS RESIDUALES URBANAS
TRATAMIENTO DE EFLUENTES
Porcentajes de eliminacioacuten superiores en el tratamiento por hongos
Problema cuantificacioacuten inicial de carbamazepina conjugacioacuten
Ace
tam
inop
hen
Ibup
rofen
Ket
opro
fen
Nap
roxe
n
Salicylic a
cid
Cod
eine
Phe
nazo
ne
Dex
amet
haso
ne
Diclofena
c
Piro
xica
m
Co
nce
ntr
atio
n (
microg
L-1
)
00
05
10
15
20
25
30
500
1000
1500
Initial
30 min
5 h
1 d
2 d
5 d
8 d
50
Tratamiento no esteacuteril Analgeacutesicos
RESULTADOS AGUAS RESIDUALES DE HOSPITAL
TRATAMIENTO DE EFLUENTES
46
Cipro
floxa
cin
Oflo
xacin
Clarit
hrom
ycin
Sulfam
etho
xazo
le
Azith
rom
ycin
Met
ronida
zole
Met
ronida
zole-O
H
Trim
etho
prim
Dim
etrid
azole
Ron
idaz
ole
Co
nce
ntr
atio
n (
microg
L-1
)
00
05
10
15
20
25
30
35
40
100
150
200
250
Initial
30 min
5 h
1 d
2 d
5 d
8 d
RESULTADOS AGUAS RESIDUALES DE HOSPITAL
Tratamiento no esteacuteril Antibioacuteticos
TRATAMIENTO DE EFLUENTES
101
1-ep
oxy
CBZ
2-Hyd
roxy
CBZ
Car
bam
azep
ine
Acr
idon
e
Lora
zepa
m
Cita
lopr
am
Ven
lafaxine
Pra
vast
atin
Olanz
apine
Ser
tralin
e
Fluox
etine
Par
oxet
ine
Co
nce
ntr
atio
n (
microg
L-1
)
000
025
050
075
100
400800
120016002000
Initial
30 min
5 h
1 d
2 d
5 d
8 d
RESULTADOS AGUAS RESIDUALES DE HOSPITAL
Tratamiento no esteacuteril Faacutermacos de uso psiquiaacutetrico
TRATAMIENTO DE EFLUENTES
Ben
zotri
azole
OP2E
O
Eth
ylpa
rabe
n
Pro
pylpar
aben
BPA
OP
Con
cen
tration
(micro
g L
-1)
0
2
4
6
8
10
20
30
40
50
60
RESULTADOS AGUAS RESIDUALES DE HOSPITAL
Tratamiento no esteacuteril Compuestos disruptores endocrinos
70 eliminacioacute
TRATAMIENTO DE EFLUENTES
Famiacutelia faacutermacos Tratamiento esteacuteril Tratamiento no esteacuteril
Carga inicial (microg)
Eliminacioacuten ()
Carga inicial (microg)
Eliminacioacute ()
Analgegravesics 1475 180 993 1511 179 988 Antibiogravetics 569 69 861 239 28 908 Cafeiumlna 757 92 79 1490 177 384 EDC 124 15 813 704 84 744 Iopromida 1046 128 755 4197 498 340 Altres fagravermacs 557 68 862 177 21 863 Psiquiagravetrics 3658 447 937 108 13 954 Cantidad total 8185 100 832 8427 100 533
Tratamiento adecuado para degradar faacutermacos en efluents de hospital
Siguiente objetivo Tratamiento en continuo de efluentes
RESULTADOS AGUAS RESIDUALES DE HOSPITAL
TRATAMIENTO DE EFLUENTES
Fungal inoculated (I)
34 Non-sterile continuous treatments of ROC and VHW
Non-inoculated (NI)
Non-sterile continuous
treatments of real effluents
VHW treatment
(
) Glucose concentration
(
) COD
(
) Laccase activity
(darr) Fungal biomass partial renovation
(mdash) Glucose addition rate
2 HRT studied
Decrease in laccase activity even with partial biomass renovation
Fungal inoculated (I)
Casas et al 2013 Env Technol 34 113
Glucose 026 g g DCW d
Ammonium 12 mg g DCW d
No glucose accumulation
Need for nutrients
Previous studies in synthetic
media and sterile conditions
CRT
Blaacutenquez et al 2006 Water Res 40 1650
CRT 21 days
13 biomass renovation every 7 days
CRT of 15 days
34 Non-sterile continuous treatments of ROC and VHW
Marina Badia Fabregat December 5th 2014 PhD Thesis
Que es lo que sucede
Se muere el hongo aunque estamos renovando la
biomasa no hay suficiente hongo
No hay degradacioacuten
52
Marina Badia Fabregat December 5th 2014 PhD Thesis
VHW treatment (2)
34 Non-sterile continuous treatments of ROC and VHW
NH4+ addition
PhACs removal
Fungal inoculated (I)
Non-inoculated (NI)
(
) Wastewater (Influent)
(
) Reactor effluent
The analyses have
been performed by
34 Non-sterile continuous treatments of ROC and VHW
Microbial community assessment (DGGE)
Marina Badia Fabregat December 5th 2014 PhD Thesis
Time
34 Non-sterile continuous treatments of ROC and VHW
Trametes versicolor
Candida spp
Fusarium solani
Unknown
T versicolor survived until the end of the treatment
laccase activity is not a good indicator
ESCENARIOS DE GESTIOacuteN DE EFLUENTES DE HOSPITAL
EDAR
No eliminacioacuten
de faacutermacos
Dilucioacuten en
el efluente
urbano
Aguas
urbanas
Fong
No eliminacioacuten
de DQO
Hongo Aguas
urbanas
EDAR
HOSPITAL
Srsquoha comprovat la capacitat de T versicolor per degradar fagravermacs
Badiacutea-Fabregat et al 2014 Rodriacuteguez-Rodriacuteguez et al 2014 Cruz-Moratoacute et al 2013
Tractament en continu drsquoHWW amb T versicolor en reactor
Inconvenients al tractament drsquo
aiguumles drsquohospitals reals
- Necessitat drsquoaddicionar nutrients - Competegravencia amb bacteris
Possibles solucions Estrategravegies
- Pretractament de lrsquoefluent - Altres configuracions de reactors - Canvi en la font de carboni
Posada a punt del sistema TRH Relacioacute QRQL
Tractament en continu drsquoHWW amb T versicolor en reactor
Alternativa filtre percolador amb T versicolor pre-crescut sobre fusta
1 2 3
4
5
6
7
1 Tanc drsquoalimentacioacute 2 Tanc de mescla 3 Tanc drsquoeluents de
sortida 4 Bomba de recirculacioacute 5 Bioreactor 6 Entrada drsquoaire 7 Controlador de pH
TRH 3d
QL
QR
QL
Tractament en continu drsquoHWW amb T versicolor en reactor
Alternativa filtre percolador amb T versicolor pre-crescut sobre fusta
Desenvolupament processos
Efluent hospital
real (HWW)
Aiguumles residuals urbanes
(UWW)
Trametes versicolor
T versicolor crescut sobre fusta
Filtre percolador amb T versicolor crescut sobre fusta
Microalgues Degradacioacute a
escala Erlenmeyer Fotobioreactor FBR
Degradacioacute drsquohormones i fagravermacs per microalgues
bull Degradacioacute drsquohormones del digestat drsquoun DA dopat amb E2 i EE2 amb les algues S capricornutum i C reinhardtii creixement i degradacioacute
No efecte togravexic de les hormones sobre les algues
Utilitzacioacute de digestat de llots per creixer
S capricornutum
S capricornutum
Selenastrum
capricornutum
Chlamydomonas
reinhardtii
E2 () EE2 () E2 () EE2 ()
24h 7d 24
h
7d 24h 7d 24
h
7d
B 47 88 30 60 89 100 26 100
C 2 46 0 41 27 86 6 71
G 91 100 27 95 98 100 28 76
Degradacioacute drsquohormones i fagravermacs per microalgues
bull Identificacioacute productes de degradacioacute drsquoE2 i EE2
bull Es detecten diferents productes de degradacioacute drsquoE2 i EE2 bull Majoritagraveriament productes de fotodegradacioacute bull Alguns directament relacionats amb la biodegradacioacute per part de les algues
E2 TP1 EE2 TP2
OH
HO
O
OH
HO
OH
Toilet sewage
1st settler (1m3)
2nd settler (1m3)
Wastewater pump
Wastewater PBR inlet
1
2
3
4
5
Algaebacteria consortia
Fotobioreactor de tractament
drsquo UrbanWW despres de
decantacioacute
Volum 1000L
Semiobert
Tubs plastic transparent
Tractament drsquoUrbanWW i eliminacioacute de PhACs en FBR
100L aigua del llac
Can Borrell Lake (StCugat)
900L U WW
Plagrave drsquooperacioacute del FBR
Tractament drsquoUWW i eliminacioacute de PhACs en FBR
Estat Estacionari - PhACs - Biodiversitat
303 mgL
265 mgL
155 mgL
Irradiacioacute solar darr Temperatura darr
TSSdarr Biomassa
pH augmenta amb lrsquoactivitat fotosintegravetica (consum CO2)
pH disminueix a la nit amb la respiracioacute
Tractament drsquoUWW i eliminacioacute de PhACs en FBR
pH
Entrada - COD=365 mgL - N-NH4
+=79 mgL - PT=17 mgL
COD N-NH4
+
PT
Paragravemetre Periacuteode I Periacuteode II Periacuteode III
DQO () 83 61 41
N-NH4+ () 86 99 80
PT () 54 89 75
Eliminacioacute de nutrients
Tractament drsquoUWW i eliminacioacute de PhACs en FBR
67
Napro
xen
Ibupro
fen
Aceta
min
ophen
Salic
ylic
acid
Keto
pro
fen
Azithro
myc
in
Cip
rofloxacin
Ofloxacin
Ery
thro
myc
in
Hyd
rochlo
roth
iazid
e
Furo
sem
ide
Codein
e
Lora
zepam
Ate
nolo
l
Dilt
iazem
Alp
razola
m
Paro
xetine
Co
nce
ntr
atio
n (
ngL
)
0
2000
4000
6000
8000
10000
12000
24000
30000
36000
42000
48000
54000
60000
Outlet
Inlet
Napro
xe
n
Ibupro
fen
Ace
tam
inophen
Salic
ylic
acid
Keto
pro
fen
Azithro
myc
in
Cip
rofloxa
cin
Ofloxa
cin
Ery
thro
myc
in
Hyd
roch
loro
thia
zid
e
Furo
se
mid
e
Codein
e
Lora
zepam
Ate
nolo
l
Dilt
iazem
Alp
razola
m
Paro
xe
tine
Concentr
ation (
ngL
)
0
2000
4000
6000
8000
10000
12000
24000
30000
36000
42000
48000
54000
60000
Outlet
Inlet
Antiinflamatoris Eliminacioacute gt85
Antibiogravetics Eliminacioacute gt 67
Antidepressius Eliminacioacute gt87
β-bloquejants Eliminacioacute gt86
Altres (ngL) Diuregravetics gt44 Bloquejants de canal lent gt72
Concentratioacute PhACs entrada
Concentratioacute PhACs sortida
TRH=8 d Estat estacionari
TRH=12 d Estat estacionari
48-54 μgL
24-54 μgL
4-10 μgL
2-4 μgL
4-6 μgL
ngL
ngL
8-10 μgL
4-10 μgL
ngL
ngL
PhACs
Tractament drsquoUWW i
eliminacioacute de PhACs en FBR
Valoritzacioacute de biomassa algal mitjanccedilant pretractament enzimagravetic i DA
Digestion time (days)
0 10 20 30 40 50
Meth
ane
yie
ld (
mL C
H4g
VS
)
0
50
100
150
200
250
Time (d) vs Microalgal control
Time (d) vs T control
Time (d) vs Cellulase
Time (d) vs Mix
Mix enzimagravetic Celmiddotlulasa
Biomassa microalgal + Control
Mix enzimagravetic 217 mL CH4g VS
Celmiddotlulasa 203 mL CH4g VS
Microalgues 188 mL CH4g VS
Mix enzimagravetic millora la produccioacute de metagrave
Brou fuacutengic + microalgues Control de brou fuacutengic
Lacasa + microalgues biomassa microalgal Control de lacasa
Brou fuacutengic 210 mL CH4
Lacasa 40 mL CH4
Produccioacute de biogas amb enzims no especiacutefics
Microalgues 38 mL CH4
Produccioacute de biogas amb enzims especiacutefics
Brou fuacutengic millora la produccioacute de metagrave
Projecte de colmiddotlaboracioacute entre el Consorci per a la Gestioacute de Residus del Valles Oriental i el grup de recerca Biorem UAB (2014SGR476) dins del
marc del programa de Doctorats Industrials de la Generalitat de Catalunya
Bioremediacioacute ldquoin siturdquo drsquoaquumliacutefers contaminats per compostos
organoclorats
Projecte de colmiddotlaboracioacute entre Litoclean i el grup de recerca Biorem UAB (2014SGR476) dins del marc del programa de Doctorats
Industrials de la Generalitat de Catalunya
Decloracioacute drsquoorganoclorats mitjanccedilant bacteris dehalorespiradors
1 Tecnologia consolidada amb centenars de casos drsquoaplicacioacute amb egravexit 2 Transformacioacute de productes organoclorats togravexics a innocus 3 Compatible amb altres megravetodes de remediacioacute 4 Disminucioacute del temps de remediacioacute de lrsquoaquumliacutefer i costos associats 5 Tecnologia meacutes econogravemica que tractaments fisico-quiacutemics 6 Potencialment pot eliminar els cloroalcans a concentracions le 0005 mgL 7 Percepcioacute social
PRINCIPALS AVANTATGES BIOREMEDIACIOacute
o Marc del projecte
Aplicacioacute de metodologies de Bioremediacioacute per via anaerogravebia en tres
emplaccedilaments afectats per la presencia de compostos organoclorats Cada un drsquoaquests tres emplaccedilaments constaragrave de les seguumlents fases
bull Fase 1 anagravelisis al laboratori a) Caracteritzacioacute de lrsquoemplaccedilament b) Assaig de laboratori Microcosmos
bull Fase 2 assaig in-situ
o Fase drsquoimplantacioacute A partir dels resultats obtinguts aplicacioacute de metodologia a lrsquoemplaccedilament estudiat per part de Litoclean
PCE TCE cis DCE
Caracteriacutestiques de lrsquoemplaccedilament
bull Emplaccedilament contaminat per un abocament controlat i finit de Percloretilegrave (PCE) en una parcelmiddotla amb activitat industrial
bull Respiren compostos orgagravenics clorats i els transformen a molegravecules menys clorades
bull Anaerobis estrictes bull Es poden trobar als aquumliacutefers contaminats bull El grup Biorem UAB (2014SGR476) disposa de diferents liacutenies de cultius de
bacteris decloradors amb capacitat per detoxificar un ampli ventall drsquoorganoclorats
bull Trueba-Santiso et al 2017 Sci
Total Environ 581-582 pp 640-
648
bull Mortan et al 2017 J Hazard
Mat In press
Dhg Dehalogenimonas
Dhc Dehalococcoides
Dhb Dehalobacterium
Diclorometagrave Agravecid acegravetic Agravecid fogravermic
+ Dhb
C C
H
H
H
H
Etegrave
C C
Cl
H
Cl
H
C C
H
Cl
Cl
H
C C
H
H
H
Cl
cis- i trans- DCE VC
Dhc Dhc
Dhc
C C
Cl
Cl
Cl
H
TCE
C C
C lC l
C l C l
P C E
Dhc
PCE
C
Cl
Cl
C
Cl
Cl
H H C
Cl
Cl
C
Cl
H
H H
1122-TeCA 112-TCA
Dhg Dhg
Abiogravetic
CC
HCl
HCl
HH
12-DCA
Dhg
12-DCA
Bacteris dehalorespiradors
Les poblacions bacterianes
autogravectones poden transformar els
contaminants fins a compostos innocus
Les condicions drsquoaquests aquumliacutefers soacuten adequades per
eliminar els compostos
organoclorats amb bacteris
dehalorespiradors
1 Anagravelisi dels paragravemetres
de camp
Bioestimulacioacute
2 Deteccioacute de lrsquoactivitat
decloradora
Atenuacioacute natural
monitoritzada
Bioaugmentacioacute Fase
2
Pregunta 1a Pregunta 2a
La poblacioacute bacteriana a lrsquoaquumliacutefer
eacutes suficient per completar el proceacutes de descontaminacioacute de forma natural
Pregunta 3a
Fase 1
Cultius anaerobis i anagravelisi de metabogravelits
Mostreig drsquoaigua del pou amb
sediments fins
Preparacioacute dels cultius en cambra
anaerogravebia
Incubacioacute dels cultius en cambra
climatitzada
Anagravelisi de metabogravelits per
cromatografia de gasos Mostres de
laquumliacutefer +
Substrat orgagravenic (candidats per
bioestimulacioacute)
1 Nomeacutes mostra 2 + Metanol i etanol 3 + Producte comercial 4 + Lactat
Concentracioacute de cloroetens
2 Deteccioacute de lrsquoactivitat decloradora
Fase 1
La biodegradacioacute eacutes completa (etegrave)
La bioestimulacioacute eacutes efectiva
La decloracioacute meacutes ragravepida eacutes amb lactat
PCE
TCE
cis- DCE
CV Etegrave
trans- DCE
0
5
10
15
20
25
30
35
0 50 100 150 200
Co
nce
ntr
atio
n (
microM
)
Day
0
2
4
6
8
10
0 50 100 150 200
Day
Mostra aigua nomeacutes (control)
Mostra aigua + etanol metanol
Mostra aigua + producte comercial
Mostra aigua + lactat
Resultats per a un pou
Cultius anaerobis i anagravelisi de metabogravelits
Fase 1
0
5
10
15
20
25
30
35
0 50 100 150 200Day
+ TCE
0
10
20
30
40
50
60
70
0 50 100 150 200
Day
+ TCE
2 Deteccioacute de lrsquoactivitat decloradora
TCE
cis-DCE
trans-DCE
Cloruro de vinilo Etileno
CC
Cl
Cl Cl
Cl
PCE
CC
Cl
H H
Cl
CC
H
ClH
Cl
CC
Cl
H
H
H
CC
H
H H
H
CC
Cl
Cl H
Cl
Deteccioacute i identificacioacute dels bacteris i enzims responsables de la degradacioacute completa
Tegravecniques moleculars (PCR)
Fase 1
Dehalobacter Desulforomonas
Sulfurospirillum Geobacter Desulfitobacterium
Desulfitobacterium
Dehalococcoides
pceA
tceA tceA bvcA
vcrA
2 Deteccioacute de lrsquoactivitat decloradora
Clorur de
vinil
Etegrave
Ma
rca
do
r
C+
Dh
c
Pou
C-
Dh
c
Assaig in situ per BIOESTIMULACIOacute
Fase 2
Injeccioacute i monitoritzacioacute bull Injeccioacute drsquoestimulant segons
conclusions de lrsquoassaig de laboratori (Lactat comercial) en les concentracions de diseny
bull Injeccioacute de traccedilador (fluoresceiumlna)
PCE TCE
cis-DCE
trans-DCE
CV Ethene 0
5
10
15
20
25
30
-1 19 39 59 79
Co
nce
ntr
atio
n (
mg
L)
Day
Chlorinated ethenes Lactate and fermenting products
Well PZ-1
Lactate Pyruvate
Acetate Formate
Potencial Redox
0
1
2
3
4
5
-1 19 39 59 79
Co
nce
ntr
atio
n (
mg
L)
Day
0
500
1000
1500
2000
2500
-1 19 39 59 79Day
0
10000
20000
30000
40000
50000
60000
70000
-1 19 39 59 79Day
-100
0
100
200
300
400
500
-1 19 39 59 79
OR
P (
mV
)
Day
PZ2
82
Chlorinated ethenes Lactate and fermenting products
Well PZ-2
Direct injection of lactate (MW-PZ2) Monitoring Wells PZ2 PZ1 PZ3 MW6 PZ22 PZ6 and ProfA
Conclusions de la Fase 2 (assaig in situ)
Els resultats de la Fase 1 soacuten vagravelids per decidir quin tractament de bioremediacioacute seguir a la Fase 2
El lactat estimula la degradacioacute
bull Augmenta la velocitat de decloracioacute bull Proporciona acetat i hidrogen als bacteris bull Consumeix lrsquooxigen present bull Disminueix el potencial redox
Es confirma la presegravencia de bacteris dehalorespiradors autogravectons i actius
Es detecta degradacioacute de PCE i transformacioacute a compostos menys clorats
A partir dels resultats obtinguts durant les dues fases es dissenyaragrave i es proposaragrave lrsquoexecucioacute drsquoun proceacutes de bioremediacioacute anaerogravebia estimulada aplicant la metodologia establerta
84
Gragravecies
Grup de recerca BioremUAB (teresavicentuabcat)
EXPERIMENTOS IN VIVO PARA CUANTIFICAR DEGRADACIOacuteN
EXPERIMENTOS PARA DETERMINAR EL PAPEL DE LOS ENZIMAS
- In vitro Lacasa comercial
- In vivo Inhibidores del citocrom P450 (1-aminobenzotriazole)
ESTUDIO DE LA TOXICIDAD (Microtox regTest )
- Bacteria bioluminescente V ficheri
- EC50 a los 15 min Concentracioacuten que disminuye la luz emitida por la bacteria al 50
- Cuanto mas alta sea la EC50 menor es la toxicidad
ANAgraveLISIS DE FAgraveRMACOS EXTRACCIOacuteN EN FASE SOacuteLIDA i HPLC
IDENTIFICACIOacuteN DE SUBPRODUCTOS Servei RMN-UAB
(Medio + contaminante) (Medio + contaminante+ hongo inactivado)
Adsorcioacuten Degradacioacuten miacutenima
DEGRADACIOacuteN DE FAacuteRMACOS INDIVIDUALES
EC50
50
Cultiu en placa
Inoculacioacute dels Erlenmeyers
per a lrsquoobtencioacute de miceliObtencioacute del miceli
Homogeneiumltzacioacute amb NaCl 08 11 (vv)
Solucioacute stock de miceli
Inoculacioacute dels Erlenmeyers per lrsquoobtencioacute de pegravelmiddotletsObtencioacute de pegravelmiddotlets
Solucioacute stock de pegravelmiddotlets
7 dies6 dies
5 dies
inogravecul
Inoculacioacute del reactor
Cultiu en placa
Inoculacioacute dels Erlenmeyers
per a lrsquoobtencioacute de miceliObtencioacute del miceli
Homogeneiumltzacioacute amb NaCl 08 11 (vv)
Solucioacute stock de miceli
Inoculacioacute dels Erlenmeyers per lrsquoobtencioacute de pegravelmiddotletsObtencioacute de pegravelmiddotlets
Solucioacute stock de pegravelmiddotlets
7 dies6 dies
5 dies
inogravecul
Inoculacioacute del reactor
Cultiu en placa
Inoculacioacute dels Erlenmeyers
per a lrsquoobtencioacute de miceliObtencioacute del miceli
Homogeneiumltzacioacute amb NaCl 08 11 (vv)
Solucioacute stock de miceli
Inoculacioacute dels Erlenmeyers per lrsquoobtencioacute de pegravelmiddotletsObtencioacute de pegravelmiddotlets
Solucioacute stock de pegravelmiddotlets
7 dies6 dies
5 dies
inogravecul
Inoculacioacute del reactor
Cultiu en placa
Inoculacioacute dels Erlenmeyers
per a lrsquoobtencioacute de miceliObtencioacute del miceli
Homogeneiumltzacioacute amb NaCl 08 11 (vv)
Solucioacute stock de miceli
Inoculacioacute dels Erlenmeyers per lrsquoobtencioacute de pegravelmiddotletsObtencioacute de pegravelmiddotlets
Solucioacute stock de pegravelmiddotlets
7 dies6 dies
5 dies
inogravecul
Inoculacioacute del reactor
Cultiu en placa
Inoculacioacute dels Erlenmeyers
per a lrsquoobtencioacute de miceliObtencioacute del miceli
Homogeneiumltzacioacute amb NaCl 08 11 (vv)
Solucioacute stock de miceli
Inoculacioacute dels Erlenmeyers per lrsquoobtencioacute de pegravelmiddotletsObtencioacute de pegravelmiddotlets
Solucioacute stock de pegravelmiddotlets
7 dies6 dies
5 dies
inogravecul
Inoculacioacute del reactor
Cultiu en placa
Inoculacioacute dels Erlenmeyers
per a lrsquoobtencioacute de miceliObtencioacute del miceli
Homogeneiumltzacioacute amb NaCl 08 11 (vv)
Solucioacute stock de miceli
Inoculacioacute dels Erlenmeyers per lrsquoobtencioacute de pegravelmiddotletsObtencioacute de pegravelmiddotlets
Solucioacute stock de pegravelmiddotlets
7 dies6 dies
5 dies
inogravecul
Inoculacioacute del reactor
Control abioacutetico Control inactivado Experimental (Medio + contaminante+hongo activo)
Idaea-CSIC ICRA
Ketoprofeno
Eliminacioacute del 100
Metabolits hidroxilats
Perfil de concentracioacute de subproductes del ketoprofen
DEGRADACIOacuteN DE FAacuteRMACOS MODELO
IOPROMIDE degradation in Erlenmeyer flasks by
T versicolor pellets Time course degradation of Iopromide
added at approximately 12 mg L-1 Symbols non-inoculated controls ()
experimental cultures () heat-killed
controls () glucose () and laccase
activity (loz)
62 degradation is
observed after 7days of
exposure and remains
constant until the end of
the experiment
Toxicity by Microtox bioassay
Time EC50 ()
Non-biotic control 2
15min 2
8h 1
1d 43
4d 66
7d 87
12d 110
High toxicity at initial time
(EC50 2) Toxicity decreases
over time
Gros et al 2014 Water Research
Degradacioacuten de farmacos en aguas residuales
en bioreactor
CONDITIONS
Sterile effluent
No sterile
Batch
Continuous
Nutrients addition
Non-nutrients addition
Fluidized bed bioreactors 15
and 10 L
Air pulses
T versicolor in form of pellets
pH (45) and temperature (25ordmC)
control
MONITORING
Pharmaceuticals degradation
Acute toxicity (Microtox)
Laccase glucose etc
101
1-ep
oxyC
BZ
2-Hyd
roxy
CBZ
Cipro
floxa
cin
50
100
150
200
250
Inicial
15 min
6 h
1 d
2 d
5 d
8 d
Cef
alex
in
Ibup
rofe
n
Aceta
minop
hen
Azitro
micin
1
2
3
4
Ketop
rofe
n
Propr
anolol
Cita
lopr
am
Car
bamaz
epine
Acridon
e
Con
cen
tracioacute
(micro
g L
-1)
000
003
006
009
012
RESULTADOS AGUAS RESIDUALES URBANAS (Vila Universitaria de la UAB)
Tratamiento no esteril en batch
Eliminacioacuten completa del 70 de los faacutermacos detectados
Inicial
15 min
6 h
1 d
2 d
5 d
8 d
TRATAMIENTO DE EFLUENTES
Comparacioacuten de la eliminacioacuten de los faacutermacos por el
hongo versus lodos activados (bibliografia)
Grup Fagravermac Concentracioacute
(microg L-1)
Eliminacioacute estegraveril
()
Eliminacioacute no estegraveril
()
Eliminacioacute per llots activats
() Analgegravesics Acetaminofen 387 100 100 82-99
Ibuprofen 1261 100 100 82-99 Ketoprofen lt048 35 100 lt50 Codeina 002 100 - lt82 Antibiogravetics Azitromicin 431 - 100 lt40
Ciprofloxacin 8471 - 35 50-96 (adsorcioacute) Cefalexin 059 - -51 96 β-blockers Propanolol 006 - 100 59-70 Psiquiatrics Carbamazepina 07 -37 Augmenta lt20 Augmenta
1011- epoxy CBZ 755 100 79 - 2-Hydroxy CBZ 1638 46 100 -
Acridone 101 100 Augmenta - Citalopram 01 100 100 -
RESULTADOS AGUAS RESIDUALES URBANAS
TRATAMIENTO DE EFLUENTES
Porcentajes de eliminacioacuten superiores en el tratamiento por hongos
Problema cuantificacioacuten inicial de carbamazepina conjugacioacuten
Ace
tam
inop
hen
Ibup
rofen
Ket
opro
fen
Nap
roxe
n
Salicylic a
cid
Cod
eine
Phe
nazo
ne
Dex
amet
haso
ne
Diclofena
c
Piro
xica
m
Co
nce
ntr
atio
n (
microg
L-1
)
00
05
10
15
20
25
30
500
1000
1500
Initial
30 min
5 h
1 d
2 d
5 d
8 d
50
Tratamiento no esteacuteril Analgeacutesicos
RESULTADOS AGUAS RESIDUALES DE HOSPITAL
TRATAMIENTO DE EFLUENTES
46
Cipro
floxa
cin
Oflo
xacin
Clarit
hrom
ycin
Sulfam
etho
xazo
le
Azith
rom
ycin
Met
ronida
zole
Met
ronida
zole-O
H
Trim
etho
prim
Dim
etrid
azole
Ron
idaz
ole
Co
nce
ntr
atio
n (
microg
L-1
)
00
05
10
15
20
25
30
35
40
100
150
200
250
Initial
30 min
5 h
1 d
2 d
5 d
8 d
RESULTADOS AGUAS RESIDUALES DE HOSPITAL
Tratamiento no esteacuteril Antibioacuteticos
TRATAMIENTO DE EFLUENTES
101
1-ep
oxy
CBZ
2-Hyd
roxy
CBZ
Car
bam
azep
ine
Acr
idon
e
Lora
zepa
m
Cita
lopr
am
Ven
lafaxine
Pra
vast
atin
Olanz
apine
Ser
tralin
e
Fluox
etine
Par
oxet
ine
Co
nce
ntr
atio
n (
microg
L-1
)
000
025
050
075
100
400800
120016002000
Initial
30 min
5 h
1 d
2 d
5 d
8 d
RESULTADOS AGUAS RESIDUALES DE HOSPITAL
Tratamiento no esteacuteril Faacutermacos de uso psiquiaacutetrico
TRATAMIENTO DE EFLUENTES
Ben
zotri
azole
OP2E
O
Eth
ylpa
rabe
n
Pro
pylpar
aben
BPA
OP
Con
cen
tration
(micro
g L
-1)
0
2
4
6
8
10
20
30
40
50
60
RESULTADOS AGUAS RESIDUALES DE HOSPITAL
Tratamiento no esteacuteril Compuestos disruptores endocrinos
70 eliminacioacute
TRATAMIENTO DE EFLUENTES
Famiacutelia faacutermacos Tratamiento esteacuteril Tratamiento no esteacuteril
Carga inicial (microg)
Eliminacioacuten ()
Carga inicial (microg)
Eliminacioacute ()
Analgegravesics 1475 180 993 1511 179 988 Antibiogravetics 569 69 861 239 28 908 Cafeiumlna 757 92 79 1490 177 384 EDC 124 15 813 704 84 744 Iopromida 1046 128 755 4197 498 340 Altres fagravermacs 557 68 862 177 21 863 Psiquiagravetrics 3658 447 937 108 13 954 Cantidad total 8185 100 832 8427 100 533
Tratamiento adecuado para degradar faacutermacos en efluents de hospital
Siguiente objetivo Tratamiento en continuo de efluentes
RESULTADOS AGUAS RESIDUALES DE HOSPITAL
TRATAMIENTO DE EFLUENTES
Fungal inoculated (I)
34 Non-sterile continuous treatments of ROC and VHW
Non-inoculated (NI)
Non-sterile continuous
treatments of real effluents
VHW treatment
(
) Glucose concentration
(
) COD
(
) Laccase activity
(darr) Fungal biomass partial renovation
(mdash) Glucose addition rate
2 HRT studied
Decrease in laccase activity even with partial biomass renovation
Fungal inoculated (I)
Casas et al 2013 Env Technol 34 113
Glucose 026 g g DCW d
Ammonium 12 mg g DCW d
No glucose accumulation
Need for nutrients
Previous studies in synthetic
media and sterile conditions
CRT
Blaacutenquez et al 2006 Water Res 40 1650
CRT 21 days
13 biomass renovation every 7 days
CRT of 15 days
34 Non-sterile continuous treatments of ROC and VHW
Marina Badia Fabregat December 5th 2014 PhD Thesis
Que es lo que sucede
Se muere el hongo aunque estamos renovando la
biomasa no hay suficiente hongo
No hay degradacioacuten
52
Marina Badia Fabregat December 5th 2014 PhD Thesis
VHW treatment (2)
34 Non-sterile continuous treatments of ROC and VHW
NH4+ addition
PhACs removal
Fungal inoculated (I)
Non-inoculated (NI)
(
) Wastewater (Influent)
(
) Reactor effluent
The analyses have
been performed by
34 Non-sterile continuous treatments of ROC and VHW
Microbial community assessment (DGGE)
Marina Badia Fabregat December 5th 2014 PhD Thesis
Time
34 Non-sterile continuous treatments of ROC and VHW
Trametes versicolor
Candida spp
Fusarium solani
Unknown
T versicolor survived until the end of the treatment
laccase activity is not a good indicator
ESCENARIOS DE GESTIOacuteN DE EFLUENTES DE HOSPITAL
EDAR
No eliminacioacuten
de faacutermacos
Dilucioacuten en
el efluente
urbano
Aguas
urbanas
Fong
No eliminacioacuten
de DQO
Hongo Aguas
urbanas
EDAR
HOSPITAL
Srsquoha comprovat la capacitat de T versicolor per degradar fagravermacs
Badiacutea-Fabregat et al 2014 Rodriacuteguez-Rodriacuteguez et al 2014 Cruz-Moratoacute et al 2013
Tractament en continu drsquoHWW amb T versicolor en reactor
Inconvenients al tractament drsquo
aiguumles drsquohospitals reals
- Necessitat drsquoaddicionar nutrients - Competegravencia amb bacteris
Possibles solucions Estrategravegies
- Pretractament de lrsquoefluent - Altres configuracions de reactors - Canvi en la font de carboni
Posada a punt del sistema TRH Relacioacute QRQL
Tractament en continu drsquoHWW amb T versicolor en reactor
Alternativa filtre percolador amb T versicolor pre-crescut sobre fusta
1 2 3
4
5
6
7
1 Tanc drsquoalimentacioacute 2 Tanc de mescla 3 Tanc drsquoeluents de
sortida 4 Bomba de recirculacioacute 5 Bioreactor 6 Entrada drsquoaire 7 Controlador de pH
TRH 3d
QL
QR
QL
Tractament en continu drsquoHWW amb T versicolor en reactor
Alternativa filtre percolador amb T versicolor pre-crescut sobre fusta
Desenvolupament processos
Efluent hospital
real (HWW)
Aiguumles residuals urbanes
(UWW)
Trametes versicolor
T versicolor crescut sobre fusta
Filtre percolador amb T versicolor crescut sobre fusta
Microalgues Degradacioacute a
escala Erlenmeyer Fotobioreactor FBR
Degradacioacute drsquohormones i fagravermacs per microalgues
bull Degradacioacute drsquohormones del digestat drsquoun DA dopat amb E2 i EE2 amb les algues S capricornutum i C reinhardtii creixement i degradacioacute
No efecte togravexic de les hormones sobre les algues
Utilitzacioacute de digestat de llots per creixer
S capricornutum
S capricornutum
Selenastrum
capricornutum
Chlamydomonas
reinhardtii
E2 () EE2 () E2 () EE2 ()
24h 7d 24
h
7d 24h 7d 24
h
7d
B 47 88 30 60 89 100 26 100
C 2 46 0 41 27 86 6 71
G 91 100 27 95 98 100 28 76
Degradacioacute drsquohormones i fagravermacs per microalgues
bull Identificacioacute productes de degradacioacute drsquoE2 i EE2
bull Es detecten diferents productes de degradacioacute drsquoE2 i EE2 bull Majoritagraveriament productes de fotodegradacioacute bull Alguns directament relacionats amb la biodegradacioacute per part de les algues
E2 TP1 EE2 TP2
OH
HO
O
OH
HO
OH
Toilet sewage
1st settler (1m3)
2nd settler (1m3)
Wastewater pump
Wastewater PBR inlet
1
2
3
4
5
Algaebacteria consortia
Fotobioreactor de tractament
drsquo UrbanWW despres de
decantacioacute
Volum 1000L
Semiobert
Tubs plastic transparent
Tractament drsquoUrbanWW i eliminacioacute de PhACs en FBR
100L aigua del llac
Can Borrell Lake (StCugat)
900L U WW
Plagrave drsquooperacioacute del FBR
Tractament drsquoUWW i eliminacioacute de PhACs en FBR
Estat Estacionari - PhACs - Biodiversitat
303 mgL
265 mgL
155 mgL
Irradiacioacute solar darr Temperatura darr
TSSdarr Biomassa
pH augmenta amb lrsquoactivitat fotosintegravetica (consum CO2)
pH disminueix a la nit amb la respiracioacute
Tractament drsquoUWW i eliminacioacute de PhACs en FBR
pH
Entrada - COD=365 mgL - N-NH4
+=79 mgL - PT=17 mgL
COD N-NH4
+
PT
Paragravemetre Periacuteode I Periacuteode II Periacuteode III
DQO () 83 61 41
N-NH4+ () 86 99 80
PT () 54 89 75
Eliminacioacute de nutrients
Tractament drsquoUWW i eliminacioacute de PhACs en FBR
67
Napro
xen
Ibupro
fen
Aceta
min
ophen
Salic
ylic
acid
Keto
pro
fen
Azithro
myc
in
Cip
rofloxacin
Ofloxacin
Ery
thro
myc
in
Hyd
rochlo
roth
iazid
e
Furo
sem
ide
Codein
e
Lora
zepam
Ate
nolo
l
Dilt
iazem
Alp
razola
m
Paro
xetine
Co
nce
ntr
atio
n (
ngL
)
0
2000
4000
6000
8000
10000
12000
24000
30000
36000
42000
48000
54000
60000
Outlet
Inlet
Napro
xe
n
Ibupro
fen
Ace
tam
inophen
Salic
ylic
acid
Keto
pro
fen
Azithro
myc
in
Cip
rofloxa
cin
Ofloxa
cin
Ery
thro
myc
in
Hyd
roch
loro
thia
zid
e
Furo
se
mid
e
Codein
e
Lora
zepam
Ate
nolo
l
Dilt
iazem
Alp
razola
m
Paro
xe
tine
Concentr
ation (
ngL
)
0
2000
4000
6000
8000
10000
12000
24000
30000
36000
42000
48000
54000
60000
Outlet
Inlet
Antiinflamatoris Eliminacioacute gt85
Antibiogravetics Eliminacioacute gt 67
Antidepressius Eliminacioacute gt87
β-bloquejants Eliminacioacute gt86
Altres (ngL) Diuregravetics gt44 Bloquejants de canal lent gt72
Concentratioacute PhACs entrada
Concentratioacute PhACs sortida
TRH=8 d Estat estacionari
TRH=12 d Estat estacionari
48-54 μgL
24-54 μgL
4-10 μgL
2-4 μgL
4-6 μgL
ngL
ngL
8-10 μgL
4-10 μgL
ngL
ngL
PhACs
Tractament drsquoUWW i
eliminacioacute de PhACs en FBR
Valoritzacioacute de biomassa algal mitjanccedilant pretractament enzimagravetic i DA
Digestion time (days)
0 10 20 30 40 50
Meth
ane
yie
ld (
mL C
H4g
VS
)
0
50
100
150
200
250
Time (d) vs Microalgal control
Time (d) vs T control
Time (d) vs Cellulase
Time (d) vs Mix
Mix enzimagravetic Celmiddotlulasa
Biomassa microalgal + Control
Mix enzimagravetic 217 mL CH4g VS
Celmiddotlulasa 203 mL CH4g VS
Microalgues 188 mL CH4g VS
Mix enzimagravetic millora la produccioacute de metagrave
Brou fuacutengic + microalgues Control de brou fuacutengic
Lacasa + microalgues biomassa microalgal Control de lacasa
Brou fuacutengic 210 mL CH4
Lacasa 40 mL CH4
Produccioacute de biogas amb enzims no especiacutefics
Microalgues 38 mL CH4
Produccioacute de biogas amb enzims especiacutefics
Brou fuacutengic millora la produccioacute de metagrave
Projecte de colmiddotlaboracioacute entre el Consorci per a la Gestioacute de Residus del Valles Oriental i el grup de recerca Biorem UAB (2014SGR476) dins del
marc del programa de Doctorats Industrials de la Generalitat de Catalunya
Bioremediacioacute ldquoin siturdquo drsquoaquumliacutefers contaminats per compostos
organoclorats
Projecte de colmiddotlaboracioacute entre Litoclean i el grup de recerca Biorem UAB (2014SGR476) dins del marc del programa de Doctorats
Industrials de la Generalitat de Catalunya
Decloracioacute drsquoorganoclorats mitjanccedilant bacteris dehalorespiradors
1 Tecnologia consolidada amb centenars de casos drsquoaplicacioacute amb egravexit 2 Transformacioacute de productes organoclorats togravexics a innocus 3 Compatible amb altres megravetodes de remediacioacute 4 Disminucioacute del temps de remediacioacute de lrsquoaquumliacutefer i costos associats 5 Tecnologia meacutes econogravemica que tractaments fisico-quiacutemics 6 Potencialment pot eliminar els cloroalcans a concentracions le 0005 mgL 7 Percepcioacute social
PRINCIPALS AVANTATGES BIOREMEDIACIOacute
o Marc del projecte
Aplicacioacute de metodologies de Bioremediacioacute per via anaerogravebia en tres
emplaccedilaments afectats per la presencia de compostos organoclorats Cada un drsquoaquests tres emplaccedilaments constaragrave de les seguumlents fases
bull Fase 1 anagravelisis al laboratori a) Caracteritzacioacute de lrsquoemplaccedilament b) Assaig de laboratori Microcosmos
bull Fase 2 assaig in-situ
o Fase drsquoimplantacioacute A partir dels resultats obtinguts aplicacioacute de metodologia a lrsquoemplaccedilament estudiat per part de Litoclean
PCE TCE cis DCE
Caracteriacutestiques de lrsquoemplaccedilament
bull Emplaccedilament contaminat per un abocament controlat i finit de Percloretilegrave (PCE) en una parcelmiddotla amb activitat industrial
bull Respiren compostos orgagravenics clorats i els transformen a molegravecules menys clorades
bull Anaerobis estrictes bull Es poden trobar als aquumliacutefers contaminats bull El grup Biorem UAB (2014SGR476) disposa de diferents liacutenies de cultius de
bacteris decloradors amb capacitat per detoxificar un ampli ventall drsquoorganoclorats
bull Trueba-Santiso et al 2017 Sci
Total Environ 581-582 pp 640-
648
bull Mortan et al 2017 J Hazard
Mat In press
Dhg Dehalogenimonas
Dhc Dehalococcoides
Dhb Dehalobacterium
Diclorometagrave Agravecid acegravetic Agravecid fogravermic
+ Dhb
C C
H
H
H
H
Etegrave
C C
Cl
H
Cl
H
C C
H
Cl
Cl
H
C C
H
H
H
Cl
cis- i trans- DCE VC
Dhc Dhc
Dhc
C C
Cl
Cl
Cl
H
TCE
C C
C lC l
C l C l
P C E
Dhc
PCE
C
Cl
Cl
C
Cl
Cl
H H C
Cl
Cl
C
Cl
H
H H
1122-TeCA 112-TCA
Dhg Dhg
Abiogravetic
CC
HCl
HCl
HH
12-DCA
Dhg
12-DCA
Bacteris dehalorespiradors
Les poblacions bacterianes
autogravectones poden transformar els
contaminants fins a compostos innocus
Les condicions drsquoaquests aquumliacutefers soacuten adequades per
eliminar els compostos
organoclorats amb bacteris
dehalorespiradors
1 Anagravelisi dels paragravemetres
de camp
Bioestimulacioacute
2 Deteccioacute de lrsquoactivitat
decloradora
Atenuacioacute natural
monitoritzada
Bioaugmentacioacute Fase
2
Pregunta 1a Pregunta 2a
La poblacioacute bacteriana a lrsquoaquumliacutefer
eacutes suficient per completar el proceacutes de descontaminacioacute de forma natural
Pregunta 3a
Fase 1
Cultius anaerobis i anagravelisi de metabogravelits
Mostreig drsquoaigua del pou amb
sediments fins
Preparacioacute dels cultius en cambra
anaerogravebia
Incubacioacute dels cultius en cambra
climatitzada
Anagravelisi de metabogravelits per
cromatografia de gasos Mostres de
laquumliacutefer +
Substrat orgagravenic (candidats per
bioestimulacioacute)
1 Nomeacutes mostra 2 + Metanol i etanol 3 + Producte comercial 4 + Lactat
Concentracioacute de cloroetens
2 Deteccioacute de lrsquoactivitat decloradora
Fase 1
La biodegradacioacute eacutes completa (etegrave)
La bioestimulacioacute eacutes efectiva
La decloracioacute meacutes ragravepida eacutes amb lactat
PCE
TCE
cis- DCE
CV Etegrave
trans- DCE
0
5
10
15
20
25
30
35
0 50 100 150 200
Co
nce
ntr
atio
n (
microM
)
Day
0
2
4
6
8
10
0 50 100 150 200
Day
Mostra aigua nomeacutes (control)
Mostra aigua + etanol metanol
Mostra aigua + producte comercial
Mostra aigua + lactat
Resultats per a un pou
Cultius anaerobis i anagravelisi de metabogravelits
Fase 1
0
5
10
15
20
25
30
35
0 50 100 150 200Day
+ TCE
0
10
20
30
40
50
60
70
0 50 100 150 200
Day
+ TCE
2 Deteccioacute de lrsquoactivitat decloradora
TCE
cis-DCE
trans-DCE
Cloruro de vinilo Etileno
CC
Cl
Cl Cl
Cl
PCE
CC
Cl
H H
Cl
CC
H
ClH
Cl
CC
Cl
H
H
H
CC
H
H H
H
CC
Cl
Cl H
Cl
Deteccioacute i identificacioacute dels bacteris i enzims responsables de la degradacioacute completa
Tegravecniques moleculars (PCR)
Fase 1
Dehalobacter Desulforomonas
Sulfurospirillum Geobacter Desulfitobacterium
Desulfitobacterium
Dehalococcoides
pceA
tceA tceA bvcA
vcrA
2 Deteccioacute de lrsquoactivitat decloradora
Clorur de
vinil
Etegrave
Ma
rca
do
r
C+
Dh
c
Pou
C-
Dh
c
Assaig in situ per BIOESTIMULACIOacute
Fase 2
Injeccioacute i monitoritzacioacute bull Injeccioacute drsquoestimulant segons
conclusions de lrsquoassaig de laboratori (Lactat comercial) en les concentracions de diseny
bull Injeccioacute de traccedilador (fluoresceiumlna)
PCE TCE
cis-DCE
trans-DCE
CV Ethene 0
5
10
15
20
25
30
-1 19 39 59 79
Co
nce
ntr
atio
n (
mg
L)
Day
Chlorinated ethenes Lactate and fermenting products
Well PZ-1
Lactate Pyruvate
Acetate Formate
Potencial Redox
0
1
2
3
4
5
-1 19 39 59 79
Co
nce
ntr
atio
n (
mg
L)
Day
0
500
1000
1500
2000
2500
-1 19 39 59 79Day
0
10000
20000
30000
40000
50000
60000
70000
-1 19 39 59 79Day
-100
0
100
200
300
400
500
-1 19 39 59 79
OR
P (
mV
)
Day
PZ2
82
Chlorinated ethenes Lactate and fermenting products
Well PZ-2
Direct injection of lactate (MW-PZ2) Monitoring Wells PZ2 PZ1 PZ3 MW6 PZ22 PZ6 and ProfA
Conclusions de la Fase 2 (assaig in situ)
Els resultats de la Fase 1 soacuten vagravelids per decidir quin tractament de bioremediacioacute seguir a la Fase 2
El lactat estimula la degradacioacute
bull Augmenta la velocitat de decloracioacute bull Proporciona acetat i hidrogen als bacteris bull Consumeix lrsquooxigen present bull Disminueix el potencial redox
Es confirma la presegravencia de bacteris dehalorespiradors autogravectons i actius
Es detecta degradacioacute de PCE i transformacioacute a compostos menys clorats
A partir dels resultats obtinguts durant les dues fases es dissenyaragrave i es proposaragrave lrsquoexecucioacute drsquoun proceacutes de bioremediacioacute anaerogravebia estimulada aplicant la metodologia establerta
84
Gragravecies
Grup de recerca BioremUAB (teresavicentuabcat)
Ketoprofeno
Eliminacioacute del 100
Metabolits hidroxilats
Perfil de concentracioacute de subproductes del ketoprofen
DEGRADACIOacuteN DE FAacuteRMACOS MODELO
IOPROMIDE degradation in Erlenmeyer flasks by
T versicolor pellets Time course degradation of Iopromide
added at approximately 12 mg L-1 Symbols non-inoculated controls ()
experimental cultures () heat-killed
controls () glucose () and laccase
activity (loz)
62 degradation is
observed after 7days of
exposure and remains
constant until the end of
the experiment
Toxicity by Microtox bioassay
Time EC50 ()
Non-biotic control 2
15min 2
8h 1
1d 43
4d 66
7d 87
12d 110
High toxicity at initial time
(EC50 2) Toxicity decreases
over time
Gros et al 2014 Water Research
Degradacioacuten de farmacos en aguas residuales
en bioreactor
CONDITIONS
Sterile effluent
No sterile
Batch
Continuous
Nutrients addition
Non-nutrients addition
Fluidized bed bioreactors 15
and 10 L
Air pulses
T versicolor in form of pellets
pH (45) and temperature (25ordmC)
control
MONITORING
Pharmaceuticals degradation
Acute toxicity (Microtox)
Laccase glucose etc
101
1-ep
oxyC
BZ
2-Hyd
roxy
CBZ
Cipro
floxa
cin
50
100
150
200
250
Inicial
15 min
6 h
1 d
2 d
5 d
8 d
Cef
alex
in
Ibup
rofe
n
Aceta
minop
hen
Azitro
micin
1
2
3
4
Ketop
rofe
n
Propr
anolol
Cita
lopr
am
Car
bamaz
epine
Acridon
e
Con
cen
tracioacute
(micro
g L
-1)
000
003
006
009
012
RESULTADOS AGUAS RESIDUALES URBANAS (Vila Universitaria de la UAB)
Tratamiento no esteril en batch
Eliminacioacuten completa del 70 de los faacutermacos detectados
Inicial
15 min
6 h
1 d
2 d
5 d
8 d
TRATAMIENTO DE EFLUENTES
Comparacioacuten de la eliminacioacuten de los faacutermacos por el
hongo versus lodos activados (bibliografia)
Grup Fagravermac Concentracioacute
(microg L-1)
Eliminacioacute estegraveril
()
Eliminacioacute no estegraveril
()
Eliminacioacute per llots activats
() Analgegravesics Acetaminofen 387 100 100 82-99
Ibuprofen 1261 100 100 82-99 Ketoprofen lt048 35 100 lt50 Codeina 002 100 - lt82 Antibiogravetics Azitromicin 431 - 100 lt40
Ciprofloxacin 8471 - 35 50-96 (adsorcioacute) Cefalexin 059 - -51 96 β-blockers Propanolol 006 - 100 59-70 Psiquiatrics Carbamazepina 07 -37 Augmenta lt20 Augmenta
1011- epoxy CBZ 755 100 79 - 2-Hydroxy CBZ 1638 46 100 -
Acridone 101 100 Augmenta - Citalopram 01 100 100 -
RESULTADOS AGUAS RESIDUALES URBANAS
TRATAMIENTO DE EFLUENTES
Porcentajes de eliminacioacuten superiores en el tratamiento por hongos
Problema cuantificacioacuten inicial de carbamazepina conjugacioacuten
Ace
tam
inop
hen
Ibup
rofen
Ket
opro
fen
Nap
roxe
n
Salicylic a
cid
Cod
eine
Phe
nazo
ne
Dex
amet
haso
ne
Diclofena
c
Piro
xica
m
Co
nce
ntr
atio
n (
microg
L-1
)
00
05
10
15
20
25
30
500
1000
1500
Initial
30 min
5 h
1 d
2 d
5 d
8 d
50
Tratamiento no esteacuteril Analgeacutesicos
RESULTADOS AGUAS RESIDUALES DE HOSPITAL
TRATAMIENTO DE EFLUENTES
46
Cipro
floxa
cin
Oflo
xacin
Clarit
hrom
ycin
Sulfam
etho
xazo
le
Azith
rom
ycin
Met
ronida
zole
Met
ronida
zole-O
H
Trim
etho
prim
Dim
etrid
azole
Ron
idaz
ole
Co
nce
ntr
atio
n (
microg
L-1
)
00
05
10
15
20
25
30
35
40
100
150
200
250
Initial
30 min
5 h
1 d
2 d
5 d
8 d
RESULTADOS AGUAS RESIDUALES DE HOSPITAL
Tratamiento no esteacuteril Antibioacuteticos
TRATAMIENTO DE EFLUENTES
101
1-ep
oxy
CBZ
2-Hyd
roxy
CBZ
Car
bam
azep
ine
Acr
idon
e
Lora
zepa
m
Cita
lopr
am
Ven
lafaxine
Pra
vast
atin
Olanz
apine
Ser
tralin
e
Fluox
etine
Par
oxet
ine
Co
nce
ntr
atio
n (
microg
L-1
)
000
025
050
075
100
400800
120016002000
Initial
30 min
5 h
1 d
2 d
5 d
8 d
RESULTADOS AGUAS RESIDUALES DE HOSPITAL
Tratamiento no esteacuteril Faacutermacos de uso psiquiaacutetrico
TRATAMIENTO DE EFLUENTES
Ben
zotri
azole
OP2E
O
Eth
ylpa
rabe
n
Pro
pylpar
aben
BPA
OP
Con
cen
tration
(micro
g L
-1)
0
2
4
6
8
10
20
30
40
50
60
RESULTADOS AGUAS RESIDUALES DE HOSPITAL
Tratamiento no esteacuteril Compuestos disruptores endocrinos
70 eliminacioacute
TRATAMIENTO DE EFLUENTES
Famiacutelia faacutermacos Tratamiento esteacuteril Tratamiento no esteacuteril
Carga inicial (microg)
Eliminacioacuten ()
Carga inicial (microg)
Eliminacioacute ()
Analgegravesics 1475 180 993 1511 179 988 Antibiogravetics 569 69 861 239 28 908 Cafeiumlna 757 92 79 1490 177 384 EDC 124 15 813 704 84 744 Iopromida 1046 128 755 4197 498 340 Altres fagravermacs 557 68 862 177 21 863 Psiquiagravetrics 3658 447 937 108 13 954 Cantidad total 8185 100 832 8427 100 533
Tratamiento adecuado para degradar faacutermacos en efluents de hospital
Siguiente objetivo Tratamiento en continuo de efluentes
RESULTADOS AGUAS RESIDUALES DE HOSPITAL
TRATAMIENTO DE EFLUENTES
Fungal inoculated (I)
34 Non-sterile continuous treatments of ROC and VHW
Non-inoculated (NI)
Non-sterile continuous
treatments of real effluents
VHW treatment
(
) Glucose concentration
(
) COD
(
) Laccase activity
(darr) Fungal biomass partial renovation
(mdash) Glucose addition rate
2 HRT studied
Decrease in laccase activity even with partial biomass renovation
Fungal inoculated (I)
Casas et al 2013 Env Technol 34 113
Glucose 026 g g DCW d
Ammonium 12 mg g DCW d
No glucose accumulation
Need for nutrients
Previous studies in synthetic
media and sterile conditions
CRT
Blaacutenquez et al 2006 Water Res 40 1650
CRT 21 days
13 biomass renovation every 7 days
CRT of 15 days
34 Non-sterile continuous treatments of ROC and VHW
Marina Badia Fabregat December 5th 2014 PhD Thesis
Que es lo que sucede
Se muere el hongo aunque estamos renovando la
biomasa no hay suficiente hongo
No hay degradacioacuten
52
Marina Badia Fabregat December 5th 2014 PhD Thesis
VHW treatment (2)
34 Non-sterile continuous treatments of ROC and VHW
NH4+ addition
PhACs removal
Fungal inoculated (I)
Non-inoculated (NI)
(
) Wastewater (Influent)
(
) Reactor effluent
The analyses have
been performed by
34 Non-sterile continuous treatments of ROC and VHW
Microbial community assessment (DGGE)
Marina Badia Fabregat December 5th 2014 PhD Thesis
Time
34 Non-sterile continuous treatments of ROC and VHW
Trametes versicolor
Candida spp
Fusarium solani
Unknown
T versicolor survived until the end of the treatment
laccase activity is not a good indicator
ESCENARIOS DE GESTIOacuteN DE EFLUENTES DE HOSPITAL
EDAR
No eliminacioacuten
de faacutermacos
Dilucioacuten en
el efluente
urbano
Aguas
urbanas
Fong
No eliminacioacuten
de DQO
Hongo Aguas
urbanas
EDAR
HOSPITAL
Srsquoha comprovat la capacitat de T versicolor per degradar fagravermacs
Badiacutea-Fabregat et al 2014 Rodriacuteguez-Rodriacuteguez et al 2014 Cruz-Moratoacute et al 2013
Tractament en continu drsquoHWW amb T versicolor en reactor
Inconvenients al tractament drsquo
aiguumles drsquohospitals reals
- Necessitat drsquoaddicionar nutrients - Competegravencia amb bacteris
Possibles solucions Estrategravegies
- Pretractament de lrsquoefluent - Altres configuracions de reactors - Canvi en la font de carboni
Posada a punt del sistema TRH Relacioacute QRQL
Tractament en continu drsquoHWW amb T versicolor en reactor
Alternativa filtre percolador amb T versicolor pre-crescut sobre fusta
1 2 3
4
5
6
7
1 Tanc drsquoalimentacioacute 2 Tanc de mescla 3 Tanc drsquoeluents de
sortida 4 Bomba de recirculacioacute 5 Bioreactor 6 Entrada drsquoaire 7 Controlador de pH
TRH 3d
QL
QR
QL
Tractament en continu drsquoHWW amb T versicolor en reactor
Alternativa filtre percolador amb T versicolor pre-crescut sobre fusta
Desenvolupament processos
Efluent hospital
real (HWW)
Aiguumles residuals urbanes
(UWW)
Trametes versicolor
T versicolor crescut sobre fusta
Filtre percolador amb T versicolor crescut sobre fusta
Microalgues Degradacioacute a
escala Erlenmeyer Fotobioreactor FBR
Degradacioacute drsquohormones i fagravermacs per microalgues
bull Degradacioacute drsquohormones del digestat drsquoun DA dopat amb E2 i EE2 amb les algues S capricornutum i C reinhardtii creixement i degradacioacute
No efecte togravexic de les hormones sobre les algues
Utilitzacioacute de digestat de llots per creixer
S capricornutum
S capricornutum
Selenastrum
capricornutum
Chlamydomonas
reinhardtii
E2 () EE2 () E2 () EE2 ()
24h 7d 24
h
7d 24h 7d 24
h
7d
B 47 88 30 60 89 100 26 100
C 2 46 0 41 27 86 6 71
G 91 100 27 95 98 100 28 76
Degradacioacute drsquohormones i fagravermacs per microalgues
bull Identificacioacute productes de degradacioacute drsquoE2 i EE2
bull Es detecten diferents productes de degradacioacute drsquoE2 i EE2 bull Majoritagraveriament productes de fotodegradacioacute bull Alguns directament relacionats amb la biodegradacioacute per part de les algues
E2 TP1 EE2 TP2
OH
HO
O
OH
HO
OH
Toilet sewage
1st settler (1m3)
2nd settler (1m3)
Wastewater pump
Wastewater PBR inlet
1
2
3
4
5
Algaebacteria consortia
Fotobioreactor de tractament
drsquo UrbanWW despres de
decantacioacute
Volum 1000L
Semiobert
Tubs plastic transparent
Tractament drsquoUrbanWW i eliminacioacute de PhACs en FBR
100L aigua del llac
Can Borrell Lake (StCugat)
900L U WW
Plagrave drsquooperacioacute del FBR
Tractament drsquoUWW i eliminacioacute de PhACs en FBR
Estat Estacionari - PhACs - Biodiversitat
303 mgL
265 mgL
155 mgL
Irradiacioacute solar darr Temperatura darr
TSSdarr Biomassa
pH augmenta amb lrsquoactivitat fotosintegravetica (consum CO2)
pH disminueix a la nit amb la respiracioacute
Tractament drsquoUWW i eliminacioacute de PhACs en FBR
pH
Entrada - COD=365 mgL - N-NH4
+=79 mgL - PT=17 mgL
COD N-NH4
+
PT
Paragravemetre Periacuteode I Periacuteode II Periacuteode III
DQO () 83 61 41
N-NH4+ () 86 99 80
PT () 54 89 75
Eliminacioacute de nutrients
Tractament drsquoUWW i eliminacioacute de PhACs en FBR
67
Napro
xen
Ibupro
fen
Aceta
min
ophen
Salic
ylic
acid
Keto
pro
fen
Azithro
myc
in
Cip
rofloxacin
Ofloxacin
Ery
thro
myc
in
Hyd
rochlo
roth
iazid
e
Furo
sem
ide
Codein
e
Lora
zepam
Ate
nolo
l
Dilt
iazem
Alp
razola
m
Paro
xetine
Co
nce
ntr
atio
n (
ngL
)
0
2000
4000
6000
8000
10000
12000
24000
30000
36000
42000
48000
54000
60000
Outlet
Inlet
Napro
xe
n
Ibupro
fen
Ace
tam
inophen
Salic
ylic
acid
Keto
pro
fen
Azithro
myc
in
Cip
rofloxa
cin
Ofloxa
cin
Ery
thro
myc
in
Hyd
roch
loro
thia
zid
e
Furo
se
mid
e
Codein
e
Lora
zepam
Ate
nolo
l
Dilt
iazem
Alp
razola
m
Paro
xe
tine
Concentr
ation (
ngL
)
0
2000
4000
6000
8000
10000
12000
24000
30000
36000
42000
48000
54000
60000
Outlet
Inlet
Antiinflamatoris Eliminacioacute gt85
Antibiogravetics Eliminacioacute gt 67
Antidepressius Eliminacioacute gt87
β-bloquejants Eliminacioacute gt86
Altres (ngL) Diuregravetics gt44 Bloquejants de canal lent gt72
Concentratioacute PhACs entrada
Concentratioacute PhACs sortida
TRH=8 d Estat estacionari
TRH=12 d Estat estacionari
48-54 μgL
24-54 μgL
4-10 μgL
2-4 μgL
4-6 μgL
ngL
ngL
8-10 μgL
4-10 μgL
ngL
ngL
PhACs
Tractament drsquoUWW i
eliminacioacute de PhACs en FBR
Valoritzacioacute de biomassa algal mitjanccedilant pretractament enzimagravetic i DA
Digestion time (days)
0 10 20 30 40 50
Meth
ane
yie
ld (
mL C
H4g
VS
)
0
50
100
150
200
250
Time (d) vs Microalgal control
Time (d) vs T control
Time (d) vs Cellulase
Time (d) vs Mix
Mix enzimagravetic Celmiddotlulasa
Biomassa microalgal + Control
Mix enzimagravetic 217 mL CH4g VS
Celmiddotlulasa 203 mL CH4g VS
Microalgues 188 mL CH4g VS
Mix enzimagravetic millora la produccioacute de metagrave
Brou fuacutengic + microalgues Control de brou fuacutengic
Lacasa + microalgues biomassa microalgal Control de lacasa
Brou fuacutengic 210 mL CH4
Lacasa 40 mL CH4
Produccioacute de biogas amb enzims no especiacutefics
Microalgues 38 mL CH4
Produccioacute de biogas amb enzims especiacutefics
Brou fuacutengic millora la produccioacute de metagrave
Projecte de colmiddotlaboracioacute entre el Consorci per a la Gestioacute de Residus del Valles Oriental i el grup de recerca Biorem UAB (2014SGR476) dins del
marc del programa de Doctorats Industrials de la Generalitat de Catalunya
Bioremediacioacute ldquoin siturdquo drsquoaquumliacutefers contaminats per compostos
organoclorats
Projecte de colmiddotlaboracioacute entre Litoclean i el grup de recerca Biorem UAB (2014SGR476) dins del marc del programa de Doctorats
Industrials de la Generalitat de Catalunya
Decloracioacute drsquoorganoclorats mitjanccedilant bacteris dehalorespiradors
1 Tecnologia consolidada amb centenars de casos drsquoaplicacioacute amb egravexit 2 Transformacioacute de productes organoclorats togravexics a innocus 3 Compatible amb altres megravetodes de remediacioacute 4 Disminucioacute del temps de remediacioacute de lrsquoaquumliacutefer i costos associats 5 Tecnologia meacutes econogravemica que tractaments fisico-quiacutemics 6 Potencialment pot eliminar els cloroalcans a concentracions le 0005 mgL 7 Percepcioacute social
PRINCIPALS AVANTATGES BIOREMEDIACIOacute
o Marc del projecte
Aplicacioacute de metodologies de Bioremediacioacute per via anaerogravebia en tres
emplaccedilaments afectats per la presencia de compostos organoclorats Cada un drsquoaquests tres emplaccedilaments constaragrave de les seguumlents fases
bull Fase 1 anagravelisis al laboratori a) Caracteritzacioacute de lrsquoemplaccedilament b) Assaig de laboratori Microcosmos
bull Fase 2 assaig in-situ
o Fase drsquoimplantacioacute A partir dels resultats obtinguts aplicacioacute de metodologia a lrsquoemplaccedilament estudiat per part de Litoclean
PCE TCE cis DCE
Caracteriacutestiques de lrsquoemplaccedilament
bull Emplaccedilament contaminat per un abocament controlat i finit de Percloretilegrave (PCE) en una parcelmiddotla amb activitat industrial
bull Respiren compostos orgagravenics clorats i els transformen a molegravecules menys clorades
bull Anaerobis estrictes bull Es poden trobar als aquumliacutefers contaminats bull El grup Biorem UAB (2014SGR476) disposa de diferents liacutenies de cultius de
bacteris decloradors amb capacitat per detoxificar un ampli ventall drsquoorganoclorats
bull Trueba-Santiso et al 2017 Sci
Total Environ 581-582 pp 640-
648
bull Mortan et al 2017 J Hazard
Mat In press
Dhg Dehalogenimonas
Dhc Dehalococcoides
Dhb Dehalobacterium
Diclorometagrave Agravecid acegravetic Agravecid fogravermic
+ Dhb
C C
H
H
H
H
Etegrave
C C
Cl
H
Cl
H
C C
H
Cl
Cl
H
C C
H
H
H
Cl
cis- i trans- DCE VC
Dhc Dhc
Dhc
C C
Cl
Cl
Cl
H
TCE
C C
C lC l
C l C l
P C E
Dhc
PCE
C
Cl
Cl
C
Cl
Cl
H H C
Cl
Cl
C
Cl
H
H H
1122-TeCA 112-TCA
Dhg Dhg
Abiogravetic
CC
HCl
HCl
HH
12-DCA
Dhg
12-DCA
Bacteris dehalorespiradors
Les poblacions bacterianes
autogravectones poden transformar els
contaminants fins a compostos innocus
Les condicions drsquoaquests aquumliacutefers soacuten adequades per
eliminar els compostos
organoclorats amb bacteris
dehalorespiradors
1 Anagravelisi dels paragravemetres
de camp
Bioestimulacioacute
2 Deteccioacute de lrsquoactivitat
decloradora
Atenuacioacute natural
monitoritzada
Bioaugmentacioacute Fase
2
Pregunta 1a Pregunta 2a
La poblacioacute bacteriana a lrsquoaquumliacutefer
eacutes suficient per completar el proceacutes de descontaminacioacute de forma natural
Pregunta 3a
Fase 1
Cultius anaerobis i anagravelisi de metabogravelits
Mostreig drsquoaigua del pou amb
sediments fins
Preparacioacute dels cultius en cambra
anaerogravebia
Incubacioacute dels cultius en cambra
climatitzada
Anagravelisi de metabogravelits per
cromatografia de gasos Mostres de
laquumliacutefer +
Substrat orgagravenic (candidats per
bioestimulacioacute)
1 Nomeacutes mostra 2 + Metanol i etanol 3 + Producte comercial 4 + Lactat
Concentracioacute de cloroetens
2 Deteccioacute de lrsquoactivitat decloradora
Fase 1
La biodegradacioacute eacutes completa (etegrave)
La bioestimulacioacute eacutes efectiva
La decloracioacute meacutes ragravepida eacutes amb lactat
PCE
TCE
cis- DCE
CV Etegrave
trans- DCE
0
5
10
15
20
25
30
35
0 50 100 150 200
Co
nce
ntr
atio
n (
microM
)
Day
0
2
4
6
8
10
0 50 100 150 200
Day
Mostra aigua nomeacutes (control)
Mostra aigua + etanol metanol
Mostra aigua + producte comercial
Mostra aigua + lactat
Resultats per a un pou
Cultius anaerobis i anagravelisi de metabogravelits
Fase 1
0
5
10
15
20
25
30
35
0 50 100 150 200Day
+ TCE
0
10
20
30
40
50
60
70
0 50 100 150 200
Day
+ TCE
2 Deteccioacute de lrsquoactivitat decloradora
TCE
cis-DCE
trans-DCE
Cloruro de vinilo Etileno
CC
Cl
Cl Cl
Cl
PCE
CC
Cl
H H
Cl
CC
H
ClH
Cl
CC
Cl
H
H
H
CC
H
H H
H
CC
Cl
Cl H
Cl
Deteccioacute i identificacioacute dels bacteris i enzims responsables de la degradacioacute completa
Tegravecniques moleculars (PCR)
Fase 1
Dehalobacter Desulforomonas
Sulfurospirillum Geobacter Desulfitobacterium
Desulfitobacterium
Dehalococcoides
pceA
tceA tceA bvcA
vcrA
2 Deteccioacute de lrsquoactivitat decloradora
Clorur de
vinil
Etegrave
Ma
rca
do
r
C+
Dh
c
Pou
C-
Dh
c
Assaig in situ per BIOESTIMULACIOacute
Fase 2
Injeccioacute i monitoritzacioacute bull Injeccioacute drsquoestimulant segons
conclusions de lrsquoassaig de laboratori (Lactat comercial) en les concentracions de diseny
bull Injeccioacute de traccedilador (fluoresceiumlna)
PCE TCE
cis-DCE
trans-DCE
CV Ethene 0
5
10
15
20
25
30
-1 19 39 59 79
Co
nce
ntr
atio
n (
mg
L)
Day
Chlorinated ethenes Lactate and fermenting products
Well PZ-1
Lactate Pyruvate
Acetate Formate
Potencial Redox
0
1
2
3
4
5
-1 19 39 59 79
Co
nce
ntr
atio
n (
mg
L)
Day
0
500
1000
1500
2000
2500
-1 19 39 59 79Day
0
10000
20000
30000
40000
50000
60000
70000
-1 19 39 59 79Day
-100
0
100
200
300
400
500
-1 19 39 59 79
OR
P (
mV
)
Day
PZ2
82
Chlorinated ethenes Lactate and fermenting products
Well PZ-2
Direct injection of lactate (MW-PZ2) Monitoring Wells PZ2 PZ1 PZ3 MW6 PZ22 PZ6 and ProfA
Conclusions de la Fase 2 (assaig in situ)
Els resultats de la Fase 1 soacuten vagravelids per decidir quin tractament de bioremediacioacute seguir a la Fase 2
El lactat estimula la degradacioacute
bull Augmenta la velocitat de decloracioacute bull Proporciona acetat i hidrogen als bacteris bull Consumeix lrsquooxigen present bull Disminueix el potencial redox
Es confirma la presegravencia de bacteris dehalorespiradors autogravectons i actius
Es detecta degradacioacute de PCE i transformacioacute a compostos menys clorats
A partir dels resultats obtinguts durant les dues fases es dissenyaragrave i es proposaragrave lrsquoexecucioacute drsquoun proceacutes de bioremediacioacute anaerogravebia estimulada aplicant la metodologia establerta
84
Gragravecies
Grup de recerca BioremUAB (teresavicentuabcat)
IOPROMIDE degradation in Erlenmeyer flasks by
T versicolor pellets Time course degradation of Iopromide
added at approximately 12 mg L-1 Symbols non-inoculated controls ()
experimental cultures () heat-killed
controls () glucose () and laccase
activity (loz)
62 degradation is
observed after 7days of
exposure and remains
constant until the end of
the experiment
Toxicity by Microtox bioassay
Time EC50 ()
Non-biotic control 2
15min 2
8h 1
1d 43
4d 66
7d 87
12d 110
High toxicity at initial time
(EC50 2) Toxicity decreases
over time
Gros et al 2014 Water Research
Degradacioacuten de farmacos en aguas residuales
en bioreactor
CONDITIONS
Sterile effluent
No sterile
Batch
Continuous
Nutrients addition
Non-nutrients addition
Fluidized bed bioreactors 15
and 10 L
Air pulses
T versicolor in form of pellets
pH (45) and temperature (25ordmC)
control
MONITORING
Pharmaceuticals degradation
Acute toxicity (Microtox)
Laccase glucose etc
101
1-ep
oxyC
BZ
2-Hyd
roxy
CBZ
Cipro
floxa
cin
50
100
150
200
250
Inicial
15 min
6 h
1 d
2 d
5 d
8 d
Cef
alex
in
Ibup
rofe
n
Aceta
minop
hen
Azitro
micin
1
2
3
4
Ketop
rofe
n
Propr
anolol
Cita
lopr
am
Car
bamaz
epine
Acridon
e
Con
cen
tracioacute
(micro
g L
-1)
000
003
006
009
012
RESULTADOS AGUAS RESIDUALES URBANAS (Vila Universitaria de la UAB)
Tratamiento no esteril en batch
Eliminacioacuten completa del 70 de los faacutermacos detectados
Inicial
15 min
6 h
1 d
2 d
5 d
8 d
TRATAMIENTO DE EFLUENTES
Comparacioacuten de la eliminacioacuten de los faacutermacos por el
hongo versus lodos activados (bibliografia)
Grup Fagravermac Concentracioacute
(microg L-1)
Eliminacioacute estegraveril
()
Eliminacioacute no estegraveril
()
Eliminacioacute per llots activats
() Analgegravesics Acetaminofen 387 100 100 82-99
Ibuprofen 1261 100 100 82-99 Ketoprofen lt048 35 100 lt50 Codeina 002 100 - lt82 Antibiogravetics Azitromicin 431 - 100 lt40
Ciprofloxacin 8471 - 35 50-96 (adsorcioacute) Cefalexin 059 - -51 96 β-blockers Propanolol 006 - 100 59-70 Psiquiatrics Carbamazepina 07 -37 Augmenta lt20 Augmenta
1011- epoxy CBZ 755 100 79 - 2-Hydroxy CBZ 1638 46 100 -
Acridone 101 100 Augmenta - Citalopram 01 100 100 -
RESULTADOS AGUAS RESIDUALES URBANAS
TRATAMIENTO DE EFLUENTES
Porcentajes de eliminacioacuten superiores en el tratamiento por hongos
Problema cuantificacioacuten inicial de carbamazepina conjugacioacuten
Ace
tam
inop
hen
Ibup
rofen
Ket
opro
fen
Nap
roxe
n
Salicylic a
cid
Cod
eine
Phe
nazo
ne
Dex
amet
haso
ne
Diclofena
c
Piro
xica
m
Co
nce
ntr
atio
n (
microg
L-1
)
00
05
10
15
20
25
30
500
1000
1500
Initial
30 min
5 h
1 d
2 d
5 d
8 d
50
Tratamiento no esteacuteril Analgeacutesicos
RESULTADOS AGUAS RESIDUALES DE HOSPITAL
TRATAMIENTO DE EFLUENTES
46
Cipro
floxa
cin
Oflo
xacin
Clarit
hrom
ycin
Sulfam
etho
xazo
le
Azith
rom
ycin
Met
ronida
zole
Met
ronida
zole-O
H
Trim
etho
prim
Dim
etrid
azole
Ron
idaz
ole
Co
nce
ntr
atio
n (
microg
L-1
)
00
05
10
15
20
25
30
35
40
100
150
200
250
Initial
30 min
5 h
1 d
2 d
5 d
8 d
RESULTADOS AGUAS RESIDUALES DE HOSPITAL
Tratamiento no esteacuteril Antibioacuteticos
TRATAMIENTO DE EFLUENTES
101
1-ep
oxy
CBZ
2-Hyd
roxy
CBZ
Car
bam
azep
ine
Acr
idon
e
Lora
zepa
m
Cita
lopr
am
Ven
lafaxine
Pra
vast
atin
Olanz
apine
Ser
tralin
e
Fluox
etine
Par
oxet
ine
Co
nce
ntr
atio
n (
microg
L-1
)
000
025
050
075
100
400800
120016002000
Initial
30 min
5 h
1 d
2 d
5 d
8 d
RESULTADOS AGUAS RESIDUALES DE HOSPITAL
Tratamiento no esteacuteril Faacutermacos de uso psiquiaacutetrico
TRATAMIENTO DE EFLUENTES
Ben
zotri
azole
OP2E
O
Eth
ylpa
rabe
n
Pro
pylpar
aben
BPA
OP
Con
cen
tration
(micro
g L
-1)
0
2
4
6
8
10
20
30
40
50
60
RESULTADOS AGUAS RESIDUALES DE HOSPITAL
Tratamiento no esteacuteril Compuestos disruptores endocrinos
70 eliminacioacute
TRATAMIENTO DE EFLUENTES
Famiacutelia faacutermacos Tratamiento esteacuteril Tratamiento no esteacuteril
Carga inicial (microg)
Eliminacioacuten ()
Carga inicial (microg)
Eliminacioacute ()
Analgegravesics 1475 180 993 1511 179 988 Antibiogravetics 569 69 861 239 28 908 Cafeiumlna 757 92 79 1490 177 384 EDC 124 15 813 704 84 744 Iopromida 1046 128 755 4197 498 340 Altres fagravermacs 557 68 862 177 21 863 Psiquiagravetrics 3658 447 937 108 13 954 Cantidad total 8185 100 832 8427 100 533
Tratamiento adecuado para degradar faacutermacos en efluents de hospital
Siguiente objetivo Tratamiento en continuo de efluentes
RESULTADOS AGUAS RESIDUALES DE HOSPITAL
TRATAMIENTO DE EFLUENTES
Fungal inoculated (I)
34 Non-sterile continuous treatments of ROC and VHW
Non-inoculated (NI)
Non-sterile continuous
treatments of real effluents
VHW treatment
(
) Glucose concentration
(
) COD
(
) Laccase activity
(darr) Fungal biomass partial renovation
(mdash) Glucose addition rate
2 HRT studied
Decrease in laccase activity even with partial biomass renovation
Fungal inoculated (I)
Casas et al 2013 Env Technol 34 113
Glucose 026 g g DCW d
Ammonium 12 mg g DCW d
No glucose accumulation
Need for nutrients
Previous studies in synthetic
media and sterile conditions
CRT
Blaacutenquez et al 2006 Water Res 40 1650
CRT 21 days
13 biomass renovation every 7 days
CRT of 15 days
34 Non-sterile continuous treatments of ROC and VHW
Marina Badia Fabregat December 5th 2014 PhD Thesis
Que es lo que sucede
Se muere el hongo aunque estamos renovando la
biomasa no hay suficiente hongo
No hay degradacioacuten
52
Marina Badia Fabregat December 5th 2014 PhD Thesis
VHW treatment (2)
34 Non-sterile continuous treatments of ROC and VHW
NH4+ addition
PhACs removal
Fungal inoculated (I)
Non-inoculated (NI)
(
) Wastewater (Influent)
(
) Reactor effluent
The analyses have
been performed by
34 Non-sterile continuous treatments of ROC and VHW
Microbial community assessment (DGGE)
Marina Badia Fabregat December 5th 2014 PhD Thesis
Time
34 Non-sterile continuous treatments of ROC and VHW
Trametes versicolor
Candida spp
Fusarium solani
Unknown
T versicolor survived until the end of the treatment
laccase activity is not a good indicator
ESCENARIOS DE GESTIOacuteN DE EFLUENTES DE HOSPITAL
EDAR
No eliminacioacuten
de faacutermacos
Dilucioacuten en
el efluente
urbano
Aguas
urbanas
Fong
No eliminacioacuten
de DQO
Hongo Aguas
urbanas
EDAR
HOSPITAL
Srsquoha comprovat la capacitat de T versicolor per degradar fagravermacs
Badiacutea-Fabregat et al 2014 Rodriacuteguez-Rodriacuteguez et al 2014 Cruz-Moratoacute et al 2013
Tractament en continu drsquoHWW amb T versicolor en reactor
Inconvenients al tractament drsquo
aiguumles drsquohospitals reals
- Necessitat drsquoaddicionar nutrients - Competegravencia amb bacteris
Possibles solucions Estrategravegies
- Pretractament de lrsquoefluent - Altres configuracions de reactors - Canvi en la font de carboni
Posada a punt del sistema TRH Relacioacute QRQL
Tractament en continu drsquoHWW amb T versicolor en reactor
Alternativa filtre percolador amb T versicolor pre-crescut sobre fusta
1 2 3
4
5
6
7
1 Tanc drsquoalimentacioacute 2 Tanc de mescla 3 Tanc drsquoeluents de
sortida 4 Bomba de recirculacioacute 5 Bioreactor 6 Entrada drsquoaire 7 Controlador de pH
TRH 3d
QL
QR
QL
Tractament en continu drsquoHWW amb T versicolor en reactor
Alternativa filtre percolador amb T versicolor pre-crescut sobre fusta
Desenvolupament processos
Efluent hospital
real (HWW)
Aiguumles residuals urbanes
(UWW)
Trametes versicolor
T versicolor crescut sobre fusta
Filtre percolador amb T versicolor crescut sobre fusta
Microalgues Degradacioacute a
escala Erlenmeyer Fotobioreactor FBR
Degradacioacute drsquohormones i fagravermacs per microalgues
bull Degradacioacute drsquohormones del digestat drsquoun DA dopat amb E2 i EE2 amb les algues S capricornutum i C reinhardtii creixement i degradacioacute
No efecte togravexic de les hormones sobre les algues
Utilitzacioacute de digestat de llots per creixer
S capricornutum
S capricornutum
Selenastrum
capricornutum
Chlamydomonas
reinhardtii
E2 () EE2 () E2 () EE2 ()
24h 7d 24
h
7d 24h 7d 24
h
7d
B 47 88 30 60 89 100 26 100
C 2 46 0 41 27 86 6 71
G 91 100 27 95 98 100 28 76
Degradacioacute drsquohormones i fagravermacs per microalgues
bull Identificacioacute productes de degradacioacute drsquoE2 i EE2
bull Es detecten diferents productes de degradacioacute drsquoE2 i EE2 bull Majoritagraveriament productes de fotodegradacioacute bull Alguns directament relacionats amb la biodegradacioacute per part de les algues
E2 TP1 EE2 TP2
OH
HO
O
OH
HO
OH
Toilet sewage
1st settler (1m3)
2nd settler (1m3)
Wastewater pump
Wastewater PBR inlet
1
2
3
4
5
Algaebacteria consortia
Fotobioreactor de tractament
drsquo UrbanWW despres de
decantacioacute
Volum 1000L
Semiobert
Tubs plastic transparent
Tractament drsquoUrbanWW i eliminacioacute de PhACs en FBR
100L aigua del llac
Can Borrell Lake (StCugat)
900L U WW
Plagrave drsquooperacioacute del FBR
Tractament drsquoUWW i eliminacioacute de PhACs en FBR
Estat Estacionari - PhACs - Biodiversitat
303 mgL
265 mgL
155 mgL
Irradiacioacute solar darr Temperatura darr
TSSdarr Biomassa
pH augmenta amb lrsquoactivitat fotosintegravetica (consum CO2)
pH disminueix a la nit amb la respiracioacute
Tractament drsquoUWW i eliminacioacute de PhACs en FBR
pH
Entrada - COD=365 mgL - N-NH4
+=79 mgL - PT=17 mgL
COD N-NH4
+
PT
Paragravemetre Periacuteode I Periacuteode II Periacuteode III
DQO () 83 61 41
N-NH4+ () 86 99 80
PT () 54 89 75
Eliminacioacute de nutrients
Tractament drsquoUWW i eliminacioacute de PhACs en FBR
67
Napro
xen
Ibupro
fen
Aceta
min
ophen
Salic
ylic
acid
Keto
pro
fen
Azithro
myc
in
Cip
rofloxacin
Ofloxacin
Ery
thro
myc
in
Hyd
rochlo
roth
iazid
e
Furo
sem
ide
Codein
e
Lora
zepam
Ate
nolo
l
Dilt
iazem
Alp
razola
m
Paro
xetine
Co
nce
ntr
atio
n (
ngL
)
0
2000
4000
6000
8000
10000
12000
24000
30000
36000
42000
48000
54000
60000
Outlet
Inlet
Napro
xe
n
Ibupro
fen
Ace
tam
inophen
Salic
ylic
acid
Keto
pro
fen
Azithro
myc
in
Cip
rofloxa
cin
Ofloxa
cin
Ery
thro
myc
in
Hyd
roch
loro
thia
zid
e
Furo
se
mid
e
Codein
e
Lora
zepam
Ate
nolo
l
Dilt
iazem
Alp
razola
m
Paro
xe
tine
Concentr
ation (
ngL
)
0
2000
4000
6000
8000
10000
12000
24000
30000
36000
42000
48000
54000
60000
Outlet
Inlet
Antiinflamatoris Eliminacioacute gt85
Antibiogravetics Eliminacioacute gt 67
Antidepressius Eliminacioacute gt87
β-bloquejants Eliminacioacute gt86
Altres (ngL) Diuregravetics gt44 Bloquejants de canal lent gt72
Concentratioacute PhACs entrada
Concentratioacute PhACs sortida
TRH=8 d Estat estacionari
TRH=12 d Estat estacionari
48-54 μgL
24-54 μgL
4-10 μgL
2-4 μgL
4-6 μgL
ngL
ngL
8-10 μgL
4-10 μgL
ngL
ngL
PhACs
Tractament drsquoUWW i
eliminacioacute de PhACs en FBR
Valoritzacioacute de biomassa algal mitjanccedilant pretractament enzimagravetic i DA
Digestion time (days)
0 10 20 30 40 50
Meth
ane
yie
ld (
mL C
H4g
VS
)
0
50
100
150
200
250
Time (d) vs Microalgal control
Time (d) vs T control
Time (d) vs Cellulase
Time (d) vs Mix
Mix enzimagravetic Celmiddotlulasa
Biomassa microalgal + Control
Mix enzimagravetic 217 mL CH4g VS
Celmiddotlulasa 203 mL CH4g VS
Microalgues 188 mL CH4g VS
Mix enzimagravetic millora la produccioacute de metagrave
Brou fuacutengic + microalgues Control de brou fuacutengic
Lacasa + microalgues biomassa microalgal Control de lacasa
Brou fuacutengic 210 mL CH4
Lacasa 40 mL CH4
Produccioacute de biogas amb enzims no especiacutefics
Microalgues 38 mL CH4
Produccioacute de biogas amb enzims especiacutefics
Brou fuacutengic millora la produccioacute de metagrave
Projecte de colmiddotlaboracioacute entre el Consorci per a la Gestioacute de Residus del Valles Oriental i el grup de recerca Biorem UAB (2014SGR476) dins del
marc del programa de Doctorats Industrials de la Generalitat de Catalunya
Bioremediacioacute ldquoin siturdquo drsquoaquumliacutefers contaminats per compostos
organoclorats
Projecte de colmiddotlaboracioacute entre Litoclean i el grup de recerca Biorem UAB (2014SGR476) dins del marc del programa de Doctorats
Industrials de la Generalitat de Catalunya
Decloracioacute drsquoorganoclorats mitjanccedilant bacteris dehalorespiradors
1 Tecnologia consolidada amb centenars de casos drsquoaplicacioacute amb egravexit 2 Transformacioacute de productes organoclorats togravexics a innocus 3 Compatible amb altres megravetodes de remediacioacute 4 Disminucioacute del temps de remediacioacute de lrsquoaquumliacutefer i costos associats 5 Tecnologia meacutes econogravemica que tractaments fisico-quiacutemics 6 Potencialment pot eliminar els cloroalcans a concentracions le 0005 mgL 7 Percepcioacute social
PRINCIPALS AVANTATGES BIOREMEDIACIOacute
o Marc del projecte
Aplicacioacute de metodologies de Bioremediacioacute per via anaerogravebia en tres
emplaccedilaments afectats per la presencia de compostos organoclorats Cada un drsquoaquests tres emplaccedilaments constaragrave de les seguumlents fases
bull Fase 1 anagravelisis al laboratori a) Caracteritzacioacute de lrsquoemplaccedilament b) Assaig de laboratori Microcosmos
bull Fase 2 assaig in-situ
o Fase drsquoimplantacioacute A partir dels resultats obtinguts aplicacioacute de metodologia a lrsquoemplaccedilament estudiat per part de Litoclean
PCE TCE cis DCE
Caracteriacutestiques de lrsquoemplaccedilament
bull Emplaccedilament contaminat per un abocament controlat i finit de Percloretilegrave (PCE) en una parcelmiddotla amb activitat industrial
bull Respiren compostos orgagravenics clorats i els transformen a molegravecules menys clorades
bull Anaerobis estrictes bull Es poden trobar als aquumliacutefers contaminats bull El grup Biorem UAB (2014SGR476) disposa de diferents liacutenies de cultius de
bacteris decloradors amb capacitat per detoxificar un ampli ventall drsquoorganoclorats
bull Trueba-Santiso et al 2017 Sci
Total Environ 581-582 pp 640-
648
bull Mortan et al 2017 J Hazard
Mat In press
Dhg Dehalogenimonas
Dhc Dehalococcoides
Dhb Dehalobacterium
Diclorometagrave Agravecid acegravetic Agravecid fogravermic
+ Dhb
C C
H
H
H
H
Etegrave
C C
Cl
H
Cl
H
C C
H
Cl
Cl
H
C C
H
H
H
Cl
cis- i trans- DCE VC
Dhc Dhc
Dhc
C C
Cl
Cl
Cl
H
TCE
C C
C lC l
C l C l
P C E
Dhc
PCE
C
Cl
Cl
C
Cl
Cl
H H C
Cl
Cl
C
Cl
H
H H
1122-TeCA 112-TCA
Dhg Dhg
Abiogravetic
CC
HCl
HCl
HH
12-DCA
Dhg
12-DCA
Bacteris dehalorespiradors
Les poblacions bacterianes
autogravectones poden transformar els
contaminants fins a compostos innocus
Les condicions drsquoaquests aquumliacutefers soacuten adequades per
eliminar els compostos
organoclorats amb bacteris
dehalorespiradors
1 Anagravelisi dels paragravemetres
de camp
Bioestimulacioacute
2 Deteccioacute de lrsquoactivitat
decloradora
Atenuacioacute natural
monitoritzada
Bioaugmentacioacute Fase
2
Pregunta 1a Pregunta 2a
La poblacioacute bacteriana a lrsquoaquumliacutefer
eacutes suficient per completar el proceacutes de descontaminacioacute de forma natural
Pregunta 3a
Fase 1
Cultius anaerobis i anagravelisi de metabogravelits
Mostreig drsquoaigua del pou amb
sediments fins
Preparacioacute dels cultius en cambra
anaerogravebia
Incubacioacute dels cultius en cambra
climatitzada
Anagravelisi de metabogravelits per
cromatografia de gasos Mostres de
laquumliacutefer +
Substrat orgagravenic (candidats per
bioestimulacioacute)
1 Nomeacutes mostra 2 + Metanol i etanol 3 + Producte comercial 4 + Lactat
Concentracioacute de cloroetens
2 Deteccioacute de lrsquoactivitat decloradora
Fase 1
La biodegradacioacute eacutes completa (etegrave)
La bioestimulacioacute eacutes efectiva
La decloracioacute meacutes ragravepida eacutes amb lactat
PCE
TCE
cis- DCE
CV Etegrave
trans- DCE
0
5
10
15
20
25
30
35
0 50 100 150 200
Co
nce
ntr
atio
n (
microM
)
Day
0
2
4
6
8
10
0 50 100 150 200
Day
Mostra aigua nomeacutes (control)
Mostra aigua + etanol metanol
Mostra aigua + producte comercial
Mostra aigua + lactat
Resultats per a un pou
Cultius anaerobis i anagravelisi de metabogravelits
Fase 1
0
5
10
15
20
25
30
35
0 50 100 150 200Day
+ TCE
0
10
20
30
40
50
60
70
0 50 100 150 200
Day
+ TCE
2 Deteccioacute de lrsquoactivitat decloradora
TCE
cis-DCE
trans-DCE
Cloruro de vinilo Etileno
CC
Cl
Cl Cl
Cl
PCE
CC
Cl
H H
Cl
CC
H
ClH
Cl
CC
Cl
H
H
H
CC
H
H H
H
CC
Cl
Cl H
Cl
Deteccioacute i identificacioacute dels bacteris i enzims responsables de la degradacioacute completa
Tegravecniques moleculars (PCR)
Fase 1
Dehalobacter Desulforomonas
Sulfurospirillum Geobacter Desulfitobacterium
Desulfitobacterium
Dehalococcoides
pceA
tceA tceA bvcA
vcrA
2 Deteccioacute de lrsquoactivitat decloradora
Clorur de
vinil
Etegrave
Ma
rca
do
r
C+
Dh
c
Pou
C-
Dh
c
Assaig in situ per BIOESTIMULACIOacute
Fase 2
Injeccioacute i monitoritzacioacute bull Injeccioacute drsquoestimulant segons
conclusions de lrsquoassaig de laboratori (Lactat comercial) en les concentracions de diseny
bull Injeccioacute de traccedilador (fluoresceiumlna)
PCE TCE
cis-DCE
trans-DCE
CV Ethene 0
5
10
15
20
25
30
-1 19 39 59 79
Co
nce
ntr
atio
n (
mg
L)
Day
Chlorinated ethenes Lactate and fermenting products
Well PZ-1
Lactate Pyruvate
Acetate Formate
Potencial Redox
0
1
2
3
4
5
-1 19 39 59 79
Co
nce
ntr
atio
n (
mg
L)
Day
0
500
1000
1500
2000
2500
-1 19 39 59 79Day
0
10000
20000
30000
40000
50000
60000
70000
-1 19 39 59 79Day
-100
0
100
200
300
400
500
-1 19 39 59 79
OR
P (
mV
)
Day
PZ2
82
Chlorinated ethenes Lactate and fermenting products
Well PZ-2
Direct injection of lactate (MW-PZ2) Monitoring Wells PZ2 PZ1 PZ3 MW6 PZ22 PZ6 and ProfA
Conclusions de la Fase 2 (assaig in situ)
Els resultats de la Fase 1 soacuten vagravelids per decidir quin tractament de bioremediacioacute seguir a la Fase 2
El lactat estimula la degradacioacute
bull Augmenta la velocitat de decloracioacute bull Proporciona acetat i hidrogen als bacteris bull Consumeix lrsquooxigen present bull Disminueix el potencial redox
Es confirma la presegravencia de bacteris dehalorespiradors autogravectons i actius
Es detecta degradacioacute de PCE i transformacioacute a compostos menys clorats
A partir dels resultats obtinguts durant les dues fases es dissenyaragrave i es proposaragrave lrsquoexecucioacute drsquoun proceacutes de bioremediacioacute anaerogravebia estimulada aplicant la metodologia establerta
84
Gragravecies
Grup de recerca BioremUAB (teresavicentuabcat)
Degradacioacuten de farmacos en aguas residuales
en bioreactor
CONDITIONS
Sterile effluent
No sterile
Batch
Continuous
Nutrients addition
Non-nutrients addition
Fluidized bed bioreactors 15
and 10 L
Air pulses
T versicolor in form of pellets
pH (45) and temperature (25ordmC)
control
MONITORING
Pharmaceuticals degradation
Acute toxicity (Microtox)
Laccase glucose etc
101
1-ep
oxyC
BZ
2-Hyd
roxy
CBZ
Cipro
floxa
cin
50
100
150
200
250
Inicial
15 min
6 h
1 d
2 d
5 d
8 d
Cef
alex
in
Ibup
rofe
n
Aceta
minop
hen
Azitro
micin
1
2
3
4
Ketop
rofe
n
Propr
anolol
Cita
lopr
am
Car
bamaz
epine
Acridon
e
Con
cen
tracioacute
(micro
g L
-1)
000
003
006
009
012
RESULTADOS AGUAS RESIDUALES URBANAS (Vila Universitaria de la UAB)
Tratamiento no esteril en batch
Eliminacioacuten completa del 70 de los faacutermacos detectados
Inicial
15 min
6 h
1 d
2 d
5 d
8 d
TRATAMIENTO DE EFLUENTES
Comparacioacuten de la eliminacioacuten de los faacutermacos por el
hongo versus lodos activados (bibliografia)
Grup Fagravermac Concentracioacute
(microg L-1)
Eliminacioacute estegraveril
()
Eliminacioacute no estegraveril
()
Eliminacioacute per llots activats
() Analgegravesics Acetaminofen 387 100 100 82-99
Ibuprofen 1261 100 100 82-99 Ketoprofen lt048 35 100 lt50 Codeina 002 100 - lt82 Antibiogravetics Azitromicin 431 - 100 lt40
Ciprofloxacin 8471 - 35 50-96 (adsorcioacute) Cefalexin 059 - -51 96 β-blockers Propanolol 006 - 100 59-70 Psiquiatrics Carbamazepina 07 -37 Augmenta lt20 Augmenta
1011- epoxy CBZ 755 100 79 - 2-Hydroxy CBZ 1638 46 100 -
Acridone 101 100 Augmenta - Citalopram 01 100 100 -
RESULTADOS AGUAS RESIDUALES URBANAS
TRATAMIENTO DE EFLUENTES
Porcentajes de eliminacioacuten superiores en el tratamiento por hongos
Problema cuantificacioacuten inicial de carbamazepina conjugacioacuten
Ace
tam
inop
hen
Ibup
rofen
Ket
opro
fen
Nap
roxe
n
Salicylic a
cid
Cod
eine
Phe
nazo
ne
Dex
amet
haso
ne
Diclofena
c
Piro
xica
m
Co
nce
ntr
atio
n (
microg
L-1
)
00
05
10
15
20
25
30
500
1000
1500
Initial
30 min
5 h
1 d
2 d
5 d
8 d
50
Tratamiento no esteacuteril Analgeacutesicos
RESULTADOS AGUAS RESIDUALES DE HOSPITAL
TRATAMIENTO DE EFLUENTES
46
Cipro
floxa
cin
Oflo
xacin
Clarit
hrom
ycin
Sulfam
etho
xazo
le
Azith
rom
ycin
Met
ronida
zole
Met
ronida
zole-O
H
Trim
etho
prim
Dim
etrid
azole
Ron
idaz
ole
Co
nce
ntr
atio
n (
microg
L-1
)
00
05
10
15
20
25
30
35
40
100
150
200
250
Initial
30 min
5 h
1 d
2 d
5 d
8 d
RESULTADOS AGUAS RESIDUALES DE HOSPITAL
Tratamiento no esteacuteril Antibioacuteticos
TRATAMIENTO DE EFLUENTES
101
1-ep
oxy
CBZ
2-Hyd
roxy
CBZ
Car
bam
azep
ine
Acr
idon
e
Lora
zepa
m
Cita
lopr
am
Ven
lafaxine
Pra
vast
atin
Olanz
apine
Ser
tralin
e
Fluox
etine
Par
oxet
ine
Co
nce
ntr
atio
n (
microg
L-1
)
000
025
050
075
100
400800
120016002000
Initial
30 min
5 h
1 d
2 d
5 d
8 d
RESULTADOS AGUAS RESIDUALES DE HOSPITAL
Tratamiento no esteacuteril Faacutermacos de uso psiquiaacutetrico
TRATAMIENTO DE EFLUENTES
Ben
zotri
azole
OP2E
O
Eth
ylpa
rabe
n
Pro
pylpar
aben
BPA
OP
Con
cen
tration
(micro
g L
-1)
0
2
4
6
8
10
20
30
40
50
60
RESULTADOS AGUAS RESIDUALES DE HOSPITAL
Tratamiento no esteacuteril Compuestos disruptores endocrinos
70 eliminacioacute
TRATAMIENTO DE EFLUENTES
Famiacutelia faacutermacos Tratamiento esteacuteril Tratamiento no esteacuteril
Carga inicial (microg)
Eliminacioacuten ()
Carga inicial (microg)
Eliminacioacute ()
Analgegravesics 1475 180 993 1511 179 988 Antibiogravetics 569 69 861 239 28 908 Cafeiumlna 757 92 79 1490 177 384 EDC 124 15 813 704 84 744 Iopromida 1046 128 755 4197 498 340 Altres fagravermacs 557 68 862 177 21 863 Psiquiagravetrics 3658 447 937 108 13 954 Cantidad total 8185 100 832 8427 100 533
Tratamiento adecuado para degradar faacutermacos en efluents de hospital
Siguiente objetivo Tratamiento en continuo de efluentes
RESULTADOS AGUAS RESIDUALES DE HOSPITAL
TRATAMIENTO DE EFLUENTES
Fungal inoculated (I)
34 Non-sterile continuous treatments of ROC and VHW
Non-inoculated (NI)
Non-sterile continuous
treatments of real effluents
VHW treatment
(
) Glucose concentration
(
) COD
(
) Laccase activity
(darr) Fungal biomass partial renovation
(mdash) Glucose addition rate
2 HRT studied
Decrease in laccase activity even with partial biomass renovation
Fungal inoculated (I)
Casas et al 2013 Env Technol 34 113
Glucose 026 g g DCW d
Ammonium 12 mg g DCW d
No glucose accumulation
Need for nutrients
Previous studies in synthetic
media and sterile conditions
CRT
Blaacutenquez et al 2006 Water Res 40 1650
CRT 21 days
13 biomass renovation every 7 days
CRT of 15 days
34 Non-sterile continuous treatments of ROC and VHW
Marina Badia Fabregat December 5th 2014 PhD Thesis
Que es lo que sucede
Se muere el hongo aunque estamos renovando la
biomasa no hay suficiente hongo
No hay degradacioacuten
52
Marina Badia Fabregat December 5th 2014 PhD Thesis
VHW treatment (2)
34 Non-sterile continuous treatments of ROC and VHW
NH4+ addition
PhACs removal
Fungal inoculated (I)
Non-inoculated (NI)
(
) Wastewater (Influent)
(
) Reactor effluent
The analyses have
been performed by
34 Non-sterile continuous treatments of ROC and VHW
Microbial community assessment (DGGE)
Marina Badia Fabregat December 5th 2014 PhD Thesis
Time
34 Non-sterile continuous treatments of ROC and VHW
Trametes versicolor
Candida spp
Fusarium solani
Unknown
T versicolor survived until the end of the treatment
laccase activity is not a good indicator
ESCENARIOS DE GESTIOacuteN DE EFLUENTES DE HOSPITAL
EDAR
No eliminacioacuten
de faacutermacos
Dilucioacuten en
el efluente
urbano
Aguas
urbanas
Fong
No eliminacioacuten
de DQO
Hongo Aguas
urbanas
EDAR
HOSPITAL
Srsquoha comprovat la capacitat de T versicolor per degradar fagravermacs
Badiacutea-Fabregat et al 2014 Rodriacuteguez-Rodriacuteguez et al 2014 Cruz-Moratoacute et al 2013
Tractament en continu drsquoHWW amb T versicolor en reactor
Inconvenients al tractament drsquo
aiguumles drsquohospitals reals
- Necessitat drsquoaddicionar nutrients - Competegravencia amb bacteris
Possibles solucions Estrategravegies
- Pretractament de lrsquoefluent - Altres configuracions de reactors - Canvi en la font de carboni
Posada a punt del sistema TRH Relacioacute QRQL
Tractament en continu drsquoHWW amb T versicolor en reactor
Alternativa filtre percolador amb T versicolor pre-crescut sobre fusta
1 2 3
4
5
6
7
1 Tanc drsquoalimentacioacute 2 Tanc de mescla 3 Tanc drsquoeluents de
sortida 4 Bomba de recirculacioacute 5 Bioreactor 6 Entrada drsquoaire 7 Controlador de pH
TRH 3d
QL
QR
QL
Tractament en continu drsquoHWW amb T versicolor en reactor
Alternativa filtre percolador amb T versicolor pre-crescut sobre fusta
Desenvolupament processos
Efluent hospital
real (HWW)
Aiguumles residuals urbanes
(UWW)
Trametes versicolor
T versicolor crescut sobre fusta
Filtre percolador amb T versicolor crescut sobre fusta
Microalgues Degradacioacute a
escala Erlenmeyer Fotobioreactor FBR
Degradacioacute drsquohormones i fagravermacs per microalgues
bull Degradacioacute drsquohormones del digestat drsquoun DA dopat amb E2 i EE2 amb les algues S capricornutum i C reinhardtii creixement i degradacioacute
No efecte togravexic de les hormones sobre les algues
Utilitzacioacute de digestat de llots per creixer
S capricornutum
S capricornutum
Selenastrum
capricornutum
Chlamydomonas
reinhardtii
E2 () EE2 () E2 () EE2 ()
24h 7d 24
h
7d 24h 7d 24
h
7d
B 47 88 30 60 89 100 26 100
C 2 46 0 41 27 86 6 71
G 91 100 27 95 98 100 28 76
Degradacioacute drsquohormones i fagravermacs per microalgues
bull Identificacioacute productes de degradacioacute drsquoE2 i EE2
bull Es detecten diferents productes de degradacioacute drsquoE2 i EE2 bull Majoritagraveriament productes de fotodegradacioacute bull Alguns directament relacionats amb la biodegradacioacute per part de les algues
E2 TP1 EE2 TP2
OH
HO
O
OH
HO
OH
Toilet sewage
1st settler (1m3)
2nd settler (1m3)
Wastewater pump
Wastewater PBR inlet
1
2
3
4
5
Algaebacteria consortia
Fotobioreactor de tractament
drsquo UrbanWW despres de
decantacioacute
Volum 1000L
Semiobert
Tubs plastic transparent
Tractament drsquoUrbanWW i eliminacioacute de PhACs en FBR
100L aigua del llac
Can Borrell Lake (StCugat)
900L U WW
Plagrave drsquooperacioacute del FBR
Tractament drsquoUWW i eliminacioacute de PhACs en FBR
Estat Estacionari - PhACs - Biodiversitat
303 mgL
265 mgL
155 mgL
Irradiacioacute solar darr Temperatura darr
TSSdarr Biomassa
pH augmenta amb lrsquoactivitat fotosintegravetica (consum CO2)
pH disminueix a la nit amb la respiracioacute
Tractament drsquoUWW i eliminacioacute de PhACs en FBR
pH
Entrada - COD=365 mgL - N-NH4
+=79 mgL - PT=17 mgL
COD N-NH4
+
PT
Paragravemetre Periacuteode I Periacuteode II Periacuteode III
DQO () 83 61 41
N-NH4+ () 86 99 80
PT () 54 89 75
Eliminacioacute de nutrients
Tractament drsquoUWW i eliminacioacute de PhACs en FBR
67
Napro
xen
Ibupro
fen
Aceta
min
ophen
Salic
ylic
acid
Keto
pro
fen
Azithro
myc
in
Cip
rofloxacin
Ofloxacin
Ery
thro
myc
in
Hyd
rochlo
roth
iazid
e
Furo
sem
ide
Codein
e
Lora
zepam
Ate
nolo
l
Dilt
iazem
Alp
razola
m
Paro
xetine
Co
nce
ntr
atio
n (
ngL
)
0
2000
4000
6000
8000
10000
12000
24000
30000
36000
42000
48000
54000
60000
Outlet
Inlet
Napro
xe
n
Ibupro
fen
Ace
tam
inophen
Salic
ylic
acid
Keto
pro
fen
Azithro
myc
in
Cip
rofloxa
cin
Ofloxa
cin
Ery
thro
myc
in
Hyd
roch
loro
thia
zid
e
Furo
se
mid
e
Codein
e
Lora
zepam
Ate
nolo
l
Dilt
iazem
Alp
razola
m
Paro
xe
tine
Concentr
ation (
ngL
)
0
2000
4000
6000
8000
10000
12000
24000
30000
36000
42000
48000
54000
60000
Outlet
Inlet
Antiinflamatoris Eliminacioacute gt85
Antibiogravetics Eliminacioacute gt 67
Antidepressius Eliminacioacute gt87
β-bloquejants Eliminacioacute gt86
Altres (ngL) Diuregravetics gt44 Bloquejants de canal lent gt72
Concentratioacute PhACs entrada
Concentratioacute PhACs sortida
TRH=8 d Estat estacionari
TRH=12 d Estat estacionari
48-54 μgL
24-54 μgL
4-10 μgL
2-4 μgL
4-6 μgL
ngL
ngL
8-10 μgL
4-10 μgL
ngL
ngL
PhACs
Tractament drsquoUWW i
eliminacioacute de PhACs en FBR
Valoritzacioacute de biomassa algal mitjanccedilant pretractament enzimagravetic i DA
Digestion time (days)
0 10 20 30 40 50
Meth
ane
yie
ld (
mL C
H4g
VS
)
0
50
100
150
200
250
Time (d) vs Microalgal control
Time (d) vs T control
Time (d) vs Cellulase
Time (d) vs Mix
Mix enzimagravetic Celmiddotlulasa
Biomassa microalgal + Control
Mix enzimagravetic 217 mL CH4g VS
Celmiddotlulasa 203 mL CH4g VS
Microalgues 188 mL CH4g VS
Mix enzimagravetic millora la produccioacute de metagrave
Brou fuacutengic + microalgues Control de brou fuacutengic
Lacasa + microalgues biomassa microalgal Control de lacasa
Brou fuacutengic 210 mL CH4
Lacasa 40 mL CH4
Produccioacute de biogas amb enzims no especiacutefics
Microalgues 38 mL CH4
Produccioacute de biogas amb enzims especiacutefics
Brou fuacutengic millora la produccioacute de metagrave
Projecte de colmiddotlaboracioacute entre el Consorci per a la Gestioacute de Residus del Valles Oriental i el grup de recerca Biorem UAB (2014SGR476) dins del
marc del programa de Doctorats Industrials de la Generalitat de Catalunya
Bioremediacioacute ldquoin siturdquo drsquoaquumliacutefers contaminats per compostos
organoclorats
Projecte de colmiddotlaboracioacute entre Litoclean i el grup de recerca Biorem UAB (2014SGR476) dins del marc del programa de Doctorats
Industrials de la Generalitat de Catalunya
Decloracioacute drsquoorganoclorats mitjanccedilant bacteris dehalorespiradors
1 Tecnologia consolidada amb centenars de casos drsquoaplicacioacute amb egravexit 2 Transformacioacute de productes organoclorats togravexics a innocus 3 Compatible amb altres megravetodes de remediacioacute 4 Disminucioacute del temps de remediacioacute de lrsquoaquumliacutefer i costos associats 5 Tecnologia meacutes econogravemica que tractaments fisico-quiacutemics 6 Potencialment pot eliminar els cloroalcans a concentracions le 0005 mgL 7 Percepcioacute social
PRINCIPALS AVANTATGES BIOREMEDIACIOacute
o Marc del projecte
Aplicacioacute de metodologies de Bioremediacioacute per via anaerogravebia en tres
emplaccedilaments afectats per la presencia de compostos organoclorats Cada un drsquoaquests tres emplaccedilaments constaragrave de les seguumlents fases
bull Fase 1 anagravelisis al laboratori a) Caracteritzacioacute de lrsquoemplaccedilament b) Assaig de laboratori Microcosmos
bull Fase 2 assaig in-situ
o Fase drsquoimplantacioacute A partir dels resultats obtinguts aplicacioacute de metodologia a lrsquoemplaccedilament estudiat per part de Litoclean
PCE TCE cis DCE
Caracteriacutestiques de lrsquoemplaccedilament
bull Emplaccedilament contaminat per un abocament controlat i finit de Percloretilegrave (PCE) en una parcelmiddotla amb activitat industrial
bull Respiren compostos orgagravenics clorats i els transformen a molegravecules menys clorades
bull Anaerobis estrictes bull Es poden trobar als aquumliacutefers contaminats bull El grup Biorem UAB (2014SGR476) disposa de diferents liacutenies de cultius de
bacteris decloradors amb capacitat per detoxificar un ampli ventall drsquoorganoclorats
bull Trueba-Santiso et al 2017 Sci
Total Environ 581-582 pp 640-
648
bull Mortan et al 2017 J Hazard
Mat In press
Dhg Dehalogenimonas
Dhc Dehalococcoides
Dhb Dehalobacterium
Diclorometagrave Agravecid acegravetic Agravecid fogravermic
+ Dhb
C C
H
H
H
H
Etegrave
C C
Cl
H
Cl
H
C C
H
Cl
Cl
H
C C
H
H
H
Cl
cis- i trans- DCE VC
Dhc Dhc
Dhc
C C
Cl
Cl
Cl
H
TCE
C C
C lC l
C l C l
P C E
Dhc
PCE
C
Cl
Cl
C
Cl
Cl
H H C
Cl
Cl
C
Cl
H
H H
1122-TeCA 112-TCA
Dhg Dhg
Abiogravetic
CC
HCl
HCl
HH
12-DCA
Dhg
12-DCA
Bacteris dehalorespiradors
Les poblacions bacterianes
autogravectones poden transformar els
contaminants fins a compostos innocus
Les condicions drsquoaquests aquumliacutefers soacuten adequades per
eliminar els compostos
organoclorats amb bacteris
dehalorespiradors
1 Anagravelisi dels paragravemetres
de camp
Bioestimulacioacute
2 Deteccioacute de lrsquoactivitat
decloradora
Atenuacioacute natural
monitoritzada
Bioaugmentacioacute Fase
2
Pregunta 1a Pregunta 2a
La poblacioacute bacteriana a lrsquoaquumliacutefer
eacutes suficient per completar el proceacutes de descontaminacioacute de forma natural
Pregunta 3a
Fase 1
Cultius anaerobis i anagravelisi de metabogravelits
Mostreig drsquoaigua del pou amb
sediments fins
Preparacioacute dels cultius en cambra
anaerogravebia
Incubacioacute dels cultius en cambra
climatitzada
Anagravelisi de metabogravelits per
cromatografia de gasos Mostres de
laquumliacutefer +
Substrat orgagravenic (candidats per
bioestimulacioacute)
1 Nomeacutes mostra 2 + Metanol i etanol 3 + Producte comercial 4 + Lactat
Concentracioacute de cloroetens
2 Deteccioacute de lrsquoactivitat decloradora
Fase 1
La biodegradacioacute eacutes completa (etegrave)
La bioestimulacioacute eacutes efectiva
La decloracioacute meacutes ragravepida eacutes amb lactat
PCE
TCE
cis- DCE
CV Etegrave
trans- DCE
0
5
10
15
20
25
30
35
0 50 100 150 200
Co
nce
ntr
atio
n (
microM
)
Day
0
2
4
6
8
10
0 50 100 150 200
Day
Mostra aigua nomeacutes (control)
Mostra aigua + etanol metanol
Mostra aigua + producte comercial
Mostra aigua + lactat
Resultats per a un pou
Cultius anaerobis i anagravelisi de metabogravelits
Fase 1
0
5
10
15
20
25
30
35
0 50 100 150 200Day
+ TCE
0
10
20
30
40
50
60
70
0 50 100 150 200
Day
+ TCE
2 Deteccioacute de lrsquoactivitat decloradora
TCE
cis-DCE
trans-DCE
Cloruro de vinilo Etileno
CC
Cl
Cl Cl
Cl
PCE
CC
Cl
H H
Cl
CC
H
ClH
Cl
CC
Cl
H
H
H
CC
H
H H
H
CC
Cl
Cl H
Cl
Deteccioacute i identificacioacute dels bacteris i enzims responsables de la degradacioacute completa
Tegravecniques moleculars (PCR)
Fase 1
Dehalobacter Desulforomonas
Sulfurospirillum Geobacter Desulfitobacterium
Desulfitobacterium
Dehalococcoides
pceA
tceA tceA bvcA
vcrA
2 Deteccioacute de lrsquoactivitat decloradora
Clorur de
vinil
Etegrave
Ma
rca
do
r
C+
Dh
c
Pou
C-
Dh
c
Assaig in situ per BIOESTIMULACIOacute
Fase 2
Injeccioacute i monitoritzacioacute bull Injeccioacute drsquoestimulant segons
conclusions de lrsquoassaig de laboratori (Lactat comercial) en les concentracions de diseny
bull Injeccioacute de traccedilador (fluoresceiumlna)
PCE TCE
cis-DCE
trans-DCE
CV Ethene 0
5
10
15
20
25
30
-1 19 39 59 79
Co
nce
ntr
atio
n (
mg
L)
Day
Chlorinated ethenes Lactate and fermenting products
Well PZ-1
Lactate Pyruvate
Acetate Formate
Potencial Redox
0
1
2
3
4
5
-1 19 39 59 79
Co
nce
ntr
atio
n (
mg
L)
Day
0
500
1000
1500
2000
2500
-1 19 39 59 79Day
0
10000
20000
30000
40000
50000
60000
70000
-1 19 39 59 79Day
-100
0
100
200
300
400
500
-1 19 39 59 79
OR
P (
mV
)
Day
PZ2
82
Chlorinated ethenes Lactate and fermenting products
Well PZ-2
Direct injection of lactate (MW-PZ2) Monitoring Wells PZ2 PZ1 PZ3 MW6 PZ22 PZ6 and ProfA
Conclusions de la Fase 2 (assaig in situ)
Els resultats de la Fase 1 soacuten vagravelids per decidir quin tractament de bioremediacioacute seguir a la Fase 2
El lactat estimula la degradacioacute
bull Augmenta la velocitat de decloracioacute bull Proporciona acetat i hidrogen als bacteris bull Consumeix lrsquooxigen present bull Disminueix el potencial redox
Es confirma la presegravencia de bacteris dehalorespiradors autogravectons i actius
Es detecta degradacioacute de PCE i transformacioacute a compostos menys clorats
A partir dels resultats obtinguts durant les dues fases es dissenyaragrave i es proposaragrave lrsquoexecucioacute drsquoun proceacutes de bioremediacioacute anaerogravebia estimulada aplicant la metodologia establerta
84
Gragravecies
Grup de recerca BioremUAB (teresavicentuabcat)
101
1-ep
oxyC
BZ
2-Hyd
roxy
CBZ
Cipro
floxa
cin
50
100
150
200
250
Inicial
15 min
6 h
1 d
2 d
5 d
8 d
Cef
alex
in
Ibup
rofe
n
Aceta
minop
hen
Azitro
micin
1
2
3
4
Ketop
rofe
n
Propr
anolol
Cita
lopr
am
Car
bamaz
epine
Acridon
e
Con
cen
tracioacute
(micro
g L
-1)
000
003
006
009
012
RESULTADOS AGUAS RESIDUALES URBANAS (Vila Universitaria de la UAB)
Tratamiento no esteril en batch
Eliminacioacuten completa del 70 de los faacutermacos detectados
Inicial
15 min
6 h
1 d
2 d
5 d
8 d
TRATAMIENTO DE EFLUENTES
Comparacioacuten de la eliminacioacuten de los faacutermacos por el
hongo versus lodos activados (bibliografia)
Grup Fagravermac Concentracioacute
(microg L-1)
Eliminacioacute estegraveril
()
Eliminacioacute no estegraveril
()
Eliminacioacute per llots activats
() Analgegravesics Acetaminofen 387 100 100 82-99
Ibuprofen 1261 100 100 82-99 Ketoprofen lt048 35 100 lt50 Codeina 002 100 - lt82 Antibiogravetics Azitromicin 431 - 100 lt40
Ciprofloxacin 8471 - 35 50-96 (adsorcioacute) Cefalexin 059 - -51 96 β-blockers Propanolol 006 - 100 59-70 Psiquiatrics Carbamazepina 07 -37 Augmenta lt20 Augmenta
1011- epoxy CBZ 755 100 79 - 2-Hydroxy CBZ 1638 46 100 -
Acridone 101 100 Augmenta - Citalopram 01 100 100 -
RESULTADOS AGUAS RESIDUALES URBANAS
TRATAMIENTO DE EFLUENTES
Porcentajes de eliminacioacuten superiores en el tratamiento por hongos
Problema cuantificacioacuten inicial de carbamazepina conjugacioacuten
Ace
tam
inop
hen
Ibup
rofen
Ket
opro
fen
Nap
roxe
n
Salicylic a
cid
Cod
eine
Phe
nazo
ne
Dex
amet
haso
ne
Diclofena
c
Piro
xica
m
Co
nce
ntr
atio
n (
microg
L-1
)
00
05
10
15
20
25
30
500
1000
1500
Initial
30 min
5 h
1 d
2 d
5 d
8 d
50
Tratamiento no esteacuteril Analgeacutesicos
RESULTADOS AGUAS RESIDUALES DE HOSPITAL
TRATAMIENTO DE EFLUENTES
46
Cipro
floxa
cin
Oflo
xacin
Clarit
hrom
ycin
Sulfam
etho
xazo
le
Azith
rom
ycin
Met
ronida
zole
Met
ronida
zole-O
H
Trim
etho
prim
Dim
etrid
azole
Ron
idaz
ole
Co
nce
ntr
atio
n (
microg
L-1
)
00
05
10
15
20
25
30
35
40
100
150
200
250
Initial
30 min
5 h
1 d
2 d
5 d
8 d
RESULTADOS AGUAS RESIDUALES DE HOSPITAL
Tratamiento no esteacuteril Antibioacuteticos
TRATAMIENTO DE EFLUENTES
101
1-ep
oxy
CBZ
2-Hyd
roxy
CBZ
Car
bam
azep
ine
Acr
idon
e
Lora
zepa
m
Cita
lopr
am
Ven
lafaxine
Pra
vast
atin
Olanz
apine
Ser
tralin
e
Fluox
etine
Par
oxet
ine
Co
nce
ntr
atio
n (
microg
L-1
)
000
025
050
075
100
400800
120016002000
Initial
30 min
5 h
1 d
2 d
5 d
8 d
RESULTADOS AGUAS RESIDUALES DE HOSPITAL
Tratamiento no esteacuteril Faacutermacos de uso psiquiaacutetrico
TRATAMIENTO DE EFLUENTES
Ben
zotri
azole
OP2E
O
Eth
ylpa
rabe
n
Pro
pylpar
aben
BPA
OP
Con
cen
tration
(micro
g L
-1)
0
2
4
6
8
10
20
30
40
50
60
RESULTADOS AGUAS RESIDUALES DE HOSPITAL
Tratamiento no esteacuteril Compuestos disruptores endocrinos
70 eliminacioacute
TRATAMIENTO DE EFLUENTES
Famiacutelia faacutermacos Tratamiento esteacuteril Tratamiento no esteacuteril
Carga inicial (microg)
Eliminacioacuten ()
Carga inicial (microg)
Eliminacioacute ()
Analgegravesics 1475 180 993 1511 179 988 Antibiogravetics 569 69 861 239 28 908 Cafeiumlna 757 92 79 1490 177 384 EDC 124 15 813 704 84 744 Iopromida 1046 128 755 4197 498 340 Altres fagravermacs 557 68 862 177 21 863 Psiquiagravetrics 3658 447 937 108 13 954 Cantidad total 8185 100 832 8427 100 533
Tratamiento adecuado para degradar faacutermacos en efluents de hospital
Siguiente objetivo Tratamiento en continuo de efluentes
RESULTADOS AGUAS RESIDUALES DE HOSPITAL
TRATAMIENTO DE EFLUENTES
Fungal inoculated (I)
34 Non-sterile continuous treatments of ROC and VHW
Non-inoculated (NI)
Non-sterile continuous
treatments of real effluents
VHW treatment
(
) Glucose concentration
(
) COD
(
) Laccase activity
(darr) Fungal biomass partial renovation
(mdash) Glucose addition rate
2 HRT studied
Decrease in laccase activity even with partial biomass renovation
Fungal inoculated (I)
Casas et al 2013 Env Technol 34 113
Glucose 026 g g DCW d
Ammonium 12 mg g DCW d
No glucose accumulation
Need for nutrients
Previous studies in synthetic
media and sterile conditions
CRT
Blaacutenquez et al 2006 Water Res 40 1650
CRT 21 days
13 biomass renovation every 7 days
CRT of 15 days
34 Non-sterile continuous treatments of ROC and VHW
Marina Badia Fabregat December 5th 2014 PhD Thesis
Que es lo que sucede
Se muere el hongo aunque estamos renovando la
biomasa no hay suficiente hongo
No hay degradacioacuten
52
Marina Badia Fabregat December 5th 2014 PhD Thesis
VHW treatment (2)
34 Non-sterile continuous treatments of ROC and VHW
NH4+ addition
PhACs removal
Fungal inoculated (I)
Non-inoculated (NI)
(
) Wastewater (Influent)
(
) Reactor effluent
The analyses have
been performed by
34 Non-sterile continuous treatments of ROC and VHW
Microbial community assessment (DGGE)
Marina Badia Fabregat December 5th 2014 PhD Thesis
Time
34 Non-sterile continuous treatments of ROC and VHW
Trametes versicolor
Candida spp
Fusarium solani
Unknown
T versicolor survived until the end of the treatment
laccase activity is not a good indicator
ESCENARIOS DE GESTIOacuteN DE EFLUENTES DE HOSPITAL
EDAR
No eliminacioacuten
de faacutermacos
Dilucioacuten en
el efluente
urbano
Aguas
urbanas
Fong
No eliminacioacuten
de DQO
Hongo Aguas
urbanas
EDAR
HOSPITAL
Srsquoha comprovat la capacitat de T versicolor per degradar fagravermacs
Badiacutea-Fabregat et al 2014 Rodriacuteguez-Rodriacuteguez et al 2014 Cruz-Moratoacute et al 2013
Tractament en continu drsquoHWW amb T versicolor en reactor
Inconvenients al tractament drsquo
aiguumles drsquohospitals reals
- Necessitat drsquoaddicionar nutrients - Competegravencia amb bacteris
Possibles solucions Estrategravegies
- Pretractament de lrsquoefluent - Altres configuracions de reactors - Canvi en la font de carboni
Posada a punt del sistema TRH Relacioacute QRQL
Tractament en continu drsquoHWW amb T versicolor en reactor
Alternativa filtre percolador amb T versicolor pre-crescut sobre fusta
1 2 3
4
5
6
7
1 Tanc drsquoalimentacioacute 2 Tanc de mescla 3 Tanc drsquoeluents de
sortida 4 Bomba de recirculacioacute 5 Bioreactor 6 Entrada drsquoaire 7 Controlador de pH
TRH 3d
QL
QR
QL
Tractament en continu drsquoHWW amb T versicolor en reactor
Alternativa filtre percolador amb T versicolor pre-crescut sobre fusta
Desenvolupament processos
Efluent hospital
real (HWW)
Aiguumles residuals urbanes
(UWW)
Trametes versicolor
T versicolor crescut sobre fusta
Filtre percolador amb T versicolor crescut sobre fusta
Microalgues Degradacioacute a
escala Erlenmeyer Fotobioreactor FBR
Degradacioacute drsquohormones i fagravermacs per microalgues
bull Degradacioacute drsquohormones del digestat drsquoun DA dopat amb E2 i EE2 amb les algues S capricornutum i C reinhardtii creixement i degradacioacute
No efecte togravexic de les hormones sobre les algues
Utilitzacioacute de digestat de llots per creixer
S capricornutum
S capricornutum
Selenastrum
capricornutum
Chlamydomonas
reinhardtii
E2 () EE2 () E2 () EE2 ()
24h 7d 24
h
7d 24h 7d 24
h
7d
B 47 88 30 60 89 100 26 100
C 2 46 0 41 27 86 6 71
G 91 100 27 95 98 100 28 76
Degradacioacute drsquohormones i fagravermacs per microalgues
bull Identificacioacute productes de degradacioacute drsquoE2 i EE2
bull Es detecten diferents productes de degradacioacute drsquoE2 i EE2 bull Majoritagraveriament productes de fotodegradacioacute bull Alguns directament relacionats amb la biodegradacioacute per part de les algues
E2 TP1 EE2 TP2
OH
HO
O
OH
HO
OH
Toilet sewage
1st settler (1m3)
2nd settler (1m3)
Wastewater pump
Wastewater PBR inlet
1
2
3
4
5
Algaebacteria consortia
Fotobioreactor de tractament
drsquo UrbanWW despres de
decantacioacute
Volum 1000L
Semiobert
Tubs plastic transparent
Tractament drsquoUrbanWW i eliminacioacute de PhACs en FBR
100L aigua del llac
Can Borrell Lake (StCugat)
900L U WW
Plagrave drsquooperacioacute del FBR
Tractament drsquoUWW i eliminacioacute de PhACs en FBR
Estat Estacionari - PhACs - Biodiversitat
303 mgL
265 mgL
155 mgL
Irradiacioacute solar darr Temperatura darr
TSSdarr Biomassa
pH augmenta amb lrsquoactivitat fotosintegravetica (consum CO2)
pH disminueix a la nit amb la respiracioacute
Tractament drsquoUWW i eliminacioacute de PhACs en FBR
pH
Entrada - COD=365 mgL - N-NH4
+=79 mgL - PT=17 mgL
COD N-NH4
+
PT
Paragravemetre Periacuteode I Periacuteode II Periacuteode III
DQO () 83 61 41
N-NH4+ () 86 99 80
PT () 54 89 75
Eliminacioacute de nutrients
Tractament drsquoUWW i eliminacioacute de PhACs en FBR
67
Napro
xen
Ibupro
fen
Aceta
min
ophen
Salic
ylic
acid
Keto
pro
fen
Azithro
myc
in
Cip
rofloxacin
Ofloxacin
Ery
thro
myc
in
Hyd
rochlo
roth
iazid
e
Furo
sem
ide
Codein
e
Lora
zepam
Ate
nolo
l
Dilt
iazem
Alp
razola
m
Paro
xetine
Co
nce
ntr
atio
n (
ngL
)
0
2000
4000
6000
8000
10000
12000
24000
30000
36000
42000
48000
54000
60000
Outlet
Inlet
Napro
xe
n
Ibupro
fen
Ace
tam
inophen
Salic
ylic
acid
Keto
pro
fen
Azithro
myc
in
Cip
rofloxa
cin
Ofloxa
cin
Ery
thro
myc
in
Hyd
roch
loro
thia
zid
e
Furo
se
mid
e
Codein
e
Lora
zepam
Ate
nolo
l
Dilt
iazem
Alp
razola
m
Paro
xe
tine
Concentr
ation (
ngL
)
0
2000
4000
6000
8000
10000
12000
24000
30000
36000
42000
48000
54000
60000
Outlet
Inlet
Antiinflamatoris Eliminacioacute gt85
Antibiogravetics Eliminacioacute gt 67
Antidepressius Eliminacioacute gt87
β-bloquejants Eliminacioacute gt86
Altres (ngL) Diuregravetics gt44 Bloquejants de canal lent gt72
Concentratioacute PhACs entrada
Concentratioacute PhACs sortida
TRH=8 d Estat estacionari
TRH=12 d Estat estacionari
48-54 μgL
24-54 μgL
4-10 μgL
2-4 μgL
4-6 μgL
ngL
ngL
8-10 μgL
4-10 μgL
ngL
ngL
PhACs
Tractament drsquoUWW i
eliminacioacute de PhACs en FBR
Valoritzacioacute de biomassa algal mitjanccedilant pretractament enzimagravetic i DA
Digestion time (days)
0 10 20 30 40 50
Meth
ane
yie
ld (
mL C
H4g
VS
)
0
50
100
150
200
250
Time (d) vs Microalgal control
Time (d) vs T control
Time (d) vs Cellulase
Time (d) vs Mix
Mix enzimagravetic Celmiddotlulasa
Biomassa microalgal + Control
Mix enzimagravetic 217 mL CH4g VS
Celmiddotlulasa 203 mL CH4g VS
Microalgues 188 mL CH4g VS
Mix enzimagravetic millora la produccioacute de metagrave
Brou fuacutengic + microalgues Control de brou fuacutengic
Lacasa + microalgues biomassa microalgal Control de lacasa
Brou fuacutengic 210 mL CH4
Lacasa 40 mL CH4
Produccioacute de biogas amb enzims no especiacutefics
Microalgues 38 mL CH4
Produccioacute de biogas amb enzims especiacutefics
Brou fuacutengic millora la produccioacute de metagrave
Projecte de colmiddotlaboracioacute entre el Consorci per a la Gestioacute de Residus del Valles Oriental i el grup de recerca Biorem UAB (2014SGR476) dins del
marc del programa de Doctorats Industrials de la Generalitat de Catalunya
Bioremediacioacute ldquoin siturdquo drsquoaquumliacutefers contaminats per compostos
organoclorats
Projecte de colmiddotlaboracioacute entre Litoclean i el grup de recerca Biorem UAB (2014SGR476) dins del marc del programa de Doctorats
Industrials de la Generalitat de Catalunya
Decloracioacute drsquoorganoclorats mitjanccedilant bacteris dehalorespiradors
1 Tecnologia consolidada amb centenars de casos drsquoaplicacioacute amb egravexit 2 Transformacioacute de productes organoclorats togravexics a innocus 3 Compatible amb altres megravetodes de remediacioacute 4 Disminucioacute del temps de remediacioacute de lrsquoaquumliacutefer i costos associats 5 Tecnologia meacutes econogravemica que tractaments fisico-quiacutemics 6 Potencialment pot eliminar els cloroalcans a concentracions le 0005 mgL 7 Percepcioacute social
PRINCIPALS AVANTATGES BIOREMEDIACIOacute
o Marc del projecte
Aplicacioacute de metodologies de Bioremediacioacute per via anaerogravebia en tres
emplaccedilaments afectats per la presencia de compostos organoclorats Cada un drsquoaquests tres emplaccedilaments constaragrave de les seguumlents fases
bull Fase 1 anagravelisis al laboratori a) Caracteritzacioacute de lrsquoemplaccedilament b) Assaig de laboratori Microcosmos
bull Fase 2 assaig in-situ
o Fase drsquoimplantacioacute A partir dels resultats obtinguts aplicacioacute de metodologia a lrsquoemplaccedilament estudiat per part de Litoclean
PCE TCE cis DCE
Caracteriacutestiques de lrsquoemplaccedilament
bull Emplaccedilament contaminat per un abocament controlat i finit de Percloretilegrave (PCE) en una parcelmiddotla amb activitat industrial
bull Respiren compostos orgagravenics clorats i els transformen a molegravecules menys clorades
bull Anaerobis estrictes bull Es poden trobar als aquumliacutefers contaminats bull El grup Biorem UAB (2014SGR476) disposa de diferents liacutenies de cultius de
bacteris decloradors amb capacitat per detoxificar un ampli ventall drsquoorganoclorats
bull Trueba-Santiso et al 2017 Sci
Total Environ 581-582 pp 640-
648
bull Mortan et al 2017 J Hazard
Mat In press
Dhg Dehalogenimonas
Dhc Dehalococcoides
Dhb Dehalobacterium
Diclorometagrave Agravecid acegravetic Agravecid fogravermic
+ Dhb
C C
H
H
H
H
Etegrave
C C
Cl
H
Cl
H
C C
H
Cl
Cl
H
C C
H
H
H
Cl
cis- i trans- DCE VC
Dhc Dhc
Dhc
C C
Cl
Cl
Cl
H
TCE
C C
C lC l
C l C l
P C E
Dhc
PCE
C
Cl
Cl
C
Cl
Cl
H H C
Cl
Cl
C
Cl
H
H H
1122-TeCA 112-TCA
Dhg Dhg
Abiogravetic
CC
HCl
HCl
HH
12-DCA
Dhg
12-DCA
Bacteris dehalorespiradors
Les poblacions bacterianes
autogravectones poden transformar els
contaminants fins a compostos innocus
Les condicions drsquoaquests aquumliacutefers soacuten adequades per
eliminar els compostos
organoclorats amb bacteris
dehalorespiradors
1 Anagravelisi dels paragravemetres
de camp
Bioestimulacioacute
2 Deteccioacute de lrsquoactivitat
decloradora
Atenuacioacute natural
monitoritzada
Bioaugmentacioacute Fase
2
Pregunta 1a Pregunta 2a
La poblacioacute bacteriana a lrsquoaquumliacutefer
eacutes suficient per completar el proceacutes de descontaminacioacute de forma natural
Pregunta 3a
Fase 1
Cultius anaerobis i anagravelisi de metabogravelits
Mostreig drsquoaigua del pou amb
sediments fins
Preparacioacute dels cultius en cambra
anaerogravebia
Incubacioacute dels cultius en cambra
climatitzada
Anagravelisi de metabogravelits per
cromatografia de gasos Mostres de
laquumliacutefer +
Substrat orgagravenic (candidats per
bioestimulacioacute)
1 Nomeacutes mostra 2 + Metanol i etanol 3 + Producte comercial 4 + Lactat
Concentracioacute de cloroetens
2 Deteccioacute de lrsquoactivitat decloradora
Fase 1
La biodegradacioacute eacutes completa (etegrave)
La bioestimulacioacute eacutes efectiva
La decloracioacute meacutes ragravepida eacutes amb lactat
PCE
TCE
cis- DCE
CV Etegrave
trans- DCE
0
5
10
15
20
25
30
35
0 50 100 150 200
Co
nce
ntr
atio
n (
microM
)
Day
0
2
4
6
8
10
0 50 100 150 200
Day
Mostra aigua nomeacutes (control)
Mostra aigua + etanol metanol
Mostra aigua + producte comercial
Mostra aigua + lactat
Resultats per a un pou
Cultius anaerobis i anagravelisi de metabogravelits
Fase 1
0
5
10
15
20
25
30
35
0 50 100 150 200Day
+ TCE
0
10
20
30
40
50
60
70
0 50 100 150 200
Day
+ TCE
2 Deteccioacute de lrsquoactivitat decloradora
TCE
cis-DCE
trans-DCE
Cloruro de vinilo Etileno
CC
Cl
Cl Cl
Cl
PCE
CC
Cl
H H
Cl
CC
H
ClH
Cl
CC
Cl
H
H
H
CC
H
H H
H
CC
Cl
Cl H
Cl
Deteccioacute i identificacioacute dels bacteris i enzims responsables de la degradacioacute completa
Tegravecniques moleculars (PCR)
Fase 1
Dehalobacter Desulforomonas
Sulfurospirillum Geobacter Desulfitobacterium
Desulfitobacterium
Dehalococcoides
pceA
tceA tceA bvcA
vcrA
2 Deteccioacute de lrsquoactivitat decloradora
Clorur de
vinil
Etegrave
Ma
rca
do
r
C+
Dh
c
Pou
C-
Dh
c
Assaig in situ per BIOESTIMULACIOacute
Fase 2
Injeccioacute i monitoritzacioacute bull Injeccioacute drsquoestimulant segons
conclusions de lrsquoassaig de laboratori (Lactat comercial) en les concentracions de diseny
bull Injeccioacute de traccedilador (fluoresceiumlna)
PCE TCE
cis-DCE
trans-DCE
CV Ethene 0
5
10
15
20
25
30
-1 19 39 59 79
Co
nce
ntr
atio
n (
mg
L)
Day
Chlorinated ethenes Lactate and fermenting products
Well PZ-1
Lactate Pyruvate
Acetate Formate
Potencial Redox
0
1
2
3
4
5
-1 19 39 59 79
Co
nce
ntr
atio
n (
mg
L)
Day
0
500
1000
1500
2000
2500
-1 19 39 59 79Day
0
10000
20000
30000
40000
50000
60000
70000
-1 19 39 59 79Day
-100
0
100
200
300
400
500
-1 19 39 59 79
OR
P (
mV
)
Day
PZ2
82
Chlorinated ethenes Lactate and fermenting products
Well PZ-2
Direct injection of lactate (MW-PZ2) Monitoring Wells PZ2 PZ1 PZ3 MW6 PZ22 PZ6 and ProfA
Conclusions de la Fase 2 (assaig in situ)
Els resultats de la Fase 1 soacuten vagravelids per decidir quin tractament de bioremediacioacute seguir a la Fase 2
El lactat estimula la degradacioacute
bull Augmenta la velocitat de decloracioacute bull Proporciona acetat i hidrogen als bacteris bull Consumeix lrsquooxigen present bull Disminueix el potencial redox
Es confirma la presegravencia de bacteris dehalorespiradors autogravectons i actius
Es detecta degradacioacute de PCE i transformacioacute a compostos menys clorats
A partir dels resultats obtinguts durant les dues fases es dissenyaragrave i es proposaragrave lrsquoexecucioacute drsquoun proceacutes de bioremediacioacute anaerogravebia estimulada aplicant la metodologia establerta
84
Gragravecies
Grup de recerca BioremUAB (teresavicentuabcat)
Comparacioacuten de la eliminacioacuten de los faacutermacos por el
hongo versus lodos activados (bibliografia)
Grup Fagravermac Concentracioacute
(microg L-1)
Eliminacioacute estegraveril
()
Eliminacioacute no estegraveril
()
Eliminacioacute per llots activats
() Analgegravesics Acetaminofen 387 100 100 82-99
Ibuprofen 1261 100 100 82-99 Ketoprofen lt048 35 100 lt50 Codeina 002 100 - lt82 Antibiogravetics Azitromicin 431 - 100 lt40
Ciprofloxacin 8471 - 35 50-96 (adsorcioacute) Cefalexin 059 - -51 96 β-blockers Propanolol 006 - 100 59-70 Psiquiatrics Carbamazepina 07 -37 Augmenta lt20 Augmenta
1011- epoxy CBZ 755 100 79 - 2-Hydroxy CBZ 1638 46 100 -
Acridone 101 100 Augmenta - Citalopram 01 100 100 -
RESULTADOS AGUAS RESIDUALES URBANAS
TRATAMIENTO DE EFLUENTES
Porcentajes de eliminacioacuten superiores en el tratamiento por hongos
Problema cuantificacioacuten inicial de carbamazepina conjugacioacuten
Ace
tam
inop
hen
Ibup
rofen
Ket
opro
fen
Nap
roxe
n
Salicylic a
cid
Cod
eine
Phe
nazo
ne
Dex
amet
haso
ne
Diclofena
c
Piro
xica
m
Co
nce
ntr
atio
n (
microg
L-1
)
00
05
10
15
20
25
30
500
1000
1500
Initial
30 min
5 h
1 d
2 d
5 d
8 d
50
Tratamiento no esteacuteril Analgeacutesicos
RESULTADOS AGUAS RESIDUALES DE HOSPITAL
TRATAMIENTO DE EFLUENTES
46
Cipro
floxa
cin
Oflo
xacin
Clarit
hrom
ycin
Sulfam
etho
xazo
le
Azith
rom
ycin
Met
ronida
zole
Met
ronida
zole-O
H
Trim
etho
prim
Dim
etrid
azole
Ron
idaz
ole
Co
nce
ntr
atio
n (
microg
L-1
)
00
05
10
15
20
25
30
35
40
100
150
200
250
Initial
30 min
5 h
1 d
2 d
5 d
8 d
RESULTADOS AGUAS RESIDUALES DE HOSPITAL
Tratamiento no esteacuteril Antibioacuteticos
TRATAMIENTO DE EFLUENTES
101
1-ep
oxy
CBZ
2-Hyd
roxy
CBZ
Car
bam
azep
ine
Acr
idon
e
Lora
zepa
m
Cita
lopr
am
Ven
lafaxine
Pra
vast
atin
Olanz
apine
Ser
tralin
e
Fluox
etine
Par
oxet
ine
Co
nce
ntr
atio
n (
microg
L-1
)
000
025
050
075
100
400800
120016002000
Initial
30 min
5 h
1 d
2 d
5 d
8 d
RESULTADOS AGUAS RESIDUALES DE HOSPITAL
Tratamiento no esteacuteril Faacutermacos de uso psiquiaacutetrico
TRATAMIENTO DE EFLUENTES
Ben
zotri
azole
OP2E
O
Eth
ylpa
rabe
n
Pro
pylpar
aben
BPA
OP
Con
cen
tration
(micro
g L
-1)
0
2
4
6
8
10
20
30
40
50
60
RESULTADOS AGUAS RESIDUALES DE HOSPITAL
Tratamiento no esteacuteril Compuestos disruptores endocrinos
70 eliminacioacute
TRATAMIENTO DE EFLUENTES
Famiacutelia faacutermacos Tratamiento esteacuteril Tratamiento no esteacuteril
Carga inicial (microg)
Eliminacioacuten ()
Carga inicial (microg)
Eliminacioacute ()
Analgegravesics 1475 180 993 1511 179 988 Antibiogravetics 569 69 861 239 28 908 Cafeiumlna 757 92 79 1490 177 384 EDC 124 15 813 704 84 744 Iopromida 1046 128 755 4197 498 340 Altres fagravermacs 557 68 862 177 21 863 Psiquiagravetrics 3658 447 937 108 13 954 Cantidad total 8185 100 832 8427 100 533
Tratamiento adecuado para degradar faacutermacos en efluents de hospital
Siguiente objetivo Tratamiento en continuo de efluentes
RESULTADOS AGUAS RESIDUALES DE HOSPITAL
TRATAMIENTO DE EFLUENTES
Fungal inoculated (I)
34 Non-sterile continuous treatments of ROC and VHW
Non-inoculated (NI)
Non-sterile continuous
treatments of real effluents
VHW treatment
(
) Glucose concentration
(
) COD
(
) Laccase activity
(darr) Fungal biomass partial renovation
(mdash) Glucose addition rate
2 HRT studied
Decrease in laccase activity even with partial biomass renovation
Fungal inoculated (I)
Casas et al 2013 Env Technol 34 113
Glucose 026 g g DCW d
Ammonium 12 mg g DCW d
No glucose accumulation
Need for nutrients
Previous studies in synthetic
media and sterile conditions
CRT
Blaacutenquez et al 2006 Water Res 40 1650
CRT 21 days
13 biomass renovation every 7 days
CRT of 15 days
34 Non-sterile continuous treatments of ROC and VHW
Marina Badia Fabregat December 5th 2014 PhD Thesis
Que es lo que sucede
Se muere el hongo aunque estamos renovando la
biomasa no hay suficiente hongo
No hay degradacioacuten
52
Marina Badia Fabregat December 5th 2014 PhD Thesis
VHW treatment (2)
34 Non-sterile continuous treatments of ROC and VHW
NH4+ addition
PhACs removal
Fungal inoculated (I)
Non-inoculated (NI)
(
) Wastewater (Influent)
(
) Reactor effluent
The analyses have
been performed by
34 Non-sterile continuous treatments of ROC and VHW
Microbial community assessment (DGGE)
Marina Badia Fabregat December 5th 2014 PhD Thesis
Time
34 Non-sterile continuous treatments of ROC and VHW
Trametes versicolor
Candida spp
Fusarium solani
Unknown
T versicolor survived until the end of the treatment
laccase activity is not a good indicator
ESCENARIOS DE GESTIOacuteN DE EFLUENTES DE HOSPITAL
EDAR
No eliminacioacuten
de faacutermacos
Dilucioacuten en
el efluente
urbano
Aguas
urbanas
Fong
No eliminacioacuten
de DQO
Hongo Aguas
urbanas
EDAR
HOSPITAL
Srsquoha comprovat la capacitat de T versicolor per degradar fagravermacs
Badiacutea-Fabregat et al 2014 Rodriacuteguez-Rodriacuteguez et al 2014 Cruz-Moratoacute et al 2013
Tractament en continu drsquoHWW amb T versicolor en reactor
Inconvenients al tractament drsquo
aiguumles drsquohospitals reals
- Necessitat drsquoaddicionar nutrients - Competegravencia amb bacteris
Possibles solucions Estrategravegies
- Pretractament de lrsquoefluent - Altres configuracions de reactors - Canvi en la font de carboni
Posada a punt del sistema TRH Relacioacute QRQL
Tractament en continu drsquoHWW amb T versicolor en reactor
Alternativa filtre percolador amb T versicolor pre-crescut sobre fusta
1 2 3
4
5
6
7
1 Tanc drsquoalimentacioacute 2 Tanc de mescla 3 Tanc drsquoeluents de
sortida 4 Bomba de recirculacioacute 5 Bioreactor 6 Entrada drsquoaire 7 Controlador de pH
TRH 3d
QL
QR
QL
Tractament en continu drsquoHWW amb T versicolor en reactor
Alternativa filtre percolador amb T versicolor pre-crescut sobre fusta
Desenvolupament processos
Efluent hospital
real (HWW)
Aiguumles residuals urbanes
(UWW)
Trametes versicolor
T versicolor crescut sobre fusta
Filtre percolador amb T versicolor crescut sobre fusta
Microalgues Degradacioacute a
escala Erlenmeyer Fotobioreactor FBR
Degradacioacute drsquohormones i fagravermacs per microalgues
bull Degradacioacute drsquohormones del digestat drsquoun DA dopat amb E2 i EE2 amb les algues S capricornutum i C reinhardtii creixement i degradacioacute
No efecte togravexic de les hormones sobre les algues
Utilitzacioacute de digestat de llots per creixer
S capricornutum
S capricornutum
Selenastrum
capricornutum
Chlamydomonas
reinhardtii
E2 () EE2 () E2 () EE2 ()
24h 7d 24
h
7d 24h 7d 24
h
7d
B 47 88 30 60 89 100 26 100
C 2 46 0 41 27 86 6 71
G 91 100 27 95 98 100 28 76
Degradacioacute drsquohormones i fagravermacs per microalgues
bull Identificacioacute productes de degradacioacute drsquoE2 i EE2
bull Es detecten diferents productes de degradacioacute drsquoE2 i EE2 bull Majoritagraveriament productes de fotodegradacioacute bull Alguns directament relacionats amb la biodegradacioacute per part de les algues
E2 TP1 EE2 TP2
OH
HO
O
OH
HO
OH
Toilet sewage
1st settler (1m3)
2nd settler (1m3)
Wastewater pump
Wastewater PBR inlet
1
2
3
4
5
Algaebacteria consortia
Fotobioreactor de tractament
drsquo UrbanWW despres de
decantacioacute
Volum 1000L
Semiobert
Tubs plastic transparent
Tractament drsquoUrbanWW i eliminacioacute de PhACs en FBR
100L aigua del llac
Can Borrell Lake (StCugat)
900L U WW
Plagrave drsquooperacioacute del FBR
Tractament drsquoUWW i eliminacioacute de PhACs en FBR
Estat Estacionari - PhACs - Biodiversitat
303 mgL
265 mgL
155 mgL
Irradiacioacute solar darr Temperatura darr
TSSdarr Biomassa
pH augmenta amb lrsquoactivitat fotosintegravetica (consum CO2)
pH disminueix a la nit amb la respiracioacute
Tractament drsquoUWW i eliminacioacute de PhACs en FBR
pH
Entrada - COD=365 mgL - N-NH4
+=79 mgL - PT=17 mgL
COD N-NH4
+
PT
Paragravemetre Periacuteode I Periacuteode II Periacuteode III
DQO () 83 61 41
N-NH4+ () 86 99 80
PT () 54 89 75
Eliminacioacute de nutrients
Tractament drsquoUWW i eliminacioacute de PhACs en FBR
67
Napro
xen
Ibupro
fen
Aceta
min
ophen
Salic
ylic
acid
Keto
pro
fen
Azithro
myc
in
Cip
rofloxacin
Ofloxacin
Ery
thro
myc
in
Hyd
rochlo
roth
iazid
e
Furo
sem
ide
Codein
e
Lora
zepam
Ate
nolo
l
Dilt
iazem
Alp
razola
m
Paro
xetine
Co
nce
ntr
atio
n (
ngL
)
0
2000
4000
6000
8000
10000
12000
24000
30000
36000
42000
48000
54000
60000
Outlet
Inlet
Napro
xe
n
Ibupro
fen
Ace
tam
inophen
Salic
ylic
acid
Keto
pro
fen
Azithro
myc
in
Cip
rofloxa
cin
Ofloxa
cin
Ery
thro
myc
in
Hyd
roch
loro
thia
zid
e
Furo
se
mid
e
Codein
e
Lora
zepam
Ate
nolo
l
Dilt
iazem
Alp
razola
m
Paro
xe
tine
Concentr
ation (
ngL
)
0
2000
4000
6000
8000
10000
12000
24000
30000
36000
42000
48000
54000
60000
Outlet
Inlet
Antiinflamatoris Eliminacioacute gt85
Antibiogravetics Eliminacioacute gt 67
Antidepressius Eliminacioacute gt87
β-bloquejants Eliminacioacute gt86
Altres (ngL) Diuregravetics gt44 Bloquejants de canal lent gt72
Concentratioacute PhACs entrada
Concentratioacute PhACs sortida
TRH=8 d Estat estacionari
TRH=12 d Estat estacionari
48-54 μgL
24-54 μgL
4-10 μgL
2-4 μgL
4-6 μgL
ngL
ngL
8-10 μgL
4-10 μgL
ngL
ngL
PhACs
Tractament drsquoUWW i
eliminacioacute de PhACs en FBR
Valoritzacioacute de biomassa algal mitjanccedilant pretractament enzimagravetic i DA
Digestion time (days)
0 10 20 30 40 50
Meth
ane
yie
ld (
mL C
H4g
VS
)
0
50
100
150
200
250
Time (d) vs Microalgal control
Time (d) vs T control
Time (d) vs Cellulase
Time (d) vs Mix
Mix enzimagravetic Celmiddotlulasa
Biomassa microalgal + Control
Mix enzimagravetic 217 mL CH4g VS
Celmiddotlulasa 203 mL CH4g VS
Microalgues 188 mL CH4g VS
Mix enzimagravetic millora la produccioacute de metagrave
Brou fuacutengic + microalgues Control de brou fuacutengic
Lacasa + microalgues biomassa microalgal Control de lacasa
Brou fuacutengic 210 mL CH4
Lacasa 40 mL CH4
Produccioacute de biogas amb enzims no especiacutefics
Microalgues 38 mL CH4
Produccioacute de biogas amb enzims especiacutefics
Brou fuacutengic millora la produccioacute de metagrave
Projecte de colmiddotlaboracioacute entre el Consorci per a la Gestioacute de Residus del Valles Oriental i el grup de recerca Biorem UAB (2014SGR476) dins del
marc del programa de Doctorats Industrials de la Generalitat de Catalunya
Bioremediacioacute ldquoin siturdquo drsquoaquumliacutefers contaminats per compostos
organoclorats
Projecte de colmiddotlaboracioacute entre Litoclean i el grup de recerca Biorem UAB (2014SGR476) dins del marc del programa de Doctorats
Industrials de la Generalitat de Catalunya
Decloracioacute drsquoorganoclorats mitjanccedilant bacteris dehalorespiradors
1 Tecnologia consolidada amb centenars de casos drsquoaplicacioacute amb egravexit 2 Transformacioacute de productes organoclorats togravexics a innocus 3 Compatible amb altres megravetodes de remediacioacute 4 Disminucioacute del temps de remediacioacute de lrsquoaquumliacutefer i costos associats 5 Tecnologia meacutes econogravemica que tractaments fisico-quiacutemics 6 Potencialment pot eliminar els cloroalcans a concentracions le 0005 mgL 7 Percepcioacute social
PRINCIPALS AVANTATGES BIOREMEDIACIOacute
o Marc del projecte
Aplicacioacute de metodologies de Bioremediacioacute per via anaerogravebia en tres
emplaccedilaments afectats per la presencia de compostos organoclorats Cada un drsquoaquests tres emplaccedilaments constaragrave de les seguumlents fases
bull Fase 1 anagravelisis al laboratori a) Caracteritzacioacute de lrsquoemplaccedilament b) Assaig de laboratori Microcosmos
bull Fase 2 assaig in-situ
o Fase drsquoimplantacioacute A partir dels resultats obtinguts aplicacioacute de metodologia a lrsquoemplaccedilament estudiat per part de Litoclean
PCE TCE cis DCE
Caracteriacutestiques de lrsquoemplaccedilament
bull Emplaccedilament contaminat per un abocament controlat i finit de Percloretilegrave (PCE) en una parcelmiddotla amb activitat industrial
bull Respiren compostos orgagravenics clorats i els transformen a molegravecules menys clorades
bull Anaerobis estrictes bull Es poden trobar als aquumliacutefers contaminats bull El grup Biorem UAB (2014SGR476) disposa de diferents liacutenies de cultius de
bacteris decloradors amb capacitat per detoxificar un ampli ventall drsquoorganoclorats
bull Trueba-Santiso et al 2017 Sci
Total Environ 581-582 pp 640-
648
bull Mortan et al 2017 J Hazard
Mat In press
Dhg Dehalogenimonas
Dhc Dehalococcoides
Dhb Dehalobacterium
Diclorometagrave Agravecid acegravetic Agravecid fogravermic
+ Dhb
C C
H
H
H
H
Etegrave
C C
Cl
H
Cl
H
C C
H
Cl
Cl
H
C C
H
H
H
Cl
cis- i trans- DCE VC
Dhc Dhc
Dhc
C C
Cl
Cl
Cl
H
TCE
C C
C lC l
C l C l
P C E
Dhc
PCE
C
Cl
Cl
C
Cl
Cl
H H C
Cl
Cl
C
Cl
H
H H
1122-TeCA 112-TCA
Dhg Dhg
Abiogravetic
CC
HCl
HCl
HH
12-DCA
Dhg
12-DCA
Bacteris dehalorespiradors
Les poblacions bacterianes
autogravectones poden transformar els
contaminants fins a compostos innocus
Les condicions drsquoaquests aquumliacutefers soacuten adequades per
eliminar els compostos
organoclorats amb bacteris
dehalorespiradors
1 Anagravelisi dels paragravemetres
de camp
Bioestimulacioacute
2 Deteccioacute de lrsquoactivitat
decloradora
Atenuacioacute natural
monitoritzada
Bioaugmentacioacute Fase
2
Pregunta 1a Pregunta 2a
La poblacioacute bacteriana a lrsquoaquumliacutefer
eacutes suficient per completar el proceacutes de descontaminacioacute de forma natural
Pregunta 3a
Fase 1
Cultius anaerobis i anagravelisi de metabogravelits
Mostreig drsquoaigua del pou amb
sediments fins
Preparacioacute dels cultius en cambra
anaerogravebia
Incubacioacute dels cultius en cambra
climatitzada
Anagravelisi de metabogravelits per
cromatografia de gasos Mostres de
laquumliacutefer +
Substrat orgagravenic (candidats per
bioestimulacioacute)
1 Nomeacutes mostra 2 + Metanol i etanol 3 + Producte comercial 4 + Lactat
Concentracioacute de cloroetens
2 Deteccioacute de lrsquoactivitat decloradora
Fase 1
La biodegradacioacute eacutes completa (etegrave)
La bioestimulacioacute eacutes efectiva
La decloracioacute meacutes ragravepida eacutes amb lactat
PCE
TCE
cis- DCE
CV Etegrave
trans- DCE
0
5
10
15
20
25
30
35
0 50 100 150 200
Co
nce
ntr
atio
n (
microM
)
Day
0
2
4
6
8
10
0 50 100 150 200
Day
Mostra aigua nomeacutes (control)
Mostra aigua + etanol metanol
Mostra aigua + producte comercial
Mostra aigua + lactat
Resultats per a un pou
Cultius anaerobis i anagravelisi de metabogravelits
Fase 1
0
5
10
15
20
25
30
35
0 50 100 150 200Day
+ TCE
0
10
20
30
40
50
60
70
0 50 100 150 200
Day
+ TCE
2 Deteccioacute de lrsquoactivitat decloradora
TCE
cis-DCE
trans-DCE
Cloruro de vinilo Etileno
CC
Cl
Cl Cl
Cl
PCE
CC
Cl
H H
Cl
CC
H
ClH
Cl
CC
Cl
H
H
H
CC
H
H H
H
CC
Cl
Cl H
Cl
Deteccioacute i identificacioacute dels bacteris i enzims responsables de la degradacioacute completa
Tegravecniques moleculars (PCR)
Fase 1
Dehalobacter Desulforomonas
Sulfurospirillum Geobacter Desulfitobacterium
Desulfitobacterium
Dehalococcoides
pceA
tceA tceA bvcA
vcrA
2 Deteccioacute de lrsquoactivitat decloradora
Clorur de
vinil
Etegrave
Ma
rca
do
r
C+
Dh
c
Pou
C-
Dh
c
Assaig in situ per BIOESTIMULACIOacute
Fase 2
Injeccioacute i monitoritzacioacute bull Injeccioacute drsquoestimulant segons
conclusions de lrsquoassaig de laboratori (Lactat comercial) en les concentracions de diseny
bull Injeccioacute de traccedilador (fluoresceiumlna)
PCE TCE
cis-DCE
trans-DCE
CV Ethene 0
5
10
15
20
25
30
-1 19 39 59 79
Co
nce
ntr
atio
n (
mg
L)
Day
Chlorinated ethenes Lactate and fermenting products
Well PZ-1
Lactate Pyruvate
Acetate Formate
Potencial Redox
0
1
2
3
4
5
-1 19 39 59 79
Co
nce
ntr
atio
n (
mg
L)
Day
0
500
1000
1500
2000
2500
-1 19 39 59 79Day
0
10000
20000
30000
40000
50000
60000
70000
-1 19 39 59 79Day
-100
0
100
200
300
400
500
-1 19 39 59 79
OR
P (
mV
)
Day
PZ2
82
Chlorinated ethenes Lactate and fermenting products
Well PZ-2
Direct injection of lactate (MW-PZ2) Monitoring Wells PZ2 PZ1 PZ3 MW6 PZ22 PZ6 and ProfA
Conclusions de la Fase 2 (assaig in situ)
Els resultats de la Fase 1 soacuten vagravelids per decidir quin tractament de bioremediacioacute seguir a la Fase 2
El lactat estimula la degradacioacute
bull Augmenta la velocitat de decloracioacute bull Proporciona acetat i hidrogen als bacteris bull Consumeix lrsquooxigen present bull Disminueix el potencial redox
Es confirma la presegravencia de bacteris dehalorespiradors autogravectons i actius
Es detecta degradacioacute de PCE i transformacioacute a compostos menys clorats
A partir dels resultats obtinguts durant les dues fases es dissenyaragrave i es proposaragrave lrsquoexecucioacute drsquoun proceacutes de bioremediacioacute anaerogravebia estimulada aplicant la metodologia establerta
84
Gragravecies
Grup de recerca BioremUAB (teresavicentuabcat)
Ace
tam
inop
hen
Ibup
rofen
Ket
opro
fen
Nap
roxe
n
Salicylic a
cid
Cod
eine
Phe
nazo
ne
Dex
amet
haso
ne
Diclofena
c
Piro
xica
m
Co
nce
ntr
atio
n (
microg
L-1
)
00
05
10
15
20
25
30
500
1000
1500
Initial
30 min
5 h
1 d
2 d
5 d
8 d
50
Tratamiento no esteacuteril Analgeacutesicos
RESULTADOS AGUAS RESIDUALES DE HOSPITAL
TRATAMIENTO DE EFLUENTES
46
Cipro
floxa
cin
Oflo
xacin
Clarit
hrom
ycin
Sulfam
etho
xazo
le
Azith
rom
ycin
Met
ronida
zole
Met
ronida
zole-O
H
Trim
etho
prim
Dim
etrid
azole
Ron
idaz
ole
Co
nce
ntr
atio
n (
microg
L-1
)
00
05
10
15
20
25
30
35
40
100
150
200
250
Initial
30 min
5 h
1 d
2 d
5 d
8 d
RESULTADOS AGUAS RESIDUALES DE HOSPITAL
Tratamiento no esteacuteril Antibioacuteticos
TRATAMIENTO DE EFLUENTES
101
1-ep
oxy
CBZ
2-Hyd
roxy
CBZ
Car
bam
azep
ine
Acr
idon
e
Lora
zepa
m
Cita
lopr
am
Ven
lafaxine
Pra
vast
atin
Olanz
apine
Ser
tralin
e
Fluox
etine
Par
oxet
ine
Co
nce
ntr
atio
n (
microg
L-1
)
000
025
050
075
100
400800
120016002000
Initial
30 min
5 h
1 d
2 d
5 d
8 d
RESULTADOS AGUAS RESIDUALES DE HOSPITAL
Tratamiento no esteacuteril Faacutermacos de uso psiquiaacutetrico
TRATAMIENTO DE EFLUENTES
Ben
zotri
azole
OP2E
O
Eth
ylpa
rabe
n
Pro
pylpar
aben
BPA
OP
Con
cen
tration
(micro
g L
-1)
0
2
4
6
8
10
20
30
40
50
60
RESULTADOS AGUAS RESIDUALES DE HOSPITAL
Tratamiento no esteacuteril Compuestos disruptores endocrinos
70 eliminacioacute
TRATAMIENTO DE EFLUENTES
Famiacutelia faacutermacos Tratamiento esteacuteril Tratamiento no esteacuteril
Carga inicial (microg)
Eliminacioacuten ()
Carga inicial (microg)
Eliminacioacute ()
Analgegravesics 1475 180 993 1511 179 988 Antibiogravetics 569 69 861 239 28 908 Cafeiumlna 757 92 79 1490 177 384 EDC 124 15 813 704 84 744 Iopromida 1046 128 755 4197 498 340 Altres fagravermacs 557 68 862 177 21 863 Psiquiagravetrics 3658 447 937 108 13 954 Cantidad total 8185 100 832 8427 100 533
Tratamiento adecuado para degradar faacutermacos en efluents de hospital
Siguiente objetivo Tratamiento en continuo de efluentes
RESULTADOS AGUAS RESIDUALES DE HOSPITAL
TRATAMIENTO DE EFLUENTES
Fungal inoculated (I)
34 Non-sterile continuous treatments of ROC and VHW
Non-inoculated (NI)
Non-sterile continuous
treatments of real effluents
VHW treatment
(
) Glucose concentration
(
) COD
(
) Laccase activity
(darr) Fungal biomass partial renovation
(mdash) Glucose addition rate
2 HRT studied
Decrease in laccase activity even with partial biomass renovation
Fungal inoculated (I)
Casas et al 2013 Env Technol 34 113
Glucose 026 g g DCW d
Ammonium 12 mg g DCW d
No glucose accumulation
Need for nutrients
Previous studies in synthetic
media and sterile conditions
CRT
Blaacutenquez et al 2006 Water Res 40 1650
CRT 21 days
13 biomass renovation every 7 days
CRT of 15 days
34 Non-sterile continuous treatments of ROC and VHW
Marina Badia Fabregat December 5th 2014 PhD Thesis
Que es lo que sucede
Se muere el hongo aunque estamos renovando la
biomasa no hay suficiente hongo
No hay degradacioacuten
52
Marina Badia Fabregat December 5th 2014 PhD Thesis
VHW treatment (2)
34 Non-sterile continuous treatments of ROC and VHW
NH4+ addition
PhACs removal
Fungal inoculated (I)
Non-inoculated (NI)
(
) Wastewater (Influent)
(
) Reactor effluent
The analyses have
been performed by
34 Non-sterile continuous treatments of ROC and VHW
Microbial community assessment (DGGE)
Marina Badia Fabregat December 5th 2014 PhD Thesis
Time
34 Non-sterile continuous treatments of ROC and VHW
Trametes versicolor
Candida spp
Fusarium solani
Unknown
T versicolor survived until the end of the treatment
laccase activity is not a good indicator
ESCENARIOS DE GESTIOacuteN DE EFLUENTES DE HOSPITAL
EDAR
No eliminacioacuten
de faacutermacos
Dilucioacuten en
el efluente
urbano
Aguas
urbanas
Fong
No eliminacioacuten
de DQO
Hongo Aguas
urbanas
EDAR
HOSPITAL
Srsquoha comprovat la capacitat de T versicolor per degradar fagravermacs
Badiacutea-Fabregat et al 2014 Rodriacuteguez-Rodriacuteguez et al 2014 Cruz-Moratoacute et al 2013
Tractament en continu drsquoHWW amb T versicolor en reactor
Inconvenients al tractament drsquo
aiguumles drsquohospitals reals
- Necessitat drsquoaddicionar nutrients - Competegravencia amb bacteris
Possibles solucions Estrategravegies
- Pretractament de lrsquoefluent - Altres configuracions de reactors - Canvi en la font de carboni
Posada a punt del sistema TRH Relacioacute QRQL
Tractament en continu drsquoHWW amb T versicolor en reactor
Alternativa filtre percolador amb T versicolor pre-crescut sobre fusta
1 2 3
4
5
6
7
1 Tanc drsquoalimentacioacute 2 Tanc de mescla 3 Tanc drsquoeluents de
sortida 4 Bomba de recirculacioacute 5 Bioreactor 6 Entrada drsquoaire 7 Controlador de pH
TRH 3d
QL
QR
QL
Tractament en continu drsquoHWW amb T versicolor en reactor
Alternativa filtre percolador amb T versicolor pre-crescut sobre fusta
Desenvolupament processos
Efluent hospital
real (HWW)
Aiguumles residuals urbanes
(UWW)
Trametes versicolor
T versicolor crescut sobre fusta
Filtre percolador amb T versicolor crescut sobre fusta
Microalgues Degradacioacute a
escala Erlenmeyer Fotobioreactor FBR
Degradacioacute drsquohormones i fagravermacs per microalgues
bull Degradacioacute drsquohormones del digestat drsquoun DA dopat amb E2 i EE2 amb les algues S capricornutum i C reinhardtii creixement i degradacioacute
No efecte togravexic de les hormones sobre les algues
Utilitzacioacute de digestat de llots per creixer
S capricornutum
S capricornutum
Selenastrum
capricornutum
Chlamydomonas
reinhardtii
E2 () EE2 () E2 () EE2 ()
24h 7d 24
h
7d 24h 7d 24
h
7d
B 47 88 30 60 89 100 26 100
C 2 46 0 41 27 86 6 71
G 91 100 27 95 98 100 28 76
Degradacioacute drsquohormones i fagravermacs per microalgues
bull Identificacioacute productes de degradacioacute drsquoE2 i EE2
bull Es detecten diferents productes de degradacioacute drsquoE2 i EE2 bull Majoritagraveriament productes de fotodegradacioacute bull Alguns directament relacionats amb la biodegradacioacute per part de les algues
E2 TP1 EE2 TP2
OH
HO
O
OH
HO
OH
Toilet sewage
1st settler (1m3)
2nd settler (1m3)
Wastewater pump
Wastewater PBR inlet
1
2
3
4
5
Algaebacteria consortia
Fotobioreactor de tractament
drsquo UrbanWW despres de
decantacioacute
Volum 1000L
Semiobert
Tubs plastic transparent
Tractament drsquoUrbanWW i eliminacioacute de PhACs en FBR
100L aigua del llac
Can Borrell Lake (StCugat)
900L U WW
Plagrave drsquooperacioacute del FBR
Tractament drsquoUWW i eliminacioacute de PhACs en FBR
Estat Estacionari - PhACs - Biodiversitat
303 mgL
265 mgL
155 mgL
Irradiacioacute solar darr Temperatura darr
TSSdarr Biomassa
pH augmenta amb lrsquoactivitat fotosintegravetica (consum CO2)
pH disminueix a la nit amb la respiracioacute
Tractament drsquoUWW i eliminacioacute de PhACs en FBR
pH
Entrada - COD=365 mgL - N-NH4
+=79 mgL - PT=17 mgL
COD N-NH4
+
PT
Paragravemetre Periacuteode I Periacuteode II Periacuteode III
DQO () 83 61 41
N-NH4+ () 86 99 80
PT () 54 89 75
Eliminacioacute de nutrients
Tractament drsquoUWW i eliminacioacute de PhACs en FBR
67
Napro
xen
Ibupro
fen
Aceta
min
ophen
Salic
ylic
acid
Keto
pro
fen
Azithro
myc
in
Cip
rofloxacin
Ofloxacin
Ery
thro
myc
in
Hyd
rochlo
roth
iazid
e
Furo
sem
ide
Codein
e
Lora
zepam
Ate
nolo
l
Dilt
iazem
Alp
razola
m
Paro
xetine
Co
nce
ntr
atio
n (
ngL
)
0
2000
4000
6000
8000
10000
12000
24000
30000
36000
42000
48000
54000
60000
Outlet
Inlet
Napro
xe
n
Ibupro
fen
Ace
tam
inophen
Salic
ylic
acid
Keto
pro
fen
Azithro
myc
in
Cip
rofloxa
cin
Ofloxa
cin
Ery
thro
myc
in
Hyd
roch
loro
thia
zid
e
Furo
se
mid
e
Codein
e
Lora
zepam
Ate
nolo
l
Dilt
iazem
Alp
razola
m
Paro
xe
tine
Concentr
ation (
ngL
)
0
2000
4000
6000
8000
10000
12000
24000
30000
36000
42000
48000
54000
60000
Outlet
Inlet
Antiinflamatoris Eliminacioacute gt85
Antibiogravetics Eliminacioacute gt 67
Antidepressius Eliminacioacute gt87
β-bloquejants Eliminacioacute gt86
Altres (ngL) Diuregravetics gt44 Bloquejants de canal lent gt72
Concentratioacute PhACs entrada
Concentratioacute PhACs sortida
TRH=8 d Estat estacionari
TRH=12 d Estat estacionari
48-54 μgL
24-54 μgL
4-10 μgL
2-4 μgL
4-6 μgL
ngL
ngL
8-10 μgL
4-10 μgL
ngL
ngL
PhACs
Tractament drsquoUWW i
eliminacioacute de PhACs en FBR
Valoritzacioacute de biomassa algal mitjanccedilant pretractament enzimagravetic i DA
Digestion time (days)
0 10 20 30 40 50
Meth
ane
yie
ld (
mL C
H4g
VS
)
0
50
100
150
200
250
Time (d) vs Microalgal control
Time (d) vs T control
Time (d) vs Cellulase
Time (d) vs Mix
Mix enzimagravetic Celmiddotlulasa
Biomassa microalgal + Control
Mix enzimagravetic 217 mL CH4g VS
Celmiddotlulasa 203 mL CH4g VS
Microalgues 188 mL CH4g VS
Mix enzimagravetic millora la produccioacute de metagrave
Brou fuacutengic + microalgues Control de brou fuacutengic
Lacasa + microalgues biomassa microalgal Control de lacasa
Brou fuacutengic 210 mL CH4
Lacasa 40 mL CH4
Produccioacute de biogas amb enzims no especiacutefics
Microalgues 38 mL CH4
Produccioacute de biogas amb enzims especiacutefics
Brou fuacutengic millora la produccioacute de metagrave
Projecte de colmiddotlaboracioacute entre el Consorci per a la Gestioacute de Residus del Valles Oriental i el grup de recerca Biorem UAB (2014SGR476) dins del
marc del programa de Doctorats Industrials de la Generalitat de Catalunya
Bioremediacioacute ldquoin siturdquo drsquoaquumliacutefers contaminats per compostos
organoclorats
Projecte de colmiddotlaboracioacute entre Litoclean i el grup de recerca Biorem UAB (2014SGR476) dins del marc del programa de Doctorats
Industrials de la Generalitat de Catalunya
Decloracioacute drsquoorganoclorats mitjanccedilant bacteris dehalorespiradors
1 Tecnologia consolidada amb centenars de casos drsquoaplicacioacute amb egravexit 2 Transformacioacute de productes organoclorats togravexics a innocus 3 Compatible amb altres megravetodes de remediacioacute 4 Disminucioacute del temps de remediacioacute de lrsquoaquumliacutefer i costos associats 5 Tecnologia meacutes econogravemica que tractaments fisico-quiacutemics 6 Potencialment pot eliminar els cloroalcans a concentracions le 0005 mgL 7 Percepcioacute social
PRINCIPALS AVANTATGES BIOREMEDIACIOacute
o Marc del projecte
Aplicacioacute de metodologies de Bioremediacioacute per via anaerogravebia en tres
emplaccedilaments afectats per la presencia de compostos organoclorats Cada un drsquoaquests tres emplaccedilaments constaragrave de les seguumlents fases
bull Fase 1 anagravelisis al laboratori a) Caracteritzacioacute de lrsquoemplaccedilament b) Assaig de laboratori Microcosmos
bull Fase 2 assaig in-situ
o Fase drsquoimplantacioacute A partir dels resultats obtinguts aplicacioacute de metodologia a lrsquoemplaccedilament estudiat per part de Litoclean
PCE TCE cis DCE
Caracteriacutestiques de lrsquoemplaccedilament
bull Emplaccedilament contaminat per un abocament controlat i finit de Percloretilegrave (PCE) en una parcelmiddotla amb activitat industrial
bull Respiren compostos orgagravenics clorats i els transformen a molegravecules menys clorades
bull Anaerobis estrictes bull Es poden trobar als aquumliacutefers contaminats bull El grup Biorem UAB (2014SGR476) disposa de diferents liacutenies de cultius de
bacteris decloradors amb capacitat per detoxificar un ampli ventall drsquoorganoclorats
bull Trueba-Santiso et al 2017 Sci
Total Environ 581-582 pp 640-
648
bull Mortan et al 2017 J Hazard
Mat In press
Dhg Dehalogenimonas
Dhc Dehalococcoides
Dhb Dehalobacterium
Diclorometagrave Agravecid acegravetic Agravecid fogravermic
+ Dhb
C C
H
H
H
H
Etegrave
C C
Cl
H
Cl
H
C C
H
Cl
Cl
H
C C
H
H
H
Cl
cis- i trans- DCE VC
Dhc Dhc
Dhc
C C
Cl
Cl
Cl
H
TCE
C C
C lC l
C l C l
P C E
Dhc
PCE
C
Cl
Cl
C
Cl
Cl
H H C
Cl
Cl
C
Cl
H
H H
1122-TeCA 112-TCA
Dhg Dhg
Abiogravetic
CC
HCl
HCl
HH
12-DCA
Dhg
12-DCA
Bacteris dehalorespiradors
Les poblacions bacterianes
autogravectones poden transformar els
contaminants fins a compostos innocus
Les condicions drsquoaquests aquumliacutefers soacuten adequades per
eliminar els compostos
organoclorats amb bacteris
dehalorespiradors
1 Anagravelisi dels paragravemetres
de camp
Bioestimulacioacute
2 Deteccioacute de lrsquoactivitat
decloradora
Atenuacioacute natural
monitoritzada
Bioaugmentacioacute Fase
2
Pregunta 1a Pregunta 2a
La poblacioacute bacteriana a lrsquoaquumliacutefer
eacutes suficient per completar el proceacutes de descontaminacioacute de forma natural
Pregunta 3a
Fase 1
Cultius anaerobis i anagravelisi de metabogravelits
Mostreig drsquoaigua del pou amb
sediments fins
Preparacioacute dels cultius en cambra
anaerogravebia
Incubacioacute dels cultius en cambra
climatitzada
Anagravelisi de metabogravelits per
cromatografia de gasos Mostres de
laquumliacutefer +
Substrat orgagravenic (candidats per
bioestimulacioacute)
1 Nomeacutes mostra 2 + Metanol i etanol 3 + Producte comercial 4 + Lactat
Concentracioacute de cloroetens
2 Deteccioacute de lrsquoactivitat decloradora
Fase 1
La biodegradacioacute eacutes completa (etegrave)
La bioestimulacioacute eacutes efectiva
La decloracioacute meacutes ragravepida eacutes amb lactat
PCE
TCE
cis- DCE
CV Etegrave
trans- DCE
0
5
10
15
20
25
30
35
0 50 100 150 200
Co
nce
ntr
atio
n (
microM
)
Day
0
2
4
6
8
10
0 50 100 150 200
Day
Mostra aigua nomeacutes (control)
Mostra aigua + etanol metanol
Mostra aigua + producte comercial
Mostra aigua + lactat
Resultats per a un pou
Cultius anaerobis i anagravelisi de metabogravelits
Fase 1
0
5
10
15
20
25
30
35
0 50 100 150 200Day
+ TCE
0
10
20
30
40
50
60
70
0 50 100 150 200
Day
+ TCE
2 Deteccioacute de lrsquoactivitat decloradora
TCE
cis-DCE
trans-DCE
Cloruro de vinilo Etileno
CC
Cl
Cl Cl
Cl
PCE
CC
Cl
H H
Cl
CC
H
ClH
Cl
CC
Cl
H
H
H
CC
H
H H
H
CC
Cl
Cl H
Cl
Deteccioacute i identificacioacute dels bacteris i enzims responsables de la degradacioacute completa
Tegravecniques moleculars (PCR)
Fase 1
Dehalobacter Desulforomonas
Sulfurospirillum Geobacter Desulfitobacterium
Desulfitobacterium
Dehalococcoides
pceA
tceA tceA bvcA
vcrA
2 Deteccioacute de lrsquoactivitat decloradora
Clorur de
vinil
Etegrave
Ma
rca
do
r
C+
Dh
c
Pou
C-
Dh
c
Assaig in situ per BIOESTIMULACIOacute
Fase 2
Injeccioacute i monitoritzacioacute bull Injeccioacute drsquoestimulant segons
conclusions de lrsquoassaig de laboratori (Lactat comercial) en les concentracions de diseny
bull Injeccioacute de traccedilador (fluoresceiumlna)
PCE TCE
cis-DCE
trans-DCE
CV Ethene 0
5
10
15
20
25
30
-1 19 39 59 79
Co
nce
ntr
atio
n (
mg
L)
Day
Chlorinated ethenes Lactate and fermenting products
Well PZ-1
Lactate Pyruvate
Acetate Formate
Potencial Redox
0
1
2
3
4
5
-1 19 39 59 79
Co
nce
ntr
atio
n (
mg
L)
Day
0
500
1000
1500
2000
2500
-1 19 39 59 79Day
0
10000
20000
30000
40000
50000
60000
70000
-1 19 39 59 79Day
-100
0
100
200
300
400
500
-1 19 39 59 79
OR
P (
mV
)
Day
PZ2
82
Chlorinated ethenes Lactate and fermenting products
Well PZ-2
Direct injection of lactate (MW-PZ2) Monitoring Wells PZ2 PZ1 PZ3 MW6 PZ22 PZ6 and ProfA
Conclusions de la Fase 2 (assaig in situ)
Els resultats de la Fase 1 soacuten vagravelids per decidir quin tractament de bioremediacioacute seguir a la Fase 2
El lactat estimula la degradacioacute
bull Augmenta la velocitat de decloracioacute bull Proporciona acetat i hidrogen als bacteris bull Consumeix lrsquooxigen present bull Disminueix el potencial redox
Es confirma la presegravencia de bacteris dehalorespiradors autogravectons i actius
Es detecta degradacioacute de PCE i transformacioacute a compostos menys clorats
A partir dels resultats obtinguts durant les dues fases es dissenyaragrave i es proposaragrave lrsquoexecucioacute drsquoun proceacutes de bioremediacioacute anaerogravebia estimulada aplicant la metodologia establerta
84
Gragravecies
Grup de recerca BioremUAB (teresavicentuabcat)
46
Cipro
floxa
cin
Oflo
xacin
Clarit
hrom
ycin
Sulfam
etho
xazo
le
Azith
rom
ycin
Met
ronida
zole
Met
ronida
zole-O
H
Trim
etho
prim
Dim
etrid
azole
Ron
idaz
ole
Co
nce
ntr
atio
n (
microg
L-1
)
00
05
10
15
20
25
30
35
40
100
150
200
250
Initial
30 min
5 h
1 d
2 d
5 d
8 d
RESULTADOS AGUAS RESIDUALES DE HOSPITAL
Tratamiento no esteacuteril Antibioacuteticos
TRATAMIENTO DE EFLUENTES
101
1-ep
oxy
CBZ
2-Hyd
roxy
CBZ
Car
bam
azep
ine
Acr
idon
e
Lora
zepa
m
Cita
lopr
am
Ven
lafaxine
Pra
vast
atin
Olanz
apine
Ser
tralin
e
Fluox
etine
Par
oxet
ine
Co
nce
ntr
atio
n (
microg
L-1
)
000
025
050
075
100
400800
120016002000
Initial
30 min
5 h
1 d
2 d
5 d
8 d
RESULTADOS AGUAS RESIDUALES DE HOSPITAL
Tratamiento no esteacuteril Faacutermacos de uso psiquiaacutetrico
TRATAMIENTO DE EFLUENTES
Ben
zotri
azole
OP2E
O
Eth
ylpa
rabe
n
Pro
pylpar
aben
BPA
OP
Con
cen
tration
(micro
g L
-1)
0
2
4
6
8
10
20
30
40
50
60
RESULTADOS AGUAS RESIDUALES DE HOSPITAL
Tratamiento no esteacuteril Compuestos disruptores endocrinos
70 eliminacioacute
TRATAMIENTO DE EFLUENTES
Famiacutelia faacutermacos Tratamiento esteacuteril Tratamiento no esteacuteril
Carga inicial (microg)
Eliminacioacuten ()
Carga inicial (microg)
Eliminacioacute ()
Analgegravesics 1475 180 993 1511 179 988 Antibiogravetics 569 69 861 239 28 908 Cafeiumlna 757 92 79 1490 177 384 EDC 124 15 813 704 84 744 Iopromida 1046 128 755 4197 498 340 Altres fagravermacs 557 68 862 177 21 863 Psiquiagravetrics 3658 447 937 108 13 954 Cantidad total 8185 100 832 8427 100 533
Tratamiento adecuado para degradar faacutermacos en efluents de hospital
Siguiente objetivo Tratamiento en continuo de efluentes
RESULTADOS AGUAS RESIDUALES DE HOSPITAL
TRATAMIENTO DE EFLUENTES
Fungal inoculated (I)
34 Non-sterile continuous treatments of ROC and VHW
Non-inoculated (NI)
Non-sterile continuous
treatments of real effluents
VHW treatment
(
) Glucose concentration
(
) COD
(
) Laccase activity
(darr) Fungal biomass partial renovation
(mdash) Glucose addition rate
2 HRT studied
Decrease in laccase activity even with partial biomass renovation
Fungal inoculated (I)
Casas et al 2013 Env Technol 34 113
Glucose 026 g g DCW d
Ammonium 12 mg g DCW d
No glucose accumulation
Need for nutrients
Previous studies in synthetic
media and sterile conditions
CRT
Blaacutenquez et al 2006 Water Res 40 1650
CRT 21 days
13 biomass renovation every 7 days
CRT of 15 days
34 Non-sterile continuous treatments of ROC and VHW
Marina Badia Fabregat December 5th 2014 PhD Thesis
Que es lo que sucede
Se muere el hongo aunque estamos renovando la
biomasa no hay suficiente hongo
No hay degradacioacuten
52
Marina Badia Fabregat December 5th 2014 PhD Thesis
VHW treatment (2)
34 Non-sterile continuous treatments of ROC and VHW
NH4+ addition
PhACs removal
Fungal inoculated (I)
Non-inoculated (NI)
(
) Wastewater (Influent)
(
) Reactor effluent
The analyses have
been performed by
34 Non-sterile continuous treatments of ROC and VHW
Microbial community assessment (DGGE)
Marina Badia Fabregat December 5th 2014 PhD Thesis
Time
34 Non-sterile continuous treatments of ROC and VHW
Trametes versicolor
Candida spp
Fusarium solani
Unknown
T versicolor survived until the end of the treatment
laccase activity is not a good indicator
ESCENARIOS DE GESTIOacuteN DE EFLUENTES DE HOSPITAL
EDAR
No eliminacioacuten
de faacutermacos
Dilucioacuten en
el efluente
urbano
Aguas
urbanas
Fong
No eliminacioacuten
de DQO
Hongo Aguas
urbanas
EDAR
HOSPITAL
Srsquoha comprovat la capacitat de T versicolor per degradar fagravermacs
Badiacutea-Fabregat et al 2014 Rodriacuteguez-Rodriacuteguez et al 2014 Cruz-Moratoacute et al 2013
Tractament en continu drsquoHWW amb T versicolor en reactor
Inconvenients al tractament drsquo
aiguumles drsquohospitals reals
- Necessitat drsquoaddicionar nutrients - Competegravencia amb bacteris
Possibles solucions Estrategravegies
- Pretractament de lrsquoefluent - Altres configuracions de reactors - Canvi en la font de carboni
Posada a punt del sistema TRH Relacioacute QRQL
Tractament en continu drsquoHWW amb T versicolor en reactor
Alternativa filtre percolador amb T versicolor pre-crescut sobre fusta
1 2 3
4
5
6
7
1 Tanc drsquoalimentacioacute 2 Tanc de mescla 3 Tanc drsquoeluents de
sortida 4 Bomba de recirculacioacute 5 Bioreactor 6 Entrada drsquoaire 7 Controlador de pH
TRH 3d
QL
QR
QL
Tractament en continu drsquoHWW amb T versicolor en reactor
Alternativa filtre percolador amb T versicolor pre-crescut sobre fusta
Desenvolupament processos
Efluent hospital
real (HWW)
Aiguumles residuals urbanes
(UWW)
Trametes versicolor
T versicolor crescut sobre fusta
Filtre percolador amb T versicolor crescut sobre fusta
Microalgues Degradacioacute a
escala Erlenmeyer Fotobioreactor FBR
Degradacioacute drsquohormones i fagravermacs per microalgues
bull Degradacioacute drsquohormones del digestat drsquoun DA dopat amb E2 i EE2 amb les algues S capricornutum i C reinhardtii creixement i degradacioacute
No efecte togravexic de les hormones sobre les algues
Utilitzacioacute de digestat de llots per creixer
S capricornutum
S capricornutum
Selenastrum
capricornutum
Chlamydomonas
reinhardtii
E2 () EE2 () E2 () EE2 ()
24h 7d 24
h
7d 24h 7d 24
h
7d
B 47 88 30 60 89 100 26 100
C 2 46 0 41 27 86 6 71
G 91 100 27 95 98 100 28 76
Degradacioacute drsquohormones i fagravermacs per microalgues
bull Identificacioacute productes de degradacioacute drsquoE2 i EE2
bull Es detecten diferents productes de degradacioacute drsquoE2 i EE2 bull Majoritagraveriament productes de fotodegradacioacute bull Alguns directament relacionats amb la biodegradacioacute per part de les algues
E2 TP1 EE2 TP2
OH
HO
O
OH
HO
OH
Toilet sewage
1st settler (1m3)
2nd settler (1m3)
Wastewater pump
Wastewater PBR inlet
1
2
3
4
5
Algaebacteria consortia
Fotobioreactor de tractament
drsquo UrbanWW despres de
decantacioacute
Volum 1000L
Semiobert
Tubs plastic transparent
Tractament drsquoUrbanWW i eliminacioacute de PhACs en FBR
100L aigua del llac
Can Borrell Lake (StCugat)
900L U WW
Plagrave drsquooperacioacute del FBR
Tractament drsquoUWW i eliminacioacute de PhACs en FBR
Estat Estacionari - PhACs - Biodiversitat
303 mgL
265 mgL
155 mgL
Irradiacioacute solar darr Temperatura darr
TSSdarr Biomassa
pH augmenta amb lrsquoactivitat fotosintegravetica (consum CO2)
pH disminueix a la nit amb la respiracioacute
Tractament drsquoUWW i eliminacioacute de PhACs en FBR
pH
Entrada - COD=365 mgL - N-NH4
+=79 mgL - PT=17 mgL
COD N-NH4
+
PT
Paragravemetre Periacuteode I Periacuteode II Periacuteode III
DQO () 83 61 41
N-NH4+ () 86 99 80
PT () 54 89 75
Eliminacioacute de nutrients
Tractament drsquoUWW i eliminacioacute de PhACs en FBR
67
Napro
xen
Ibupro
fen
Aceta
min
ophen
Salic
ylic
acid
Keto
pro
fen
Azithro
myc
in
Cip
rofloxacin
Ofloxacin
Ery
thro
myc
in
Hyd
rochlo
roth
iazid
e
Furo
sem
ide
Codein
e
Lora
zepam
Ate
nolo
l
Dilt
iazem
Alp
razola
m
Paro
xetine
Co
nce
ntr
atio
n (
ngL
)
0
2000
4000
6000
8000
10000
12000
24000
30000
36000
42000
48000
54000
60000
Outlet
Inlet
Napro
xe
n
Ibupro
fen
Ace
tam
inophen
Salic
ylic
acid
Keto
pro
fen
Azithro
myc
in
Cip
rofloxa
cin
Ofloxa
cin
Ery
thro
myc
in
Hyd
roch
loro
thia
zid
e
Furo
se
mid
e
Codein
e
Lora
zepam
Ate
nolo
l
Dilt
iazem
Alp
razola
m
Paro
xe
tine
Concentr
ation (
ngL
)
0
2000
4000
6000
8000
10000
12000
24000
30000
36000
42000
48000
54000
60000
Outlet
Inlet
Antiinflamatoris Eliminacioacute gt85
Antibiogravetics Eliminacioacute gt 67
Antidepressius Eliminacioacute gt87
β-bloquejants Eliminacioacute gt86
Altres (ngL) Diuregravetics gt44 Bloquejants de canal lent gt72
Concentratioacute PhACs entrada
Concentratioacute PhACs sortida
TRH=8 d Estat estacionari
TRH=12 d Estat estacionari
48-54 μgL
24-54 μgL
4-10 μgL
2-4 μgL
4-6 μgL
ngL
ngL
8-10 μgL
4-10 μgL
ngL
ngL
PhACs
Tractament drsquoUWW i
eliminacioacute de PhACs en FBR
Valoritzacioacute de biomassa algal mitjanccedilant pretractament enzimagravetic i DA
Digestion time (days)
0 10 20 30 40 50
Meth
ane
yie
ld (
mL C
H4g
VS
)
0
50
100
150
200
250
Time (d) vs Microalgal control
Time (d) vs T control
Time (d) vs Cellulase
Time (d) vs Mix
Mix enzimagravetic Celmiddotlulasa
Biomassa microalgal + Control
Mix enzimagravetic 217 mL CH4g VS
Celmiddotlulasa 203 mL CH4g VS
Microalgues 188 mL CH4g VS
Mix enzimagravetic millora la produccioacute de metagrave
Brou fuacutengic + microalgues Control de brou fuacutengic
Lacasa + microalgues biomassa microalgal Control de lacasa
Brou fuacutengic 210 mL CH4
Lacasa 40 mL CH4
Produccioacute de biogas amb enzims no especiacutefics
Microalgues 38 mL CH4
Produccioacute de biogas amb enzims especiacutefics
Brou fuacutengic millora la produccioacute de metagrave
Projecte de colmiddotlaboracioacute entre el Consorci per a la Gestioacute de Residus del Valles Oriental i el grup de recerca Biorem UAB (2014SGR476) dins del
marc del programa de Doctorats Industrials de la Generalitat de Catalunya
Bioremediacioacute ldquoin siturdquo drsquoaquumliacutefers contaminats per compostos
organoclorats
Projecte de colmiddotlaboracioacute entre Litoclean i el grup de recerca Biorem UAB (2014SGR476) dins del marc del programa de Doctorats
Industrials de la Generalitat de Catalunya
Decloracioacute drsquoorganoclorats mitjanccedilant bacteris dehalorespiradors
1 Tecnologia consolidada amb centenars de casos drsquoaplicacioacute amb egravexit 2 Transformacioacute de productes organoclorats togravexics a innocus 3 Compatible amb altres megravetodes de remediacioacute 4 Disminucioacute del temps de remediacioacute de lrsquoaquumliacutefer i costos associats 5 Tecnologia meacutes econogravemica que tractaments fisico-quiacutemics 6 Potencialment pot eliminar els cloroalcans a concentracions le 0005 mgL 7 Percepcioacute social
PRINCIPALS AVANTATGES BIOREMEDIACIOacute
o Marc del projecte
Aplicacioacute de metodologies de Bioremediacioacute per via anaerogravebia en tres
emplaccedilaments afectats per la presencia de compostos organoclorats Cada un drsquoaquests tres emplaccedilaments constaragrave de les seguumlents fases
bull Fase 1 anagravelisis al laboratori a) Caracteritzacioacute de lrsquoemplaccedilament b) Assaig de laboratori Microcosmos
bull Fase 2 assaig in-situ
o Fase drsquoimplantacioacute A partir dels resultats obtinguts aplicacioacute de metodologia a lrsquoemplaccedilament estudiat per part de Litoclean
PCE TCE cis DCE
Caracteriacutestiques de lrsquoemplaccedilament
bull Emplaccedilament contaminat per un abocament controlat i finit de Percloretilegrave (PCE) en una parcelmiddotla amb activitat industrial
bull Respiren compostos orgagravenics clorats i els transformen a molegravecules menys clorades
bull Anaerobis estrictes bull Es poden trobar als aquumliacutefers contaminats bull El grup Biorem UAB (2014SGR476) disposa de diferents liacutenies de cultius de
bacteris decloradors amb capacitat per detoxificar un ampli ventall drsquoorganoclorats
bull Trueba-Santiso et al 2017 Sci
Total Environ 581-582 pp 640-
648
bull Mortan et al 2017 J Hazard
Mat In press
Dhg Dehalogenimonas
Dhc Dehalococcoides
Dhb Dehalobacterium
Diclorometagrave Agravecid acegravetic Agravecid fogravermic
+ Dhb
C C
H
H
H
H
Etegrave
C C
Cl
H
Cl
H
C C
H
Cl
Cl
H
C C
H
H
H
Cl
cis- i trans- DCE VC
Dhc Dhc
Dhc
C C
Cl
Cl
Cl
H
TCE
C C
C lC l
C l C l
P C E
Dhc
PCE
C
Cl
Cl
C
Cl
Cl
H H C
Cl
Cl
C
Cl
H
H H
1122-TeCA 112-TCA
Dhg Dhg
Abiogravetic
CC
HCl
HCl
HH
12-DCA
Dhg
12-DCA
Bacteris dehalorespiradors
Les poblacions bacterianes
autogravectones poden transformar els
contaminants fins a compostos innocus
Les condicions drsquoaquests aquumliacutefers soacuten adequades per
eliminar els compostos
organoclorats amb bacteris
dehalorespiradors
1 Anagravelisi dels paragravemetres
de camp
Bioestimulacioacute
2 Deteccioacute de lrsquoactivitat
decloradora
Atenuacioacute natural
monitoritzada
Bioaugmentacioacute Fase
2
Pregunta 1a Pregunta 2a
La poblacioacute bacteriana a lrsquoaquumliacutefer
eacutes suficient per completar el proceacutes de descontaminacioacute de forma natural
Pregunta 3a
Fase 1
Cultius anaerobis i anagravelisi de metabogravelits
Mostreig drsquoaigua del pou amb
sediments fins
Preparacioacute dels cultius en cambra
anaerogravebia
Incubacioacute dels cultius en cambra
climatitzada
Anagravelisi de metabogravelits per
cromatografia de gasos Mostres de
laquumliacutefer +
Substrat orgagravenic (candidats per
bioestimulacioacute)
1 Nomeacutes mostra 2 + Metanol i etanol 3 + Producte comercial 4 + Lactat
Concentracioacute de cloroetens
2 Deteccioacute de lrsquoactivitat decloradora
Fase 1
La biodegradacioacute eacutes completa (etegrave)
La bioestimulacioacute eacutes efectiva
La decloracioacute meacutes ragravepida eacutes amb lactat
PCE
TCE
cis- DCE
CV Etegrave
trans- DCE
0
5
10
15
20
25
30
35
0 50 100 150 200
Co
nce
ntr
atio
n (
microM
)
Day
0
2
4
6
8
10
0 50 100 150 200
Day
Mostra aigua nomeacutes (control)
Mostra aigua + etanol metanol
Mostra aigua + producte comercial
Mostra aigua + lactat
Resultats per a un pou
Cultius anaerobis i anagravelisi de metabogravelits
Fase 1
0
5
10
15
20
25
30
35
0 50 100 150 200Day
+ TCE
0
10
20
30
40
50
60
70
0 50 100 150 200
Day
+ TCE
2 Deteccioacute de lrsquoactivitat decloradora
TCE
cis-DCE
trans-DCE
Cloruro de vinilo Etileno
CC
Cl
Cl Cl
Cl
PCE
CC
Cl
H H
Cl
CC
H
ClH
Cl
CC
Cl
H
H
H
CC
H
H H
H
CC
Cl
Cl H
Cl
Deteccioacute i identificacioacute dels bacteris i enzims responsables de la degradacioacute completa
Tegravecniques moleculars (PCR)
Fase 1
Dehalobacter Desulforomonas
Sulfurospirillum Geobacter Desulfitobacterium
Desulfitobacterium
Dehalococcoides
pceA
tceA tceA bvcA
vcrA
2 Deteccioacute de lrsquoactivitat decloradora
Clorur de
vinil
Etegrave
Ma
rca
do
r
C+
Dh
c
Pou
C-
Dh
c
Assaig in situ per BIOESTIMULACIOacute
Fase 2
Injeccioacute i monitoritzacioacute bull Injeccioacute drsquoestimulant segons
conclusions de lrsquoassaig de laboratori (Lactat comercial) en les concentracions de diseny
bull Injeccioacute de traccedilador (fluoresceiumlna)
PCE TCE
cis-DCE
trans-DCE
CV Ethene 0
5
10
15
20
25
30
-1 19 39 59 79
Co
nce
ntr
atio
n (
mg
L)
Day
Chlorinated ethenes Lactate and fermenting products
Well PZ-1
Lactate Pyruvate
Acetate Formate
Potencial Redox
0
1
2
3
4
5
-1 19 39 59 79
Co
nce
ntr
atio
n (
mg
L)
Day
0
500
1000
1500
2000
2500
-1 19 39 59 79Day
0
10000
20000
30000
40000
50000
60000
70000
-1 19 39 59 79Day
-100
0
100
200
300
400
500
-1 19 39 59 79
OR
P (
mV
)
Day
PZ2
82
Chlorinated ethenes Lactate and fermenting products
Well PZ-2
Direct injection of lactate (MW-PZ2) Monitoring Wells PZ2 PZ1 PZ3 MW6 PZ22 PZ6 and ProfA
Conclusions de la Fase 2 (assaig in situ)
Els resultats de la Fase 1 soacuten vagravelids per decidir quin tractament de bioremediacioacute seguir a la Fase 2
El lactat estimula la degradacioacute
bull Augmenta la velocitat de decloracioacute bull Proporciona acetat i hidrogen als bacteris bull Consumeix lrsquooxigen present bull Disminueix el potencial redox
Es confirma la presegravencia de bacteris dehalorespiradors autogravectons i actius
Es detecta degradacioacute de PCE i transformacioacute a compostos menys clorats
A partir dels resultats obtinguts durant les dues fases es dissenyaragrave i es proposaragrave lrsquoexecucioacute drsquoun proceacutes de bioremediacioacute anaerogravebia estimulada aplicant la metodologia establerta
84
Gragravecies
Grup de recerca BioremUAB (teresavicentuabcat)
101
1-ep
oxy
CBZ
2-Hyd
roxy
CBZ
Car
bam
azep
ine
Acr
idon
e
Lora
zepa
m
Cita
lopr
am
Ven
lafaxine
Pra
vast
atin
Olanz
apine
Ser
tralin
e
Fluox
etine
Par
oxet
ine
Co
nce
ntr
atio
n (
microg
L-1
)
000
025
050
075
100
400800
120016002000
Initial
30 min
5 h
1 d
2 d
5 d
8 d
RESULTADOS AGUAS RESIDUALES DE HOSPITAL
Tratamiento no esteacuteril Faacutermacos de uso psiquiaacutetrico
TRATAMIENTO DE EFLUENTES
Ben
zotri
azole
OP2E
O
Eth
ylpa
rabe
n
Pro
pylpar
aben
BPA
OP
Con
cen
tration
(micro
g L
-1)
0
2
4
6
8
10
20
30
40
50
60
RESULTADOS AGUAS RESIDUALES DE HOSPITAL
Tratamiento no esteacuteril Compuestos disruptores endocrinos
70 eliminacioacute
TRATAMIENTO DE EFLUENTES
Famiacutelia faacutermacos Tratamiento esteacuteril Tratamiento no esteacuteril
Carga inicial (microg)
Eliminacioacuten ()
Carga inicial (microg)
Eliminacioacute ()
Analgegravesics 1475 180 993 1511 179 988 Antibiogravetics 569 69 861 239 28 908 Cafeiumlna 757 92 79 1490 177 384 EDC 124 15 813 704 84 744 Iopromida 1046 128 755 4197 498 340 Altres fagravermacs 557 68 862 177 21 863 Psiquiagravetrics 3658 447 937 108 13 954 Cantidad total 8185 100 832 8427 100 533
Tratamiento adecuado para degradar faacutermacos en efluents de hospital
Siguiente objetivo Tratamiento en continuo de efluentes
RESULTADOS AGUAS RESIDUALES DE HOSPITAL
TRATAMIENTO DE EFLUENTES
Fungal inoculated (I)
34 Non-sterile continuous treatments of ROC and VHW
Non-inoculated (NI)
Non-sterile continuous
treatments of real effluents
VHW treatment
(
) Glucose concentration
(
) COD
(
) Laccase activity
(darr) Fungal biomass partial renovation
(mdash) Glucose addition rate
2 HRT studied
Decrease in laccase activity even with partial biomass renovation
Fungal inoculated (I)
Casas et al 2013 Env Technol 34 113
Glucose 026 g g DCW d
Ammonium 12 mg g DCW d
No glucose accumulation
Need for nutrients
Previous studies in synthetic
media and sterile conditions
CRT
Blaacutenquez et al 2006 Water Res 40 1650
CRT 21 days
13 biomass renovation every 7 days
CRT of 15 days
34 Non-sterile continuous treatments of ROC and VHW
Marina Badia Fabregat December 5th 2014 PhD Thesis
Que es lo que sucede
Se muere el hongo aunque estamos renovando la
biomasa no hay suficiente hongo
No hay degradacioacuten
52
Marina Badia Fabregat December 5th 2014 PhD Thesis
VHW treatment (2)
34 Non-sterile continuous treatments of ROC and VHW
NH4+ addition
PhACs removal
Fungal inoculated (I)
Non-inoculated (NI)
(
) Wastewater (Influent)
(
) Reactor effluent
The analyses have
been performed by
34 Non-sterile continuous treatments of ROC and VHW
Microbial community assessment (DGGE)
Marina Badia Fabregat December 5th 2014 PhD Thesis
Time
34 Non-sterile continuous treatments of ROC and VHW
Trametes versicolor
Candida spp
Fusarium solani
Unknown
T versicolor survived until the end of the treatment
laccase activity is not a good indicator
ESCENARIOS DE GESTIOacuteN DE EFLUENTES DE HOSPITAL
EDAR
No eliminacioacuten
de faacutermacos
Dilucioacuten en
el efluente
urbano
Aguas
urbanas
Fong
No eliminacioacuten
de DQO
Hongo Aguas
urbanas
EDAR
HOSPITAL
Srsquoha comprovat la capacitat de T versicolor per degradar fagravermacs
Badiacutea-Fabregat et al 2014 Rodriacuteguez-Rodriacuteguez et al 2014 Cruz-Moratoacute et al 2013
Tractament en continu drsquoHWW amb T versicolor en reactor
Inconvenients al tractament drsquo
aiguumles drsquohospitals reals
- Necessitat drsquoaddicionar nutrients - Competegravencia amb bacteris
Possibles solucions Estrategravegies
- Pretractament de lrsquoefluent - Altres configuracions de reactors - Canvi en la font de carboni
Posada a punt del sistema TRH Relacioacute QRQL
Tractament en continu drsquoHWW amb T versicolor en reactor
Alternativa filtre percolador amb T versicolor pre-crescut sobre fusta
1 2 3
4
5
6
7
1 Tanc drsquoalimentacioacute 2 Tanc de mescla 3 Tanc drsquoeluents de
sortida 4 Bomba de recirculacioacute 5 Bioreactor 6 Entrada drsquoaire 7 Controlador de pH
TRH 3d
QL
QR
QL
Tractament en continu drsquoHWW amb T versicolor en reactor
Alternativa filtre percolador amb T versicolor pre-crescut sobre fusta
Desenvolupament processos
Efluent hospital
real (HWW)
Aiguumles residuals urbanes
(UWW)
Trametes versicolor
T versicolor crescut sobre fusta
Filtre percolador amb T versicolor crescut sobre fusta
Microalgues Degradacioacute a
escala Erlenmeyer Fotobioreactor FBR
Degradacioacute drsquohormones i fagravermacs per microalgues
bull Degradacioacute drsquohormones del digestat drsquoun DA dopat amb E2 i EE2 amb les algues S capricornutum i C reinhardtii creixement i degradacioacute
No efecte togravexic de les hormones sobre les algues
Utilitzacioacute de digestat de llots per creixer
S capricornutum
S capricornutum
Selenastrum
capricornutum
Chlamydomonas
reinhardtii
E2 () EE2 () E2 () EE2 ()
24h 7d 24
h
7d 24h 7d 24
h
7d
B 47 88 30 60 89 100 26 100
C 2 46 0 41 27 86 6 71
G 91 100 27 95 98 100 28 76
Degradacioacute drsquohormones i fagravermacs per microalgues
bull Identificacioacute productes de degradacioacute drsquoE2 i EE2
bull Es detecten diferents productes de degradacioacute drsquoE2 i EE2 bull Majoritagraveriament productes de fotodegradacioacute bull Alguns directament relacionats amb la biodegradacioacute per part de les algues
E2 TP1 EE2 TP2
OH
HO
O
OH
HO
OH
Toilet sewage
1st settler (1m3)
2nd settler (1m3)
Wastewater pump
Wastewater PBR inlet
1
2
3
4
5
Algaebacteria consortia
Fotobioreactor de tractament
drsquo UrbanWW despres de
decantacioacute
Volum 1000L
Semiobert
Tubs plastic transparent
Tractament drsquoUrbanWW i eliminacioacute de PhACs en FBR
100L aigua del llac
Can Borrell Lake (StCugat)
900L U WW
Plagrave drsquooperacioacute del FBR
Tractament drsquoUWW i eliminacioacute de PhACs en FBR
Estat Estacionari - PhACs - Biodiversitat
303 mgL
265 mgL
155 mgL
Irradiacioacute solar darr Temperatura darr
TSSdarr Biomassa
pH augmenta amb lrsquoactivitat fotosintegravetica (consum CO2)
pH disminueix a la nit amb la respiracioacute
Tractament drsquoUWW i eliminacioacute de PhACs en FBR
pH
Entrada - COD=365 mgL - N-NH4
+=79 mgL - PT=17 mgL
COD N-NH4
+
PT
Paragravemetre Periacuteode I Periacuteode II Periacuteode III
DQO () 83 61 41
N-NH4+ () 86 99 80
PT () 54 89 75
Eliminacioacute de nutrients
Tractament drsquoUWW i eliminacioacute de PhACs en FBR
67
Napro
xen
Ibupro
fen
Aceta
min
ophen
Salic
ylic
acid
Keto
pro
fen
Azithro
myc
in
Cip
rofloxacin
Ofloxacin
Ery
thro
myc
in
Hyd
rochlo
roth
iazid
e
Furo
sem
ide
Codein
e
Lora
zepam
Ate
nolo
l
Dilt
iazem
Alp
razola
m
Paro
xetine
Co
nce
ntr
atio
n (
ngL
)
0
2000
4000
6000
8000
10000
12000
24000
30000
36000
42000
48000
54000
60000
Outlet
Inlet
Napro
xe
n
Ibupro
fen
Ace
tam
inophen
Salic
ylic
acid
Keto
pro
fen
Azithro
myc
in
Cip
rofloxa
cin
Ofloxa
cin
Ery
thro
myc
in
Hyd
roch
loro
thia
zid
e
Furo
se
mid
e
Codein
e
Lora
zepam
Ate
nolo
l
Dilt
iazem
Alp
razola
m
Paro
xe
tine
Concentr
ation (
ngL
)
0
2000
4000
6000
8000
10000
12000
24000
30000
36000
42000
48000
54000
60000
Outlet
Inlet
Antiinflamatoris Eliminacioacute gt85
Antibiogravetics Eliminacioacute gt 67
Antidepressius Eliminacioacute gt87
β-bloquejants Eliminacioacute gt86
Altres (ngL) Diuregravetics gt44 Bloquejants de canal lent gt72
Concentratioacute PhACs entrada
Concentratioacute PhACs sortida
TRH=8 d Estat estacionari
TRH=12 d Estat estacionari
48-54 μgL
24-54 μgL
4-10 μgL
2-4 μgL
4-6 μgL
ngL
ngL
8-10 μgL
4-10 μgL
ngL
ngL
PhACs
Tractament drsquoUWW i
eliminacioacute de PhACs en FBR
Valoritzacioacute de biomassa algal mitjanccedilant pretractament enzimagravetic i DA
Digestion time (days)
0 10 20 30 40 50
Meth
ane
yie
ld (
mL C
H4g
VS
)
0
50
100
150
200
250
Time (d) vs Microalgal control
Time (d) vs T control
Time (d) vs Cellulase
Time (d) vs Mix
Mix enzimagravetic Celmiddotlulasa
Biomassa microalgal + Control
Mix enzimagravetic 217 mL CH4g VS
Celmiddotlulasa 203 mL CH4g VS
Microalgues 188 mL CH4g VS
Mix enzimagravetic millora la produccioacute de metagrave
Brou fuacutengic + microalgues Control de brou fuacutengic
Lacasa + microalgues biomassa microalgal Control de lacasa
Brou fuacutengic 210 mL CH4
Lacasa 40 mL CH4
Produccioacute de biogas amb enzims no especiacutefics
Microalgues 38 mL CH4
Produccioacute de biogas amb enzims especiacutefics
Brou fuacutengic millora la produccioacute de metagrave
Projecte de colmiddotlaboracioacute entre el Consorci per a la Gestioacute de Residus del Valles Oriental i el grup de recerca Biorem UAB (2014SGR476) dins del
marc del programa de Doctorats Industrials de la Generalitat de Catalunya
Bioremediacioacute ldquoin siturdquo drsquoaquumliacutefers contaminats per compostos
organoclorats
Projecte de colmiddotlaboracioacute entre Litoclean i el grup de recerca Biorem UAB (2014SGR476) dins del marc del programa de Doctorats
Industrials de la Generalitat de Catalunya
Decloracioacute drsquoorganoclorats mitjanccedilant bacteris dehalorespiradors
1 Tecnologia consolidada amb centenars de casos drsquoaplicacioacute amb egravexit 2 Transformacioacute de productes organoclorats togravexics a innocus 3 Compatible amb altres megravetodes de remediacioacute 4 Disminucioacute del temps de remediacioacute de lrsquoaquumliacutefer i costos associats 5 Tecnologia meacutes econogravemica que tractaments fisico-quiacutemics 6 Potencialment pot eliminar els cloroalcans a concentracions le 0005 mgL 7 Percepcioacute social
PRINCIPALS AVANTATGES BIOREMEDIACIOacute
o Marc del projecte
Aplicacioacute de metodologies de Bioremediacioacute per via anaerogravebia en tres
emplaccedilaments afectats per la presencia de compostos organoclorats Cada un drsquoaquests tres emplaccedilaments constaragrave de les seguumlents fases
bull Fase 1 anagravelisis al laboratori a) Caracteritzacioacute de lrsquoemplaccedilament b) Assaig de laboratori Microcosmos
bull Fase 2 assaig in-situ
o Fase drsquoimplantacioacute A partir dels resultats obtinguts aplicacioacute de metodologia a lrsquoemplaccedilament estudiat per part de Litoclean
PCE TCE cis DCE
Caracteriacutestiques de lrsquoemplaccedilament
bull Emplaccedilament contaminat per un abocament controlat i finit de Percloretilegrave (PCE) en una parcelmiddotla amb activitat industrial
bull Respiren compostos orgagravenics clorats i els transformen a molegravecules menys clorades
bull Anaerobis estrictes bull Es poden trobar als aquumliacutefers contaminats bull El grup Biorem UAB (2014SGR476) disposa de diferents liacutenies de cultius de
bacteris decloradors amb capacitat per detoxificar un ampli ventall drsquoorganoclorats
bull Trueba-Santiso et al 2017 Sci
Total Environ 581-582 pp 640-
648
bull Mortan et al 2017 J Hazard
Mat In press
Dhg Dehalogenimonas
Dhc Dehalococcoides
Dhb Dehalobacterium
Diclorometagrave Agravecid acegravetic Agravecid fogravermic
+ Dhb
C C
H
H
H
H
Etegrave
C C
Cl
H
Cl
H
C C
H
Cl
Cl
H
C C
H
H
H
Cl
cis- i trans- DCE VC
Dhc Dhc
Dhc
C C
Cl
Cl
Cl
H
TCE
C C
C lC l
C l C l
P C E
Dhc
PCE
C
Cl
Cl
C
Cl
Cl
H H C
Cl
Cl
C
Cl
H
H H
1122-TeCA 112-TCA
Dhg Dhg
Abiogravetic
CC
HCl
HCl
HH
12-DCA
Dhg
12-DCA
Bacteris dehalorespiradors
Les poblacions bacterianes
autogravectones poden transformar els
contaminants fins a compostos innocus
Les condicions drsquoaquests aquumliacutefers soacuten adequades per
eliminar els compostos
organoclorats amb bacteris
dehalorespiradors
1 Anagravelisi dels paragravemetres
de camp
Bioestimulacioacute
2 Deteccioacute de lrsquoactivitat
decloradora
Atenuacioacute natural
monitoritzada
Bioaugmentacioacute Fase
2
Pregunta 1a Pregunta 2a
La poblacioacute bacteriana a lrsquoaquumliacutefer
eacutes suficient per completar el proceacutes de descontaminacioacute de forma natural
Pregunta 3a
Fase 1
Cultius anaerobis i anagravelisi de metabogravelits
Mostreig drsquoaigua del pou amb
sediments fins
Preparacioacute dels cultius en cambra
anaerogravebia
Incubacioacute dels cultius en cambra
climatitzada
Anagravelisi de metabogravelits per
cromatografia de gasos Mostres de
laquumliacutefer +
Substrat orgagravenic (candidats per
bioestimulacioacute)
1 Nomeacutes mostra 2 + Metanol i etanol 3 + Producte comercial 4 + Lactat
Concentracioacute de cloroetens
2 Deteccioacute de lrsquoactivitat decloradora
Fase 1
La biodegradacioacute eacutes completa (etegrave)
La bioestimulacioacute eacutes efectiva
La decloracioacute meacutes ragravepida eacutes amb lactat
PCE
TCE
cis- DCE
CV Etegrave
trans- DCE
0
5
10
15
20
25
30
35
0 50 100 150 200
Co
nce
ntr
atio
n (
microM
)
Day
0
2
4
6
8
10
0 50 100 150 200
Day
Mostra aigua nomeacutes (control)
Mostra aigua + etanol metanol
Mostra aigua + producte comercial
Mostra aigua + lactat
Resultats per a un pou
Cultius anaerobis i anagravelisi de metabogravelits
Fase 1
0
5
10
15
20
25
30
35
0 50 100 150 200Day
+ TCE
0
10
20
30
40
50
60
70
0 50 100 150 200
Day
+ TCE
2 Deteccioacute de lrsquoactivitat decloradora
TCE
cis-DCE
trans-DCE
Cloruro de vinilo Etileno
CC
Cl
Cl Cl
Cl
PCE
CC
Cl
H H
Cl
CC
H
ClH
Cl
CC
Cl
H
H
H
CC
H
H H
H
CC
Cl
Cl H
Cl
Deteccioacute i identificacioacute dels bacteris i enzims responsables de la degradacioacute completa
Tegravecniques moleculars (PCR)
Fase 1
Dehalobacter Desulforomonas
Sulfurospirillum Geobacter Desulfitobacterium
Desulfitobacterium
Dehalococcoides
pceA
tceA tceA bvcA
vcrA
2 Deteccioacute de lrsquoactivitat decloradora
Clorur de
vinil
Etegrave
Ma
rca
do
r
C+
Dh
c
Pou
C-
Dh
c
Assaig in situ per BIOESTIMULACIOacute
Fase 2
Injeccioacute i monitoritzacioacute bull Injeccioacute drsquoestimulant segons
conclusions de lrsquoassaig de laboratori (Lactat comercial) en les concentracions de diseny
bull Injeccioacute de traccedilador (fluoresceiumlna)
PCE TCE
cis-DCE
trans-DCE
CV Ethene 0
5
10
15
20
25
30
-1 19 39 59 79
Co
nce
ntr
atio
n (
mg
L)
Day
Chlorinated ethenes Lactate and fermenting products
Well PZ-1
Lactate Pyruvate
Acetate Formate
Potencial Redox
0
1
2
3
4
5
-1 19 39 59 79
Co
nce
ntr
atio
n (
mg
L)
Day
0
500
1000
1500
2000
2500
-1 19 39 59 79Day
0
10000
20000
30000
40000
50000
60000
70000
-1 19 39 59 79Day
-100
0
100
200
300
400
500
-1 19 39 59 79
OR
P (
mV
)
Day
PZ2
82
Chlorinated ethenes Lactate and fermenting products
Well PZ-2
Direct injection of lactate (MW-PZ2) Monitoring Wells PZ2 PZ1 PZ3 MW6 PZ22 PZ6 and ProfA
Conclusions de la Fase 2 (assaig in situ)
Els resultats de la Fase 1 soacuten vagravelids per decidir quin tractament de bioremediacioacute seguir a la Fase 2
El lactat estimula la degradacioacute
bull Augmenta la velocitat de decloracioacute bull Proporciona acetat i hidrogen als bacteris bull Consumeix lrsquooxigen present bull Disminueix el potencial redox
Es confirma la presegravencia de bacteris dehalorespiradors autogravectons i actius
Es detecta degradacioacute de PCE i transformacioacute a compostos menys clorats
A partir dels resultats obtinguts durant les dues fases es dissenyaragrave i es proposaragrave lrsquoexecucioacute drsquoun proceacutes de bioremediacioacute anaerogravebia estimulada aplicant la metodologia establerta
84
Gragravecies
Grup de recerca BioremUAB (teresavicentuabcat)
Ben
zotri
azole
OP2E
O
Eth
ylpa
rabe
n
Pro
pylpar
aben
BPA
OP
Con
cen
tration
(micro
g L
-1)
0
2
4
6
8
10
20
30
40
50
60
RESULTADOS AGUAS RESIDUALES DE HOSPITAL
Tratamiento no esteacuteril Compuestos disruptores endocrinos
70 eliminacioacute
TRATAMIENTO DE EFLUENTES
Famiacutelia faacutermacos Tratamiento esteacuteril Tratamiento no esteacuteril
Carga inicial (microg)
Eliminacioacuten ()
Carga inicial (microg)
Eliminacioacute ()
Analgegravesics 1475 180 993 1511 179 988 Antibiogravetics 569 69 861 239 28 908 Cafeiumlna 757 92 79 1490 177 384 EDC 124 15 813 704 84 744 Iopromida 1046 128 755 4197 498 340 Altres fagravermacs 557 68 862 177 21 863 Psiquiagravetrics 3658 447 937 108 13 954 Cantidad total 8185 100 832 8427 100 533
Tratamiento adecuado para degradar faacutermacos en efluents de hospital
Siguiente objetivo Tratamiento en continuo de efluentes
RESULTADOS AGUAS RESIDUALES DE HOSPITAL
TRATAMIENTO DE EFLUENTES
Fungal inoculated (I)
34 Non-sterile continuous treatments of ROC and VHW
Non-inoculated (NI)
Non-sterile continuous
treatments of real effluents
VHW treatment
(
) Glucose concentration
(
) COD
(
) Laccase activity
(darr) Fungal biomass partial renovation
(mdash) Glucose addition rate
2 HRT studied
Decrease in laccase activity even with partial biomass renovation
Fungal inoculated (I)
Casas et al 2013 Env Technol 34 113
Glucose 026 g g DCW d
Ammonium 12 mg g DCW d
No glucose accumulation
Need for nutrients
Previous studies in synthetic
media and sterile conditions
CRT
Blaacutenquez et al 2006 Water Res 40 1650
CRT 21 days
13 biomass renovation every 7 days
CRT of 15 days
34 Non-sterile continuous treatments of ROC and VHW
Marina Badia Fabregat December 5th 2014 PhD Thesis
Que es lo que sucede
Se muere el hongo aunque estamos renovando la
biomasa no hay suficiente hongo
No hay degradacioacuten
52
Marina Badia Fabregat December 5th 2014 PhD Thesis
VHW treatment (2)
34 Non-sterile continuous treatments of ROC and VHW
NH4+ addition
PhACs removal
Fungal inoculated (I)
Non-inoculated (NI)
(
) Wastewater (Influent)
(
) Reactor effluent
The analyses have
been performed by
34 Non-sterile continuous treatments of ROC and VHW
Microbial community assessment (DGGE)
Marina Badia Fabregat December 5th 2014 PhD Thesis
Time
34 Non-sterile continuous treatments of ROC and VHW
Trametes versicolor
Candida spp
Fusarium solani
Unknown
T versicolor survived until the end of the treatment
laccase activity is not a good indicator
ESCENARIOS DE GESTIOacuteN DE EFLUENTES DE HOSPITAL
EDAR
No eliminacioacuten
de faacutermacos
Dilucioacuten en
el efluente
urbano
Aguas
urbanas
Fong
No eliminacioacuten
de DQO
Hongo Aguas
urbanas
EDAR
HOSPITAL
Srsquoha comprovat la capacitat de T versicolor per degradar fagravermacs
Badiacutea-Fabregat et al 2014 Rodriacuteguez-Rodriacuteguez et al 2014 Cruz-Moratoacute et al 2013
Tractament en continu drsquoHWW amb T versicolor en reactor
Inconvenients al tractament drsquo
aiguumles drsquohospitals reals
- Necessitat drsquoaddicionar nutrients - Competegravencia amb bacteris
Possibles solucions Estrategravegies
- Pretractament de lrsquoefluent - Altres configuracions de reactors - Canvi en la font de carboni
Posada a punt del sistema TRH Relacioacute QRQL
Tractament en continu drsquoHWW amb T versicolor en reactor
Alternativa filtre percolador amb T versicolor pre-crescut sobre fusta
1 2 3
4
5
6
7
1 Tanc drsquoalimentacioacute 2 Tanc de mescla 3 Tanc drsquoeluents de
sortida 4 Bomba de recirculacioacute 5 Bioreactor 6 Entrada drsquoaire 7 Controlador de pH
TRH 3d
QL
QR
QL
Tractament en continu drsquoHWW amb T versicolor en reactor
Alternativa filtre percolador amb T versicolor pre-crescut sobre fusta
Desenvolupament processos
Efluent hospital
real (HWW)
Aiguumles residuals urbanes
(UWW)
Trametes versicolor
T versicolor crescut sobre fusta
Filtre percolador amb T versicolor crescut sobre fusta
Microalgues Degradacioacute a
escala Erlenmeyer Fotobioreactor FBR
Degradacioacute drsquohormones i fagravermacs per microalgues
bull Degradacioacute drsquohormones del digestat drsquoun DA dopat amb E2 i EE2 amb les algues S capricornutum i C reinhardtii creixement i degradacioacute
No efecte togravexic de les hormones sobre les algues
Utilitzacioacute de digestat de llots per creixer
S capricornutum
S capricornutum
Selenastrum
capricornutum
Chlamydomonas
reinhardtii
E2 () EE2 () E2 () EE2 ()
24h 7d 24
h
7d 24h 7d 24
h
7d
B 47 88 30 60 89 100 26 100
C 2 46 0 41 27 86 6 71
G 91 100 27 95 98 100 28 76
Degradacioacute drsquohormones i fagravermacs per microalgues
bull Identificacioacute productes de degradacioacute drsquoE2 i EE2
bull Es detecten diferents productes de degradacioacute drsquoE2 i EE2 bull Majoritagraveriament productes de fotodegradacioacute bull Alguns directament relacionats amb la biodegradacioacute per part de les algues
E2 TP1 EE2 TP2
OH
HO
O
OH
HO
OH
Toilet sewage
1st settler (1m3)
2nd settler (1m3)
Wastewater pump
Wastewater PBR inlet
1
2
3
4
5
Algaebacteria consortia
Fotobioreactor de tractament
drsquo UrbanWW despres de
decantacioacute
Volum 1000L
Semiobert
Tubs plastic transparent
Tractament drsquoUrbanWW i eliminacioacute de PhACs en FBR
100L aigua del llac
Can Borrell Lake (StCugat)
900L U WW
Plagrave drsquooperacioacute del FBR
Tractament drsquoUWW i eliminacioacute de PhACs en FBR
Estat Estacionari - PhACs - Biodiversitat
303 mgL
265 mgL
155 mgL
Irradiacioacute solar darr Temperatura darr
TSSdarr Biomassa
pH augmenta amb lrsquoactivitat fotosintegravetica (consum CO2)
pH disminueix a la nit amb la respiracioacute
Tractament drsquoUWW i eliminacioacute de PhACs en FBR
pH
Entrada - COD=365 mgL - N-NH4
+=79 mgL - PT=17 mgL
COD N-NH4
+
PT
Paragravemetre Periacuteode I Periacuteode II Periacuteode III
DQO () 83 61 41
N-NH4+ () 86 99 80
PT () 54 89 75
Eliminacioacute de nutrients
Tractament drsquoUWW i eliminacioacute de PhACs en FBR
67
Napro
xen
Ibupro
fen
Aceta
min
ophen
Salic
ylic
acid
Keto
pro
fen
Azithro
myc
in
Cip
rofloxacin
Ofloxacin
Ery
thro
myc
in
Hyd
rochlo
roth
iazid
e
Furo
sem
ide
Codein
e
Lora
zepam
Ate
nolo
l
Dilt
iazem
Alp
razola
m
Paro
xetine
Co
nce
ntr
atio
n (
ngL
)
0
2000
4000
6000
8000
10000
12000
24000
30000
36000
42000
48000
54000
60000
Outlet
Inlet
Napro
xe
n
Ibupro
fen
Ace
tam
inophen
Salic
ylic
acid
Keto
pro
fen
Azithro
myc
in
Cip
rofloxa
cin
Ofloxa
cin
Ery
thro
myc
in
Hyd
roch
loro
thia
zid
e
Furo
se
mid
e
Codein
e
Lora
zepam
Ate
nolo
l
Dilt
iazem
Alp
razola
m
Paro
xe
tine
Concentr
ation (
ngL
)
0
2000
4000
6000
8000
10000
12000
24000
30000
36000
42000
48000
54000
60000
Outlet
Inlet
Antiinflamatoris Eliminacioacute gt85
Antibiogravetics Eliminacioacute gt 67
Antidepressius Eliminacioacute gt87
β-bloquejants Eliminacioacute gt86
Altres (ngL) Diuregravetics gt44 Bloquejants de canal lent gt72
Concentratioacute PhACs entrada
Concentratioacute PhACs sortida
TRH=8 d Estat estacionari
TRH=12 d Estat estacionari
48-54 μgL
24-54 μgL
4-10 μgL
2-4 μgL
4-6 μgL
ngL
ngL
8-10 μgL
4-10 μgL
ngL
ngL
PhACs
Tractament drsquoUWW i
eliminacioacute de PhACs en FBR
Valoritzacioacute de biomassa algal mitjanccedilant pretractament enzimagravetic i DA
Digestion time (days)
0 10 20 30 40 50
Meth
ane
yie
ld (
mL C
H4g
VS
)
0
50
100
150
200
250
Time (d) vs Microalgal control
Time (d) vs T control
Time (d) vs Cellulase
Time (d) vs Mix
Mix enzimagravetic Celmiddotlulasa
Biomassa microalgal + Control
Mix enzimagravetic 217 mL CH4g VS
Celmiddotlulasa 203 mL CH4g VS
Microalgues 188 mL CH4g VS
Mix enzimagravetic millora la produccioacute de metagrave
Brou fuacutengic + microalgues Control de brou fuacutengic
Lacasa + microalgues biomassa microalgal Control de lacasa
Brou fuacutengic 210 mL CH4
Lacasa 40 mL CH4
Produccioacute de biogas amb enzims no especiacutefics
Microalgues 38 mL CH4
Produccioacute de biogas amb enzims especiacutefics
Brou fuacutengic millora la produccioacute de metagrave
Projecte de colmiddotlaboracioacute entre el Consorci per a la Gestioacute de Residus del Valles Oriental i el grup de recerca Biorem UAB (2014SGR476) dins del
marc del programa de Doctorats Industrials de la Generalitat de Catalunya
Bioremediacioacute ldquoin siturdquo drsquoaquumliacutefers contaminats per compostos
organoclorats
Projecte de colmiddotlaboracioacute entre Litoclean i el grup de recerca Biorem UAB (2014SGR476) dins del marc del programa de Doctorats
Industrials de la Generalitat de Catalunya
Decloracioacute drsquoorganoclorats mitjanccedilant bacteris dehalorespiradors
1 Tecnologia consolidada amb centenars de casos drsquoaplicacioacute amb egravexit 2 Transformacioacute de productes organoclorats togravexics a innocus 3 Compatible amb altres megravetodes de remediacioacute 4 Disminucioacute del temps de remediacioacute de lrsquoaquumliacutefer i costos associats 5 Tecnologia meacutes econogravemica que tractaments fisico-quiacutemics 6 Potencialment pot eliminar els cloroalcans a concentracions le 0005 mgL 7 Percepcioacute social
PRINCIPALS AVANTATGES BIOREMEDIACIOacute
o Marc del projecte
Aplicacioacute de metodologies de Bioremediacioacute per via anaerogravebia en tres
emplaccedilaments afectats per la presencia de compostos organoclorats Cada un drsquoaquests tres emplaccedilaments constaragrave de les seguumlents fases
bull Fase 1 anagravelisis al laboratori a) Caracteritzacioacute de lrsquoemplaccedilament b) Assaig de laboratori Microcosmos
bull Fase 2 assaig in-situ
o Fase drsquoimplantacioacute A partir dels resultats obtinguts aplicacioacute de metodologia a lrsquoemplaccedilament estudiat per part de Litoclean
PCE TCE cis DCE
Caracteriacutestiques de lrsquoemplaccedilament
bull Emplaccedilament contaminat per un abocament controlat i finit de Percloretilegrave (PCE) en una parcelmiddotla amb activitat industrial
bull Respiren compostos orgagravenics clorats i els transformen a molegravecules menys clorades
bull Anaerobis estrictes bull Es poden trobar als aquumliacutefers contaminats bull El grup Biorem UAB (2014SGR476) disposa de diferents liacutenies de cultius de
bacteris decloradors amb capacitat per detoxificar un ampli ventall drsquoorganoclorats
bull Trueba-Santiso et al 2017 Sci
Total Environ 581-582 pp 640-
648
bull Mortan et al 2017 J Hazard
Mat In press
Dhg Dehalogenimonas
Dhc Dehalococcoides
Dhb Dehalobacterium
Diclorometagrave Agravecid acegravetic Agravecid fogravermic
+ Dhb
C C
H
H
H
H
Etegrave
C C
Cl
H
Cl
H
C C
H
Cl
Cl
H
C C
H
H
H
Cl
cis- i trans- DCE VC
Dhc Dhc
Dhc
C C
Cl
Cl
Cl
H
TCE
C C
C lC l
C l C l
P C E
Dhc
PCE
C
Cl
Cl
C
Cl
Cl
H H C
Cl
Cl
C
Cl
H
H H
1122-TeCA 112-TCA
Dhg Dhg
Abiogravetic
CC
HCl
HCl
HH
12-DCA
Dhg
12-DCA
Bacteris dehalorespiradors
Les poblacions bacterianes
autogravectones poden transformar els
contaminants fins a compostos innocus
Les condicions drsquoaquests aquumliacutefers soacuten adequades per
eliminar els compostos
organoclorats amb bacteris
dehalorespiradors
1 Anagravelisi dels paragravemetres
de camp
Bioestimulacioacute
2 Deteccioacute de lrsquoactivitat
decloradora
Atenuacioacute natural
monitoritzada
Bioaugmentacioacute Fase
2
Pregunta 1a Pregunta 2a
La poblacioacute bacteriana a lrsquoaquumliacutefer
eacutes suficient per completar el proceacutes de descontaminacioacute de forma natural
Pregunta 3a
Fase 1
Cultius anaerobis i anagravelisi de metabogravelits
Mostreig drsquoaigua del pou amb
sediments fins
Preparacioacute dels cultius en cambra
anaerogravebia
Incubacioacute dels cultius en cambra
climatitzada
Anagravelisi de metabogravelits per
cromatografia de gasos Mostres de
laquumliacutefer +
Substrat orgagravenic (candidats per
bioestimulacioacute)
1 Nomeacutes mostra 2 + Metanol i etanol 3 + Producte comercial 4 + Lactat
Concentracioacute de cloroetens
2 Deteccioacute de lrsquoactivitat decloradora
Fase 1
La biodegradacioacute eacutes completa (etegrave)
La bioestimulacioacute eacutes efectiva
La decloracioacute meacutes ragravepida eacutes amb lactat
PCE
TCE
cis- DCE
CV Etegrave
trans- DCE
0
5
10
15
20
25
30
35
0 50 100 150 200
Co
nce
ntr
atio
n (
microM
)
Day
0
2
4
6
8
10
0 50 100 150 200
Day
Mostra aigua nomeacutes (control)
Mostra aigua + etanol metanol
Mostra aigua + producte comercial
Mostra aigua + lactat
Resultats per a un pou
Cultius anaerobis i anagravelisi de metabogravelits
Fase 1
0
5
10
15
20
25
30
35
0 50 100 150 200Day
+ TCE
0
10
20
30
40
50
60
70
0 50 100 150 200
Day
+ TCE
2 Deteccioacute de lrsquoactivitat decloradora
TCE
cis-DCE
trans-DCE
Cloruro de vinilo Etileno
CC
Cl
Cl Cl
Cl
PCE
CC
Cl
H H
Cl
CC
H
ClH
Cl
CC
Cl
H
H
H
CC
H
H H
H
CC
Cl
Cl H
Cl
Deteccioacute i identificacioacute dels bacteris i enzims responsables de la degradacioacute completa
Tegravecniques moleculars (PCR)
Fase 1
Dehalobacter Desulforomonas
Sulfurospirillum Geobacter Desulfitobacterium
Desulfitobacterium
Dehalococcoides
pceA
tceA tceA bvcA
vcrA
2 Deteccioacute de lrsquoactivitat decloradora
Clorur de
vinil
Etegrave
Ma
rca
do
r
C+
Dh
c
Pou
C-
Dh
c
Assaig in situ per BIOESTIMULACIOacute
Fase 2
Injeccioacute i monitoritzacioacute bull Injeccioacute drsquoestimulant segons
conclusions de lrsquoassaig de laboratori (Lactat comercial) en les concentracions de diseny
bull Injeccioacute de traccedilador (fluoresceiumlna)
PCE TCE
cis-DCE
trans-DCE
CV Ethene 0
5
10
15
20
25
30
-1 19 39 59 79
Co
nce
ntr
atio
n (
mg
L)
Day
Chlorinated ethenes Lactate and fermenting products
Well PZ-1
Lactate Pyruvate
Acetate Formate
Potencial Redox
0
1
2
3
4
5
-1 19 39 59 79
Co
nce
ntr
atio
n (
mg
L)
Day
0
500
1000
1500
2000
2500
-1 19 39 59 79Day
0
10000
20000
30000
40000
50000
60000
70000
-1 19 39 59 79Day
-100
0
100
200
300
400
500
-1 19 39 59 79
OR
P (
mV
)
Day
PZ2
82
Chlorinated ethenes Lactate and fermenting products
Well PZ-2
Direct injection of lactate (MW-PZ2) Monitoring Wells PZ2 PZ1 PZ3 MW6 PZ22 PZ6 and ProfA
Conclusions de la Fase 2 (assaig in situ)
Els resultats de la Fase 1 soacuten vagravelids per decidir quin tractament de bioremediacioacute seguir a la Fase 2
El lactat estimula la degradacioacute
bull Augmenta la velocitat de decloracioacute bull Proporciona acetat i hidrogen als bacteris bull Consumeix lrsquooxigen present bull Disminueix el potencial redox
Es confirma la presegravencia de bacteris dehalorespiradors autogravectons i actius
Es detecta degradacioacute de PCE i transformacioacute a compostos menys clorats
A partir dels resultats obtinguts durant les dues fases es dissenyaragrave i es proposaragrave lrsquoexecucioacute drsquoun proceacutes de bioremediacioacute anaerogravebia estimulada aplicant la metodologia establerta
84
Gragravecies
Grup de recerca BioremUAB (teresavicentuabcat)
Famiacutelia faacutermacos Tratamiento esteacuteril Tratamiento no esteacuteril
Carga inicial (microg)
Eliminacioacuten ()
Carga inicial (microg)
Eliminacioacute ()
Analgegravesics 1475 180 993 1511 179 988 Antibiogravetics 569 69 861 239 28 908 Cafeiumlna 757 92 79 1490 177 384 EDC 124 15 813 704 84 744 Iopromida 1046 128 755 4197 498 340 Altres fagravermacs 557 68 862 177 21 863 Psiquiagravetrics 3658 447 937 108 13 954 Cantidad total 8185 100 832 8427 100 533
Tratamiento adecuado para degradar faacutermacos en efluents de hospital
Siguiente objetivo Tratamiento en continuo de efluentes
RESULTADOS AGUAS RESIDUALES DE HOSPITAL
TRATAMIENTO DE EFLUENTES
Fungal inoculated (I)
34 Non-sterile continuous treatments of ROC and VHW
Non-inoculated (NI)
Non-sterile continuous
treatments of real effluents
VHW treatment
(
) Glucose concentration
(
) COD
(
) Laccase activity
(darr) Fungal biomass partial renovation
(mdash) Glucose addition rate
2 HRT studied
Decrease in laccase activity even with partial biomass renovation
Fungal inoculated (I)
Casas et al 2013 Env Technol 34 113
Glucose 026 g g DCW d
Ammonium 12 mg g DCW d
No glucose accumulation
Need for nutrients
Previous studies in synthetic
media and sterile conditions
CRT
Blaacutenquez et al 2006 Water Res 40 1650
CRT 21 days
13 biomass renovation every 7 days
CRT of 15 days
34 Non-sterile continuous treatments of ROC and VHW
Marina Badia Fabregat December 5th 2014 PhD Thesis
Que es lo que sucede
Se muere el hongo aunque estamos renovando la
biomasa no hay suficiente hongo
No hay degradacioacuten
52
Marina Badia Fabregat December 5th 2014 PhD Thesis
VHW treatment (2)
34 Non-sterile continuous treatments of ROC and VHW
NH4+ addition
PhACs removal
Fungal inoculated (I)
Non-inoculated (NI)
(
) Wastewater (Influent)
(
) Reactor effluent
The analyses have
been performed by
34 Non-sterile continuous treatments of ROC and VHW
Microbial community assessment (DGGE)
Marina Badia Fabregat December 5th 2014 PhD Thesis
Time
34 Non-sterile continuous treatments of ROC and VHW
Trametes versicolor
Candida spp
Fusarium solani
Unknown
T versicolor survived until the end of the treatment
laccase activity is not a good indicator
ESCENARIOS DE GESTIOacuteN DE EFLUENTES DE HOSPITAL
EDAR
No eliminacioacuten
de faacutermacos
Dilucioacuten en
el efluente
urbano
Aguas
urbanas
Fong
No eliminacioacuten
de DQO
Hongo Aguas
urbanas
EDAR
HOSPITAL
Srsquoha comprovat la capacitat de T versicolor per degradar fagravermacs
Badiacutea-Fabregat et al 2014 Rodriacuteguez-Rodriacuteguez et al 2014 Cruz-Moratoacute et al 2013
Tractament en continu drsquoHWW amb T versicolor en reactor
Inconvenients al tractament drsquo
aiguumles drsquohospitals reals
- Necessitat drsquoaddicionar nutrients - Competegravencia amb bacteris
Possibles solucions Estrategravegies
- Pretractament de lrsquoefluent - Altres configuracions de reactors - Canvi en la font de carboni
Posada a punt del sistema TRH Relacioacute QRQL
Tractament en continu drsquoHWW amb T versicolor en reactor
Alternativa filtre percolador amb T versicolor pre-crescut sobre fusta
1 2 3
4
5
6
7
1 Tanc drsquoalimentacioacute 2 Tanc de mescla 3 Tanc drsquoeluents de
sortida 4 Bomba de recirculacioacute 5 Bioreactor 6 Entrada drsquoaire 7 Controlador de pH
TRH 3d
QL
QR
QL
Tractament en continu drsquoHWW amb T versicolor en reactor
Alternativa filtre percolador amb T versicolor pre-crescut sobre fusta
Desenvolupament processos
Efluent hospital
real (HWW)
Aiguumles residuals urbanes
(UWW)
Trametes versicolor
T versicolor crescut sobre fusta
Filtre percolador amb T versicolor crescut sobre fusta
Microalgues Degradacioacute a
escala Erlenmeyer Fotobioreactor FBR
Degradacioacute drsquohormones i fagravermacs per microalgues
bull Degradacioacute drsquohormones del digestat drsquoun DA dopat amb E2 i EE2 amb les algues S capricornutum i C reinhardtii creixement i degradacioacute
No efecte togravexic de les hormones sobre les algues
Utilitzacioacute de digestat de llots per creixer
S capricornutum
S capricornutum
Selenastrum
capricornutum
Chlamydomonas
reinhardtii
E2 () EE2 () E2 () EE2 ()
24h 7d 24
h
7d 24h 7d 24
h
7d
B 47 88 30 60 89 100 26 100
C 2 46 0 41 27 86 6 71
G 91 100 27 95 98 100 28 76
Degradacioacute drsquohormones i fagravermacs per microalgues
bull Identificacioacute productes de degradacioacute drsquoE2 i EE2
bull Es detecten diferents productes de degradacioacute drsquoE2 i EE2 bull Majoritagraveriament productes de fotodegradacioacute bull Alguns directament relacionats amb la biodegradacioacute per part de les algues
E2 TP1 EE2 TP2
OH
HO
O
OH
HO
OH
Toilet sewage
1st settler (1m3)
2nd settler (1m3)
Wastewater pump
Wastewater PBR inlet
1
2
3
4
5
Algaebacteria consortia
Fotobioreactor de tractament
drsquo UrbanWW despres de
decantacioacute
Volum 1000L
Semiobert
Tubs plastic transparent
Tractament drsquoUrbanWW i eliminacioacute de PhACs en FBR
100L aigua del llac
Can Borrell Lake (StCugat)
900L U WW
Plagrave drsquooperacioacute del FBR
Tractament drsquoUWW i eliminacioacute de PhACs en FBR
Estat Estacionari - PhACs - Biodiversitat
303 mgL
265 mgL
155 mgL
Irradiacioacute solar darr Temperatura darr
TSSdarr Biomassa
pH augmenta amb lrsquoactivitat fotosintegravetica (consum CO2)
pH disminueix a la nit amb la respiracioacute
Tractament drsquoUWW i eliminacioacute de PhACs en FBR
pH
Entrada - COD=365 mgL - N-NH4
+=79 mgL - PT=17 mgL
COD N-NH4
+
PT
Paragravemetre Periacuteode I Periacuteode II Periacuteode III
DQO () 83 61 41
N-NH4+ () 86 99 80
PT () 54 89 75
Eliminacioacute de nutrients
Tractament drsquoUWW i eliminacioacute de PhACs en FBR
67
Napro
xen
Ibupro
fen
Aceta
min
ophen
Salic
ylic
acid
Keto
pro
fen
Azithro
myc
in
Cip
rofloxacin
Ofloxacin
Ery
thro
myc
in
Hyd
rochlo
roth
iazid
e
Furo
sem
ide
Codein
e
Lora
zepam
Ate
nolo
l
Dilt
iazem
Alp
razola
m
Paro
xetine
Co
nce
ntr
atio
n (
ngL
)
0
2000
4000
6000
8000
10000
12000
24000
30000
36000
42000
48000
54000
60000
Outlet
Inlet
Napro
xe
n
Ibupro
fen
Ace
tam
inophen
Salic
ylic
acid
Keto
pro
fen
Azithro
myc
in
Cip
rofloxa
cin
Ofloxa
cin
Ery
thro
myc
in
Hyd
roch
loro
thia
zid
e
Furo
se
mid
e
Codein
e
Lora
zepam
Ate
nolo
l
Dilt
iazem
Alp
razola
m
Paro
xe
tine
Concentr
ation (
ngL
)
0
2000
4000
6000
8000
10000
12000
24000
30000
36000
42000
48000
54000
60000
Outlet
Inlet
Antiinflamatoris Eliminacioacute gt85
Antibiogravetics Eliminacioacute gt 67
Antidepressius Eliminacioacute gt87
β-bloquejants Eliminacioacute gt86
Altres (ngL) Diuregravetics gt44 Bloquejants de canal lent gt72
Concentratioacute PhACs entrada
Concentratioacute PhACs sortida
TRH=8 d Estat estacionari
TRH=12 d Estat estacionari
48-54 μgL
24-54 μgL
4-10 μgL
2-4 μgL
4-6 μgL
ngL
ngL
8-10 μgL
4-10 μgL
ngL
ngL
PhACs
Tractament drsquoUWW i
eliminacioacute de PhACs en FBR
Valoritzacioacute de biomassa algal mitjanccedilant pretractament enzimagravetic i DA
Digestion time (days)
0 10 20 30 40 50
Meth
ane
yie
ld (
mL C
H4g
VS
)
0
50
100
150
200
250
Time (d) vs Microalgal control
Time (d) vs T control
Time (d) vs Cellulase
Time (d) vs Mix
Mix enzimagravetic Celmiddotlulasa
Biomassa microalgal + Control
Mix enzimagravetic 217 mL CH4g VS
Celmiddotlulasa 203 mL CH4g VS
Microalgues 188 mL CH4g VS
Mix enzimagravetic millora la produccioacute de metagrave
Brou fuacutengic + microalgues Control de brou fuacutengic
Lacasa + microalgues biomassa microalgal Control de lacasa
Brou fuacutengic 210 mL CH4
Lacasa 40 mL CH4
Produccioacute de biogas amb enzims no especiacutefics
Microalgues 38 mL CH4
Produccioacute de biogas amb enzims especiacutefics
Brou fuacutengic millora la produccioacute de metagrave
Projecte de colmiddotlaboracioacute entre el Consorci per a la Gestioacute de Residus del Valles Oriental i el grup de recerca Biorem UAB (2014SGR476) dins del
marc del programa de Doctorats Industrials de la Generalitat de Catalunya
Bioremediacioacute ldquoin siturdquo drsquoaquumliacutefers contaminats per compostos
organoclorats
Projecte de colmiddotlaboracioacute entre Litoclean i el grup de recerca Biorem UAB (2014SGR476) dins del marc del programa de Doctorats
Industrials de la Generalitat de Catalunya
Decloracioacute drsquoorganoclorats mitjanccedilant bacteris dehalorespiradors
1 Tecnologia consolidada amb centenars de casos drsquoaplicacioacute amb egravexit 2 Transformacioacute de productes organoclorats togravexics a innocus 3 Compatible amb altres megravetodes de remediacioacute 4 Disminucioacute del temps de remediacioacute de lrsquoaquumliacutefer i costos associats 5 Tecnologia meacutes econogravemica que tractaments fisico-quiacutemics 6 Potencialment pot eliminar els cloroalcans a concentracions le 0005 mgL 7 Percepcioacute social
PRINCIPALS AVANTATGES BIOREMEDIACIOacute
o Marc del projecte
Aplicacioacute de metodologies de Bioremediacioacute per via anaerogravebia en tres
emplaccedilaments afectats per la presencia de compostos organoclorats Cada un drsquoaquests tres emplaccedilaments constaragrave de les seguumlents fases
bull Fase 1 anagravelisis al laboratori a) Caracteritzacioacute de lrsquoemplaccedilament b) Assaig de laboratori Microcosmos
bull Fase 2 assaig in-situ
o Fase drsquoimplantacioacute A partir dels resultats obtinguts aplicacioacute de metodologia a lrsquoemplaccedilament estudiat per part de Litoclean
PCE TCE cis DCE
Caracteriacutestiques de lrsquoemplaccedilament
bull Emplaccedilament contaminat per un abocament controlat i finit de Percloretilegrave (PCE) en una parcelmiddotla amb activitat industrial
bull Respiren compostos orgagravenics clorats i els transformen a molegravecules menys clorades
bull Anaerobis estrictes bull Es poden trobar als aquumliacutefers contaminats bull El grup Biorem UAB (2014SGR476) disposa de diferents liacutenies de cultius de
bacteris decloradors amb capacitat per detoxificar un ampli ventall drsquoorganoclorats
bull Trueba-Santiso et al 2017 Sci
Total Environ 581-582 pp 640-
648
bull Mortan et al 2017 J Hazard
Mat In press
Dhg Dehalogenimonas
Dhc Dehalococcoides
Dhb Dehalobacterium
Diclorometagrave Agravecid acegravetic Agravecid fogravermic
+ Dhb
C C
H
H
H
H
Etegrave
C C
Cl
H
Cl
H
C C
H
Cl
Cl
H
C C
H
H
H
Cl
cis- i trans- DCE VC
Dhc Dhc
Dhc
C C
Cl
Cl
Cl
H
TCE
C C
C lC l
C l C l
P C E
Dhc
PCE
C
Cl
Cl
C
Cl
Cl
H H C
Cl
Cl
C
Cl
H
H H
1122-TeCA 112-TCA
Dhg Dhg
Abiogravetic
CC
HCl
HCl
HH
12-DCA
Dhg
12-DCA
Bacteris dehalorespiradors
Les poblacions bacterianes
autogravectones poden transformar els
contaminants fins a compostos innocus
Les condicions drsquoaquests aquumliacutefers soacuten adequades per
eliminar els compostos
organoclorats amb bacteris
dehalorespiradors
1 Anagravelisi dels paragravemetres
de camp
Bioestimulacioacute
2 Deteccioacute de lrsquoactivitat
decloradora
Atenuacioacute natural
monitoritzada
Bioaugmentacioacute Fase
2
Pregunta 1a Pregunta 2a
La poblacioacute bacteriana a lrsquoaquumliacutefer
eacutes suficient per completar el proceacutes de descontaminacioacute de forma natural
Pregunta 3a
Fase 1
Cultius anaerobis i anagravelisi de metabogravelits
Mostreig drsquoaigua del pou amb
sediments fins
Preparacioacute dels cultius en cambra
anaerogravebia
Incubacioacute dels cultius en cambra
climatitzada
Anagravelisi de metabogravelits per
cromatografia de gasos Mostres de
laquumliacutefer +
Substrat orgagravenic (candidats per
bioestimulacioacute)
1 Nomeacutes mostra 2 + Metanol i etanol 3 + Producte comercial 4 + Lactat
Concentracioacute de cloroetens
2 Deteccioacute de lrsquoactivitat decloradora
Fase 1
La biodegradacioacute eacutes completa (etegrave)
La bioestimulacioacute eacutes efectiva
La decloracioacute meacutes ragravepida eacutes amb lactat
PCE
TCE
cis- DCE
CV Etegrave
trans- DCE
0
5
10
15
20
25
30
35
0 50 100 150 200
Co
nce
ntr
atio
n (
microM
)
Day
0
2
4
6
8
10
0 50 100 150 200
Day
Mostra aigua nomeacutes (control)
Mostra aigua + etanol metanol
Mostra aigua + producte comercial
Mostra aigua + lactat
Resultats per a un pou
Cultius anaerobis i anagravelisi de metabogravelits
Fase 1
0
5
10
15
20
25
30
35
0 50 100 150 200Day
+ TCE
0
10
20
30
40
50
60
70
0 50 100 150 200
Day
+ TCE
2 Deteccioacute de lrsquoactivitat decloradora
TCE
cis-DCE
trans-DCE
Cloruro de vinilo Etileno
CC
Cl
Cl Cl
Cl
PCE
CC
Cl
H H
Cl
CC
H
ClH
Cl
CC
Cl
H
H
H
CC
H
H H
H
CC
Cl
Cl H
Cl
Deteccioacute i identificacioacute dels bacteris i enzims responsables de la degradacioacute completa
Tegravecniques moleculars (PCR)
Fase 1
Dehalobacter Desulforomonas
Sulfurospirillum Geobacter Desulfitobacterium
Desulfitobacterium
Dehalococcoides
pceA
tceA tceA bvcA
vcrA
2 Deteccioacute de lrsquoactivitat decloradora
Clorur de
vinil
Etegrave
Ma
rca
do
r
C+
Dh
c
Pou
C-
Dh
c
Assaig in situ per BIOESTIMULACIOacute
Fase 2
Injeccioacute i monitoritzacioacute bull Injeccioacute drsquoestimulant segons
conclusions de lrsquoassaig de laboratori (Lactat comercial) en les concentracions de diseny
bull Injeccioacute de traccedilador (fluoresceiumlna)
PCE TCE
cis-DCE
trans-DCE
CV Ethene 0
5
10
15
20
25
30
-1 19 39 59 79
Co
nce
ntr
atio
n (
mg
L)
Day
Chlorinated ethenes Lactate and fermenting products
Well PZ-1
Lactate Pyruvate
Acetate Formate
Potencial Redox
0
1
2
3
4
5
-1 19 39 59 79
Co
nce
ntr
atio
n (
mg
L)
Day
0
500
1000
1500
2000
2500
-1 19 39 59 79Day
0
10000
20000
30000
40000
50000
60000
70000
-1 19 39 59 79Day
-100
0
100
200
300
400
500
-1 19 39 59 79
OR
P (
mV
)
Day
PZ2
82
Chlorinated ethenes Lactate and fermenting products
Well PZ-2
Direct injection of lactate (MW-PZ2) Monitoring Wells PZ2 PZ1 PZ3 MW6 PZ22 PZ6 and ProfA
Conclusions de la Fase 2 (assaig in situ)
Els resultats de la Fase 1 soacuten vagravelids per decidir quin tractament de bioremediacioacute seguir a la Fase 2
El lactat estimula la degradacioacute
bull Augmenta la velocitat de decloracioacute bull Proporciona acetat i hidrogen als bacteris bull Consumeix lrsquooxigen present bull Disminueix el potencial redox
Es confirma la presegravencia de bacteris dehalorespiradors autogravectons i actius
Es detecta degradacioacute de PCE i transformacioacute a compostos menys clorats
A partir dels resultats obtinguts durant les dues fases es dissenyaragrave i es proposaragrave lrsquoexecucioacute drsquoun proceacutes de bioremediacioacute anaerogravebia estimulada aplicant la metodologia establerta
84
Gragravecies
Grup de recerca BioremUAB (teresavicentuabcat)
Fungal inoculated (I)
34 Non-sterile continuous treatments of ROC and VHW
Non-inoculated (NI)
Non-sterile continuous
treatments of real effluents
VHW treatment
(
) Glucose concentration
(
) COD
(
) Laccase activity
(darr) Fungal biomass partial renovation
(mdash) Glucose addition rate
2 HRT studied
Decrease in laccase activity even with partial biomass renovation
Fungal inoculated (I)
Casas et al 2013 Env Technol 34 113
Glucose 026 g g DCW d
Ammonium 12 mg g DCW d
No glucose accumulation
Need for nutrients
Previous studies in synthetic
media and sterile conditions
CRT
Blaacutenquez et al 2006 Water Res 40 1650
CRT 21 days
13 biomass renovation every 7 days
CRT of 15 days
34 Non-sterile continuous treatments of ROC and VHW
Marina Badia Fabregat December 5th 2014 PhD Thesis
Que es lo que sucede
Se muere el hongo aunque estamos renovando la
biomasa no hay suficiente hongo
No hay degradacioacuten
52
Marina Badia Fabregat December 5th 2014 PhD Thesis
VHW treatment (2)
34 Non-sterile continuous treatments of ROC and VHW
NH4+ addition
PhACs removal
Fungal inoculated (I)
Non-inoculated (NI)
(
) Wastewater (Influent)
(
) Reactor effluent
The analyses have
been performed by
34 Non-sterile continuous treatments of ROC and VHW
Microbial community assessment (DGGE)
Marina Badia Fabregat December 5th 2014 PhD Thesis
Time
34 Non-sterile continuous treatments of ROC and VHW
Trametes versicolor
Candida spp
Fusarium solani
Unknown
T versicolor survived until the end of the treatment
laccase activity is not a good indicator
ESCENARIOS DE GESTIOacuteN DE EFLUENTES DE HOSPITAL
EDAR
No eliminacioacuten
de faacutermacos
Dilucioacuten en
el efluente
urbano
Aguas
urbanas
Fong
No eliminacioacuten
de DQO
Hongo Aguas
urbanas
EDAR
HOSPITAL
Srsquoha comprovat la capacitat de T versicolor per degradar fagravermacs
Badiacutea-Fabregat et al 2014 Rodriacuteguez-Rodriacuteguez et al 2014 Cruz-Moratoacute et al 2013
Tractament en continu drsquoHWW amb T versicolor en reactor
Inconvenients al tractament drsquo
aiguumles drsquohospitals reals
- Necessitat drsquoaddicionar nutrients - Competegravencia amb bacteris
Possibles solucions Estrategravegies
- Pretractament de lrsquoefluent - Altres configuracions de reactors - Canvi en la font de carboni
Posada a punt del sistema TRH Relacioacute QRQL
Tractament en continu drsquoHWW amb T versicolor en reactor
Alternativa filtre percolador amb T versicolor pre-crescut sobre fusta
1 2 3
4
5
6
7
1 Tanc drsquoalimentacioacute 2 Tanc de mescla 3 Tanc drsquoeluents de
sortida 4 Bomba de recirculacioacute 5 Bioreactor 6 Entrada drsquoaire 7 Controlador de pH
TRH 3d
QL
QR
QL
Tractament en continu drsquoHWW amb T versicolor en reactor
Alternativa filtre percolador amb T versicolor pre-crescut sobre fusta
Desenvolupament processos
Efluent hospital
real (HWW)
Aiguumles residuals urbanes
(UWW)
Trametes versicolor
T versicolor crescut sobre fusta
Filtre percolador amb T versicolor crescut sobre fusta
Microalgues Degradacioacute a
escala Erlenmeyer Fotobioreactor FBR
Degradacioacute drsquohormones i fagravermacs per microalgues
bull Degradacioacute drsquohormones del digestat drsquoun DA dopat amb E2 i EE2 amb les algues S capricornutum i C reinhardtii creixement i degradacioacute
No efecte togravexic de les hormones sobre les algues
Utilitzacioacute de digestat de llots per creixer
S capricornutum
S capricornutum
Selenastrum
capricornutum
Chlamydomonas
reinhardtii
E2 () EE2 () E2 () EE2 ()
24h 7d 24
h
7d 24h 7d 24
h
7d
B 47 88 30 60 89 100 26 100
C 2 46 0 41 27 86 6 71
G 91 100 27 95 98 100 28 76
Degradacioacute drsquohormones i fagravermacs per microalgues
bull Identificacioacute productes de degradacioacute drsquoE2 i EE2
bull Es detecten diferents productes de degradacioacute drsquoE2 i EE2 bull Majoritagraveriament productes de fotodegradacioacute bull Alguns directament relacionats amb la biodegradacioacute per part de les algues
E2 TP1 EE2 TP2
OH
HO
O
OH
HO
OH
Toilet sewage
1st settler (1m3)
2nd settler (1m3)
Wastewater pump
Wastewater PBR inlet
1
2
3
4
5
Algaebacteria consortia
Fotobioreactor de tractament
drsquo UrbanWW despres de
decantacioacute
Volum 1000L
Semiobert
Tubs plastic transparent
Tractament drsquoUrbanWW i eliminacioacute de PhACs en FBR
100L aigua del llac
Can Borrell Lake (StCugat)
900L U WW
Plagrave drsquooperacioacute del FBR
Tractament drsquoUWW i eliminacioacute de PhACs en FBR
Estat Estacionari - PhACs - Biodiversitat
303 mgL
265 mgL
155 mgL
Irradiacioacute solar darr Temperatura darr
TSSdarr Biomassa
pH augmenta amb lrsquoactivitat fotosintegravetica (consum CO2)
pH disminueix a la nit amb la respiracioacute
Tractament drsquoUWW i eliminacioacute de PhACs en FBR
pH
Entrada - COD=365 mgL - N-NH4
+=79 mgL - PT=17 mgL
COD N-NH4
+
PT
Paragravemetre Periacuteode I Periacuteode II Periacuteode III
DQO () 83 61 41
N-NH4+ () 86 99 80
PT () 54 89 75
Eliminacioacute de nutrients
Tractament drsquoUWW i eliminacioacute de PhACs en FBR
67
Napro
xen
Ibupro
fen
Aceta
min
ophen
Salic
ylic
acid
Keto
pro
fen
Azithro
myc
in
Cip
rofloxacin
Ofloxacin
Ery
thro
myc
in
Hyd
rochlo
roth
iazid
e
Furo
sem
ide
Codein
e
Lora
zepam
Ate
nolo
l
Dilt
iazem
Alp
razola
m
Paro
xetine
Co
nce
ntr
atio
n (
ngL
)
0
2000
4000
6000
8000
10000
12000
24000
30000
36000
42000
48000
54000
60000
Outlet
Inlet
Napro
xe
n
Ibupro
fen
Ace
tam
inophen
Salic
ylic
acid
Keto
pro
fen
Azithro
myc
in
Cip
rofloxa
cin
Ofloxa
cin
Ery
thro
myc
in
Hyd
roch
loro
thia
zid
e
Furo
se
mid
e
Codein
e
Lora
zepam
Ate
nolo
l
Dilt
iazem
Alp
razola
m
Paro
xe
tine
Concentr
ation (
ngL
)
0
2000
4000
6000
8000
10000
12000
24000
30000
36000
42000
48000
54000
60000
Outlet
Inlet
Antiinflamatoris Eliminacioacute gt85
Antibiogravetics Eliminacioacute gt 67
Antidepressius Eliminacioacute gt87
β-bloquejants Eliminacioacute gt86
Altres (ngL) Diuregravetics gt44 Bloquejants de canal lent gt72
Concentratioacute PhACs entrada
Concentratioacute PhACs sortida
TRH=8 d Estat estacionari
TRH=12 d Estat estacionari
48-54 μgL
24-54 μgL
4-10 μgL
2-4 μgL
4-6 μgL
ngL
ngL
8-10 μgL
4-10 μgL
ngL
ngL
PhACs
Tractament drsquoUWW i
eliminacioacute de PhACs en FBR
Valoritzacioacute de biomassa algal mitjanccedilant pretractament enzimagravetic i DA
Digestion time (days)
0 10 20 30 40 50
Meth
ane
yie
ld (
mL C
H4g
VS
)
0
50
100
150
200
250
Time (d) vs Microalgal control
Time (d) vs T control
Time (d) vs Cellulase
Time (d) vs Mix
Mix enzimagravetic Celmiddotlulasa
Biomassa microalgal + Control
Mix enzimagravetic 217 mL CH4g VS
Celmiddotlulasa 203 mL CH4g VS
Microalgues 188 mL CH4g VS
Mix enzimagravetic millora la produccioacute de metagrave
Brou fuacutengic + microalgues Control de brou fuacutengic
Lacasa + microalgues biomassa microalgal Control de lacasa
Brou fuacutengic 210 mL CH4
Lacasa 40 mL CH4
Produccioacute de biogas amb enzims no especiacutefics
Microalgues 38 mL CH4
Produccioacute de biogas amb enzims especiacutefics
Brou fuacutengic millora la produccioacute de metagrave
Projecte de colmiddotlaboracioacute entre el Consorci per a la Gestioacute de Residus del Valles Oriental i el grup de recerca Biorem UAB (2014SGR476) dins del
marc del programa de Doctorats Industrials de la Generalitat de Catalunya
Bioremediacioacute ldquoin siturdquo drsquoaquumliacutefers contaminats per compostos
organoclorats
Projecte de colmiddotlaboracioacute entre Litoclean i el grup de recerca Biorem UAB (2014SGR476) dins del marc del programa de Doctorats
Industrials de la Generalitat de Catalunya
Decloracioacute drsquoorganoclorats mitjanccedilant bacteris dehalorespiradors
1 Tecnologia consolidada amb centenars de casos drsquoaplicacioacute amb egravexit 2 Transformacioacute de productes organoclorats togravexics a innocus 3 Compatible amb altres megravetodes de remediacioacute 4 Disminucioacute del temps de remediacioacute de lrsquoaquumliacutefer i costos associats 5 Tecnologia meacutes econogravemica que tractaments fisico-quiacutemics 6 Potencialment pot eliminar els cloroalcans a concentracions le 0005 mgL 7 Percepcioacute social
PRINCIPALS AVANTATGES BIOREMEDIACIOacute
o Marc del projecte
Aplicacioacute de metodologies de Bioremediacioacute per via anaerogravebia en tres
emplaccedilaments afectats per la presencia de compostos organoclorats Cada un drsquoaquests tres emplaccedilaments constaragrave de les seguumlents fases
bull Fase 1 anagravelisis al laboratori a) Caracteritzacioacute de lrsquoemplaccedilament b) Assaig de laboratori Microcosmos
bull Fase 2 assaig in-situ
o Fase drsquoimplantacioacute A partir dels resultats obtinguts aplicacioacute de metodologia a lrsquoemplaccedilament estudiat per part de Litoclean
PCE TCE cis DCE
Caracteriacutestiques de lrsquoemplaccedilament
bull Emplaccedilament contaminat per un abocament controlat i finit de Percloretilegrave (PCE) en una parcelmiddotla amb activitat industrial
bull Respiren compostos orgagravenics clorats i els transformen a molegravecules menys clorades
bull Anaerobis estrictes bull Es poden trobar als aquumliacutefers contaminats bull El grup Biorem UAB (2014SGR476) disposa de diferents liacutenies de cultius de
bacteris decloradors amb capacitat per detoxificar un ampli ventall drsquoorganoclorats
bull Trueba-Santiso et al 2017 Sci
Total Environ 581-582 pp 640-
648
bull Mortan et al 2017 J Hazard
Mat In press
Dhg Dehalogenimonas
Dhc Dehalococcoides
Dhb Dehalobacterium
Diclorometagrave Agravecid acegravetic Agravecid fogravermic
+ Dhb
C C
H
H
H
H
Etegrave
C C
Cl
H
Cl
H
C C
H
Cl
Cl
H
C C
H
H
H
Cl
cis- i trans- DCE VC
Dhc Dhc
Dhc
C C
Cl
Cl
Cl
H
TCE
C C
C lC l
C l C l
P C E
Dhc
PCE
C
Cl
Cl
C
Cl
Cl
H H C
Cl
Cl
C
Cl
H
H H
1122-TeCA 112-TCA
Dhg Dhg
Abiogravetic
CC
HCl
HCl
HH
12-DCA
Dhg
12-DCA
Bacteris dehalorespiradors
Les poblacions bacterianes
autogravectones poden transformar els
contaminants fins a compostos innocus
Les condicions drsquoaquests aquumliacutefers soacuten adequades per
eliminar els compostos
organoclorats amb bacteris
dehalorespiradors
1 Anagravelisi dels paragravemetres
de camp
Bioestimulacioacute
2 Deteccioacute de lrsquoactivitat
decloradora
Atenuacioacute natural
monitoritzada
Bioaugmentacioacute Fase
2
Pregunta 1a Pregunta 2a
La poblacioacute bacteriana a lrsquoaquumliacutefer
eacutes suficient per completar el proceacutes de descontaminacioacute de forma natural
Pregunta 3a
Fase 1
Cultius anaerobis i anagravelisi de metabogravelits
Mostreig drsquoaigua del pou amb
sediments fins
Preparacioacute dels cultius en cambra
anaerogravebia
Incubacioacute dels cultius en cambra
climatitzada
Anagravelisi de metabogravelits per
cromatografia de gasos Mostres de
laquumliacutefer +
Substrat orgagravenic (candidats per
bioestimulacioacute)
1 Nomeacutes mostra 2 + Metanol i etanol 3 + Producte comercial 4 + Lactat
Concentracioacute de cloroetens
2 Deteccioacute de lrsquoactivitat decloradora
Fase 1
La biodegradacioacute eacutes completa (etegrave)
La bioestimulacioacute eacutes efectiva
La decloracioacute meacutes ragravepida eacutes amb lactat
PCE
TCE
cis- DCE
CV Etegrave
trans- DCE
0
5
10
15
20
25
30
35
0 50 100 150 200
Co
nce
ntr
atio
n (
microM
)
Day
0
2
4
6
8
10
0 50 100 150 200
Day
Mostra aigua nomeacutes (control)
Mostra aigua + etanol metanol
Mostra aigua + producte comercial
Mostra aigua + lactat
Resultats per a un pou
Cultius anaerobis i anagravelisi de metabogravelits
Fase 1
0
5
10
15
20
25
30
35
0 50 100 150 200Day
+ TCE
0
10
20
30
40
50
60
70
0 50 100 150 200
Day
+ TCE
2 Deteccioacute de lrsquoactivitat decloradora
TCE
cis-DCE
trans-DCE
Cloruro de vinilo Etileno
CC
Cl
Cl Cl
Cl
PCE
CC
Cl
H H
Cl
CC
H
ClH
Cl
CC
Cl
H
H
H
CC
H
H H
H
CC
Cl
Cl H
Cl
Deteccioacute i identificacioacute dels bacteris i enzims responsables de la degradacioacute completa
Tegravecniques moleculars (PCR)
Fase 1
Dehalobacter Desulforomonas
Sulfurospirillum Geobacter Desulfitobacterium
Desulfitobacterium
Dehalococcoides
pceA
tceA tceA bvcA
vcrA
2 Deteccioacute de lrsquoactivitat decloradora
Clorur de
vinil
Etegrave
Ma
rca
do
r
C+
Dh
c
Pou
C-
Dh
c
Assaig in situ per BIOESTIMULACIOacute
Fase 2
Injeccioacute i monitoritzacioacute bull Injeccioacute drsquoestimulant segons
conclusions de lrsquoassaig de laboratori (Lactat comercial) en les concentracions de diseny
bull Injeccioacute de traccedilador (fluoresceiumlna)
PCE TCE
cis-DCE
trans-DCE
CV Ethene 0
5
10
15
20
25
30
-1 19 39 59 79
Co
nce
ntr
atio
n (
mg
L)
Day
Chlorinated ethenes Lactate and fermenting products
Well PZ-1
Lactate Pyruvate
Acetate Formate
Potencial Redox
0
1
2
3
4
5
-1 19 39 59 79
Co
nce
ntr
atio
n (
mg
L)
Day
0
500
1000
1500
2000
2500
-1 19 39 59 79Day
0
10000
20000
30000
40000
50000
60000
70000
-1 19 39 59 79Day
-100
0
100
200
300
400
500
-1 19 39 59 79
OR
P (
mV
)
Day
PZ2
82
Chlorinated ethenes Lactate and fermenting products
Well PZ-2
Direct injection of lactate (MW-PZ2) Monitoring Wells PZ2 PZ1 PZ3 MW6 PZ22 PZ6 and ProfA
Conclusions de la Fase 2 (assaig in situ)
Els resultats de la Fase 1 soacuten vagravelids per decidir quin tractament de bioremediacioacute seguir a la Fase 2
El lactat estimula la degradacioacute
bull Augmenta la velocitat de decloracioacute bull Proporciona acetat i hidrogen als bacteris bull Consumeix lrsquooxigen present bull Disminueix el potencial redox
Es confirma la presegravencia de bacteris dehalorespiradors autogravectons i actius
Es detecta degradacioacute de PCE i transformacioacute a compostos menys clorats
A partir dels resultats obtinguts durant les dues fases es dissenyaragrave i es proposaragrave lrsquoexecucioacute drsquoun proceacutes de bioremediacioacute anaerogravebia estimulada aplicant la metodologia establerta
84
Gragravecies
Grup de recerca BioremUAB (teresavicentuabcat)
VHW treatment
(
) Glucose concentration
(
) COD
(
) Laccase activity
(darr) Fungal biomass partial renovation
(mdash) Glucose addition rate
2 HRT studied
Decrease in laccase activity even with partial biomass renovation
Fungal inoculated (I)
Casas et al 2013 Env Technol 34 113
Glucose 026 g g DCW d
Ammonium 12 mg g DCW d
No glucose accumulation
Need for nutrients
Previous studies in synthetic
media and sterile conditions
CRT
Blaacutenquez et al 2006 Water Res 40 1650
CRT 21 days
13 biomass renovation every 7 days
CRT of 15 days
34 Non-sterile continuous treatments of ROC and VHW
Marina Badia Fabregat December 5th 2014 PhD Thesis
Que es lo que sucede
Se muere el hongo aunque estamos renovando la
biomasa no hay suficiente hongo
No hay degradacioacuten
52
Marina Badia Fabregat December 5th 2014 PhD Thesis
VHW treatment (2)
34 Non-sterile continuous treatments of ROC and VHW
NH4+ addition
PhACs removal
Fungal inoculated (I)
Non-inoculated (NI)
(
) Wastewater (Influent)
(
) Reactor effluent
The analyses have
been performed by
34 Non-sterile continuous treatments of ROC and VHW
Microbial community assessment (DGGE)
Marina Badia Fabregat December 5th 2014 PhD Thesis
Time
34 Non-sterile continuous treatments of ROC and VHW
Trametes versicolor
Candida spp
Fusarium solani
Unknown
T versicolor survived until the end of the treatment
laccase activity is not a good indicator
ESCENARIOS DE GESTIOacuteN DE EFLUENTES DE HOSPITAL
EDAR
No eliminacioacuten
de faacutermacos
Dilucioacuten en
el efluente
urbano
Aguas
urbanas
Fong
No eliminacioacuten
de DQO
Hongo Aguas
urbanas
EDAR
HOSPITAL
Srsquoha comprovat la capacitat de T versicolor per degradar fagravermacs
Badiacutea-Fabregat et al 2014 Rodriacuteguez-Rodriacuteguez et al 2014 Cruz-Moratoacute et al 2013
Tractament en continu drsquoHWW amb T versicolor en reactor
Inconvenients al tractament drsquo
aiguumles drsquohospitals reals
- Necessitat drsquoaddicionar nutrients - Competegravencia amb bacteris
Possibles solucions Estrategravegies
- Pretractament de lrsquoefluent - Altres configuracions de reactors - Canvi en la font de carboni
Posada a punt del sistema TRH Relacioacute QRQL
Tractament en continu drsquoHWW amb T versicolor en reactor
Alternativa filtre percolador amb T versicolor pre-crescut sobre fusta
1 2 3
4
5
6
7
1 Tanc drsquoalimentacioacute 2 Tanc de mescla 3 Tanc drsquoeluents de
sortida 4 Bomba de recirculacioacute 5 Bioreactor 6 Entrada drsquoaire 7 Controlador de pH
TRH 3d
QL
QR
QL
Tractament en continu drsquoHWW amb T versicolor en reactor
Alternativa filtre percolador amb T versicolor pre-crescut sobre fusta
Desenvolupament processos
Efluent hospital
real (HWW)
Aiguumles residuals urbanes
(UWW)
Trametes versicolor
T versicolor crescut sobre fusta
Filtre percolador amb T versicolor crescut sobre fusta
Microalgues Degradacioacute a
escala Erlenmeyer Fotobioreactor FBR
Degradacioacute drsquohormones i fagravermacs per microalgues
bull Degradacioacute drsquohormones del digestat drsquoun DA dopat amb E2 i EE2 amb les algues S capricornutum i C reinhardtii creixement i degradacioacute
No efecte togravexic de les hormones sobre les algues
Utilitzacioacute de digestat de llots per creixer
S capricornutum
S capricornutum
Selenastrum
capricornutum
Chlamydomonas
reinhardtii
E2 () EE2 () E2 () EE2 ()
24h 7d 24
h
7d 24h 7d 24
h
7d
B 47 88 30 60 89 100 26 100
C 2 46 0 41 27 86 6 71
G 91 100 27 95 98 100 28 76
Degradacioacute drsquohormones i fagravermacs per microalgues
bull Identificacioacute productes de degradacioacute drsquoE2 i EE2
bull Es detecten diferents productes de degradacioacute drsquoE2 i EE2 bull Majoritagraveriament productes de fotodegradacioacute bull Alguns directament relacionats amb la biodegradacioacute per part de les algues
E2 TP1 EE2 TP2
OH
HO
O
OH
HO
OH
Toilet sewage
1st settler (1m3)
2nd settler (1m3)
Wastewater pump
Wastewater PBR inlet
1
2
3
4
5
Algaebacteria consortia
Fotobioreactor de tractament
drsquo UrbanWW despres de
decantacioacute
Volum 1000L
Semiobert
Tubs plastic transparent
Tractament drsquoUrbanWW i eliminacioacute de PhACs en FBR
100L aigua del llac
Can Borrell Lake (StCugat)
900L U WW
Plagrave drsquooperacioacute del FBR
Tractament drsquoUWW i eliminacioacute de PhACs en FBR
Estat Estacionari - PhACs - Biodiversitat
303 mgL
265 mgL
155 mgL
Irradiacioacute solar darr Temperatura darr
TSSdarr Biomassa
pH augmenta amb lrsquoactivitat fotosintegravetica (consum CO2)
pH disminueix a la nit amb la respiracioacute
Tractament drsquoUWW i eliminacioacute de PhACs en FBR
pH
Entrada - COD=365 mgL - N-NH4
+=79 mgL - PT=17 mgL
COD N-NH4
+
PT
Paragravemetre Periacuteode I Periacuteode II Periacuteode III
DQO () 83 61 41
N-NH4+ () 86 99 80
PT () 54 89 75
Eliminacioacute de nutrients
Tractament drsquoUWW i eliminacioacute de PhACs en FBR
67
Napro
xen
Ibupro
fen
Aceta
min
ophen
Salic
ylic
acid
Keto
pro
fen
Azithro
myc
in
Cip
rofloxacin
Ofloxacin
Ery
thro
myc
in
Hyd
rochlo
roth
iazid
e
Furo
sem
ide
Codein
e
Lora
zepam
Ate
nolo
l
Dilt
iazem
Alp
razola
m
Paro
xetine
Co
nce
ntr
atio
n (
ngL
)
0
2000
4000
6000
8000
10000
12000
24000
30000
36000
42000
48000
54000
60000
Outlet
Inlet
Napro
xe
n
Ibupro
fen
Ace
tam
inophen
Salic
ylic
acid
Keto
pro
fen
Azithro
myc
in
Cip
rofloxa
cin
Ofloxa
cin
Ery
thro
myc
in
Hyd
roch
loro
thia
zid
e
Furo
se
mid
e
Codein
e
Lora
zepam
Ate
nolo
l
Dilt
iazem
Alp
razola
m
Paro
xe
tine
Concentr
ation (
ngL
)
0
2000
4000
6000
8000
10000
12000
24000
30000
36000
42000
48000
54000
60000
Outlet
Inlet
Antiinflamatoris Eliminacioacute gt85
Antibiogravetics Eliminacioacute gt 67
Antidepressius Eliminacioacute gt87
β-bloquejants Eliminacioacute gt86
Altres (ngL) Diuregravetics gt44 Bloquejants de canal lent gt72
Concentratioacute PhACs entrada
Concentratioacute PhACs sortida
TRH=8 d Estat estacionari
TRH=12 d Estat estacionari
48-54 μgL
24-54 μgL
4-10 μgL
2-4 μgL
4-6 μgL
ngL
ngL
8-10 μgL
4-10 μgL
ngL
ngL
PhACs
Tractament drsquoUWW i
eliminacioacute de PhACs en FBR
Valoritzacioacute de biomassa algal mitjanccedilant pretractament enzimagravetic i DA
Digestion time (days)
0 10 20 30 40 50
Meth
ane
yie
ld (
mL C
H4g
VS
)
0
50
100
150
200
250
Time (d) vs Microalgal control
Time (d) vs T control
Time (d) vs Cellulase
Time (d) vs Mix
Mix enzimagravetic Celmiddotlulasa
Biomassa microalgal + Control
Mix enzimagravetic 217 mL CH4g VS
Celmiddotlulasa 203 mL CH4g VS
Microalgues 188 mL CH4g VS
Mix enzimagravetic millora la produccioacute de metagrave
Brou fuacutengic + microalgues Control de brou fuacutengic
Lacasa + microalgues biomassa microalgal Control de lacasa
Brou fuacutengic 210 mL CH4
Lacasa 40 mL CH4
Produccioacute de biogas amb enzims no especiacutefics
Microalgues 38 mL CH4
Produccioacute de biogas amb enzims especiacutefics
Brou fuacutengic millora la produccioacute de metagrave
Projecte de colmiddotlaboracioacute entre el Consorci per a la Gestioacute de Residus del Valles Oriental i el grup de recerca Biorem UAB (2014SGR476) dins del
marc del programa de Doctorats Industrials de la Generalitat de Catalunya
Bioremediacioacute ldquoin siturdquo drsquoaquumliacutefers contaminats per compostos
organoclorats
Projecte de colmiddotlaboracioacute entre Litoclean i el grup de recerca Biorem UAB (2014SGR476) dins del marc del programa de Doctorats
Industrials de la Generalitat de Catalunya
Decloracioacute drsquoorganoclorats mitjanccedilant bacteris dehalorespiradors
1 Tecnologia consolidada amb centenars de casos drsquoaplicacioacute amb egravexit 2 Transformacioacute de productes organoclorats togravexics a innocus 3 Compatible amb altres megravetodes de remediacioacute 4 Disminucioacute del temps de remediacioacute de lrsquoaquumliacutefer i costos associats 5 Tecnologia meacutes econogravemica que tractaments fisico-quiacutemics 6 Potencialment pot eliminar els cloroalcans a concentracions le 0005 mgL 7 Percepcioacute social
PRINCIPALS AVANTATGES BIOREMEDIACIOacute
o Marc del projecte
Aplicacioacute de metodologies de Bioremediacioacute per via anaerogravebia en tres
emplaccedilaments afectats per la presencia de compostos organoclorats Cada un drsquoaquests tres emplaccedilaments constaragrave de les seguumlents fases
bull Fase 1 anagravelisis al laboratori a) Caracteritzacioacute de lrsquoemplaccedilament b) Assaig de laboratori Microcosmos
bull Fase 2 assaig in-situ
o Fase drsquoimplantacioacute A partir dels resultats obtinguts aplicacioacute de metodologia a lrsquoemplaccedilament estudiat per part de Litoclean
PCE TCE cis DCE
Caracteriacutestiques de lrsquoemplaccedilament
bull Emplaccedilament contaminat per un abocament controlat i finit de Percloretilegrave (PCE) en una parcelmiddotla amb activitat industrial
bull Respiren compostos orgagravenics clorats i els transformen a molegravecules menys clorades
bull Anaerobis estrictes bull Es poden trobar als aquumliacutefers contaminats bull El grup Biorem UAB (2014SGR476) disposa de diferents liacutenies de cultius de
bacteris decloradors amb capacitat per detoxificar un ampli ventall drsquoorganoclorats
bull Trueba-Santiso et al 2017 Sci
Total Environ 581-582 pp 640-
648
bull Mortan et al 2017 J Hazard
Mat In press
Dhg Dehalogenimonas
Dhc Dehalococcoides
Dhb Dehalobacterium
Diclorometagrave Agravecid acegravetic Agravecid fogravermic
+ Dhb
C C
H
H
H
H
Etegrave
C C
Cl
H
Cl
H
C C
H
Cl
Cl
H
C C
H
H
H
Cl
cis- i trans- DCE VC
Dhc Dhc
Dhc
C C
Cl
Cl
Cl
H
TCE
C C
C lC l
C l C l
P C E
Dhc
PCE
C
Cl
Cl
C
Cl
Cl
H H C
Cl
Cl
C
Cl
H
H H
1122-TeCA 112-TCA
Dhg Dhg
Abiogravetic
CC
HCl
HCl
HH
12-DCA
Dhg
12-DCA
Bacteris dehalorespiradors
Les poblacions bacterianes
autogravectones poden transformar els
contaminants fins a compostos innocus
Les condicions drsquoaquests aquumliacutefers soacuten adequades per
eliminar els compostos
organoclorats amb bacteris
dehalorespiradors
1 Anagravelisi dels paragravemetres
de camp
Bioestimulacioacute
2 Deteccioacute de lrsquoactivitat
decloradora
Atenuacioacute natural
monitoritzada
Bioaugmentacioacute Fase
2
Pregunta 1a Pregunta 2a
La poblacioacute bacteriana a lrsquoaquumliacutefer
eacutes suficient per completar el proceacutes de descontaminacioacute de forma natural
Pregunta 3a
Fase 1
Cultius anaerobis i anagravelisi de metabogravelits
Mostreig drsquoaigua del pou amb
sediments fins
Preparacioacute dels cultius en cambra
anaerogravebia
Incubacioacute dels cultius en cambra
climatitzada
Anagravelisi de metabogravelits per
cromatografia de gasos Mostres de
laquumliacutefer +
Substrat orgagravenic (candidats per
bioestimulacioacute)
1 Nomeacutes mostra 2 + Metanol i etanol 3 + Producte comercial 4 + Lactat
Concentracioacute de cloroetens
2 Deteccioacute de lrsquoactivitat decloradora
Fase 1
La biodegradacioacute eacutes completa (etegrave)
La bioestimulacioacute eacutes efectiva
La decloracioacute meacutes ragravepida eacutes amb lactat
PCE
TCE
cis- DCE
CV Etegrave
trans- DCE
0
5
10
15
20
25
30
35
0 50 100 150 200
Co
nce
ntr
atio
n (
microM
)
Day
0
2
4
6
8
10
0 50 100 150 200
Day
Mostra aigua nomeacutes (control)
Mostra aigua + etanol metanol
Mostra aigua + producte comercial
Mostra aigua + lactat
Resultats per a un pou
Cultius anaerobis i anagravelisi de metabogravelits
Fase 1
0
5
10
15
20
25
30
35
0 50 100 150 200Day
+ TCE
0
10
20
30
40
50
60
70
0 50 100 150 200
Day
+ TCE
2 Deteccioacute de lrsquoactivitat decloradora
TCE
cis-DCE
trans-DCE
Cloruro de vinilo Etileno
CC
Cl
Cl Cl
Cl
PCE
CC
Cl
H H
Cl
CC
H
ClH
Cl
CC
Cl
H
H
H
CC
H
H H
H
CC
Cl
Cl H
Cl
Deteccioacute i identificacioacute dels bacteris i enzims responsables de la degradacioacute completa
Tegravecniques moleculars (PCR)
Fase 1
Dehalobacter Desulforomonas
Sulfurospirillum Geobacter Desulfitobacterium
Desulfitobacterium
Dehalococcoides
pceA
tceA tceA bvcA
vcrA
2 Deteccioacute de lrsquoactivitat decloradora
Clorur de
vinil
Etegrave
Ma
rca
do
r
C+
Dh
c
Pou
C-
Dh
c
Assaig in situ per BIOESTIMULACIOacute
Fase 2
Injeccioacute i monitoritzacioacute bull Injeccioacute drsquoestimulant segons
conclusions de lrsquoassaig de laboratori (Lactat comercial) en les concentracions de diseny
bull Injeccioacute de traccedilador (fluoresceiumlna)
PCE TCE
cis-DCE
trans-DCE
CV Ethene 0
5
10
15
20
25
30
-1 19 39 59 79
Co
nce
ntr
atio
n (
mg
L)
Day
Chlorinated ethenes Lactate and fermenting products
Well PZ-1
Lactate Pyruvate
Acetate Formate
Potencial Redox
0
1
2
3
4
5
-1 19 39 59 79
Co
nce
ntr
atio
n (
mg
L)
Day
0
500
1000
1500
2000
2500
-1 19 39 59 79Day
0
10000
20000
30000
40000
50000
60000
70000
-1 19 39 59 79Day
-100
0
100
200
300
400
500
-1 19 39 59 79
OR
P (
mV
)
Day
PZ2
82
Chlorinated ethenes Lactate and fermenting products
Well PZ-2
Direct injection of lactate (MW-PZ2) Monitoring Wells PZ2 PZ1 PZ3 MW6 PZ22 PZ6 and ProfA
Conclusions de la Fase 2 (assaig in situ)
Els resultats de la Fase 1 soacuten vagravelids per decidir quin tractament de bioremediacioacute seguir a la Fase 2
El lactat estimula la degradacioacute
bull Augmenta la velocitat de decloracioacute bull Proporciona acetat i hidrogen als bacteris bull Consumeix lrsquooxigen present bull Disminueix el potencial redox
Es confirma la presegravencia de bacteris dehalorespiradors autogravectons i actius
Es detecta degradacioacute de PCE i transformacioacute a compostos menys clorats
A partir dels resultats obtinguts durant les dues fases es dissenyaragrave i es proposaragrave lrsquoexecucioacute drsquoun proceacutes de bioremediacioacute anaerogravebia estimulada aplicant la metodologia establerta
84
Gragravecies
Grup de recerca BioremUAB (teresavicentuabcat)
Que es lo que sucede
Se muere el hongo aunque estamos renovando la
biomasa no hay suficiente hongo
No hay degradacioacuten
52
Marina Badia Fabregat December 5th 2014 PhD Thesis
VHW treatment (2)
34 Non-sterile continuous treatments of ROC and VHW
NH4+ addition
PhACs removal
Fungal inoculated (I)
Non-inoculated (NI)
(
) Wastewater (Influent)
(
) Reactor effluent
The analyses have
been performed by
34 Non-sterile continuous treatments of ROC and VHW
Microbial community assessment (DGGE)
Marina Badia Fabregat December 5th 2014 PhD Thesis
Time
34 Non-sterile continuous treatments of ROC and VHW
Trametes versicolor
Candida spp
Fusarium solani
Unknown
T versicolor survived until the end of the treatment
laccase activity is not a good indicator
ESCENARIOS DE GESTIOacuteN DE EFLUENTES DE HOSPITAL
EDAR
No eliminacioacuten
de faacutermacos
Dilucioacuten en
el efluente
urbano
Aguas
urbanas
Fong
No eliminacioacuten
de DQO
Hongo Aguas
urbanas
EDAR
HOSPITAL
Srsquoha comprovat la capacitat de T versicolor per degradar fagravermacs
Badiacutea-Fabregat et al 2014 Rodriacuteguez-Rodriacuteguez et al 2014 Cruz-Moratoacute et al 2013
Tractament en continu drsquoHWW amb T versicolor en reactor
Inconvenients al tractament drsquo
aiguumles drsquohospitals reals
- Necessitat drsquoaddicionar nutrients - Competegravencia amb bacteris
Possibles solucions Estrategravegies
- Pretractament de lrsquoefluent - Altres configuracions de reactors - Canvi en la font de carboni
Posada a punt del sistema TRH Relacioacute QRQL
Tractament en continu drsquoHWW amb T versicolor en reactor
Alternativa filtre percolador amb T versicolor pre-crescut sobre fusta
1 2 3
4
5
6
7
1 Tanc drsquoalimentacioacute 2 Tanc de mescla 3 Tanc drsquoeluents de
sortida 4 Bomba de recirculacioacute 5 Bioreactor 6 Entrada drsquoaire 7 Controlador de pH
TRH 3d
QL
QR
QL
Tractament en continu drsquoHWW amb T versicolor en reactor
Alternativa filtre percolador amb T versicolor pre-crescut sobre fusta
Desenvolupament processos
Efluent hospital
real (HWW)
Aiguumles residuals urbanes
(UWW)
Trametes versicolor
T versicolor crescut sobre fusta
Filtre percolador amb T versicolor crescut sobre fusta
Microalgues Degradacioacute a
escala Erlenmeyer Fotobioreactor FBR
Degradacioacute drsquohormones i fagravermacs per microalgues
bull Degradacioacute drsquohormones del digestat drsquoun DA dopat amb E2 i EE2 amb les algues S capricornutum i C reinhardtii creixement i degradacioacute
No efecte togravexic de les hormones sobre les algues
Utilitzacioacute de digestat de llots per creixer
S capricornutum
S capricornutum
Selenastrum
capricornutum
Chlamydomonas
reinhardtii
E2 () EE2 () E2 () EE2 ()
24h 7d 24
h
7d 24h 7d 24
h
7d
B 47 88 30 60 89 100 26 100
C 2 46 0 41 27 86 6 71
G 91 100 27 95 98 100 28 76
Degradacioacute drsquohormones i fagravermacs per microalgues
bull Identificacioacute productes de degradacioacute drsquoE2 i EE2
bull Es detecten diferents productes de degradacioacute drsquoE2 i EE2 bull Majoritagraveriament productes de fotodegradacioacute bull Alguns directament relacionats amb la biodegradacioacute per part de les algues
E2 TP1 EE2 TP2
OH
HO
O
OH
HO
OH
Toilet sewage
1st settler (1m3)
2nd settler (1m3)
Wastewater pump
Wastewater PBR inlet
1
2
3
4
5
Algaebacteria consortia
Fotobioreactor de tractament
drsquo UrbanWW despres de
decantacioacute
Volum 1000L
Semiobert
Tubs plastic transparent
Tractament drsquoUrbanWW i eliminacioacute de PhACs en FBR
100L aigua del llac
Can Borrell Lake (StCugat)
900L U WW
Plagrave drsquooperacioacute del FBR
Tractament drsquoUWW i eliminacioacute de PhACs en FBR
Estat Estacionari - PhACs - Biodiversitat
303 mgL
265 mgL
155 mgL
Irradiacioacute solar darr Temperatura darr
TSSdarr Biomassa
pH augmenta amb lrsquoactivitat fotosintegravetica (consum CO2)
pH disminueix a la nit amb la respiracioacute
Tractament drsquoUWW i eliminacioacute de PhACs en FBR
pH
Entrada - COD=365 mgL - N-NH4
+=79 mgL - PT=17 mgL
COD N-NH4
+
PT
Paragravemetre Periacuteode I Periacuteode II Periacuteode III
DQO () 83 61 41
N-NH4+ () 86 99 80
PT () 54 89 75
Eliminacioacute de nutrients
Tractament drsquoUWW i eliminacioacute de PhACs en FBR
67
Napro
xen
Ibupro
fen
Aceta
min
ophen
Salic
ylic
acid
Keto
pro
fen
Azithro
myc
in
Cip
rofloxacin
Ofloxacin
Ery
thro
myc
in
Hyd
rochlo
roth
iazid
e
Furo
sem
ide
Codein
e
Lora
zepam
Ate
nolo
l
Dilt
iazem
Alp
razola
m
Paro
xetine
Co
nce
ntr
atio
n (
ngL
)
0
2000
4000
6000
8000
10000
12000
24000
30000
36000
42000
48000
54000
60000
Outlet
Inlet
Napro
xe
n
Ibupro
fen
Ace
tam
inophen
Salic
ylic
acid
Keto
pro
fen
Azithro
myc
in
Cip
rofloxa
cin
Ofloxa
cin
Ery
thro
myc
in
Hyd
roch
loro
thia
zid
e
Furo
se
mid
e
Codein
e
Lora
zepam
Ate
nolo
l
Dilt
iazem
Alp
razola
m
Paro
xe
tine
Concentr
ation (
ngL
)
0
2000
4000
6000
8000
10000
12000
24000
30000
36000
42000
48000
54000
60000
Outlet
Inlet
Antiinflamatoris Eliminacioacute gt85
Antibiogravetics Eliminacioacute gt 67
Antidepressius Eliminacioacute gt87
β-bloquejants Eliminacioacute gt86
Altres (ngL) Diuregravetics gt44 Bloquejants de canal lent gt72
Concentratioacute PhACs entrada
Concentratioacute PhACs sortida
TRH=8 d Estat estacionari
TRH=12 d Estat estacionari
48-54 μgL
24-54 μgL
4-10 μgL
2-4 μgL
4-6 μgL
ngL
ngL
8-10 μgL
4-10 μgL
ngL
ngL
PhACs
Tractament drsquoUWW i
eliminacioacute de PhACs en FBR
Valoritzacioacute de biomassa algal mitjanccedilant pretractament enzimagravetic i DA
Digestion time (days)
0 10 20 30 40 50
Meth
ane
yie
ld (
mL C
H4g
VS
)
0
50
100
150
200
250
Time (d) vs Microalgal control
Time (d) vs T control
Time (d) vs Cellulase
Time (d) vs Mix
Mix enzimagravetic Celmiddotlulasa
Biomassa microalgal + Control
Mix enzimagravetic 217 mL CH4g VS
Celmiddotlulasa 203 mL CH4g VS
Microalgues 188 mL CH4g VS
Mix enzimagravetic millora la produccioacute de metagrave
Brou fuacutengic + microalgues Control de brou fuacutengic
Lacasa + microalgues biomassa microalgal Control de lacasa
Brou fuacutengic 210 mL CH4
Lacasa 40 mL CH4
Produccioacute de biogas amb enzims no especiacutefics
Microalgues 38 mL CH4
Produccioacute de biogas amb enzims especiacutefics
Brou fuacutengic millora la produccioacute de metagrave
Projecte de colmiddotlaboracioacute entre el Consorci per a la Gestioacute de Residus del Valles Oriental i el grup de recerca Biorem UAB (2014SGR476) dins del
marc del programa de Doctorats Industrials de la Generalitat de Catalunya
Bioremediacioacute ldquoin siturdquo drsquoaquumliacutefers contaminats per compostos
organoclorats
Projecte de colmiddotlaboracioacute entre Litoclean i el grup de recerca Biorem UAB (2014SGR476) dins del marc del programa de Doctorats
Industrials de la Generalitat de Catalunya
Decloracioacute drsquoorganoclorats mitjanccedilant bacteris dehalorespiradors
1 Tecnologia consolidada amb centenars de casos drsquoaplicacioacute amb egravexit 2 Transformacioacute de productes organoclorats togravexics a innocus 3 Compatible amb altres megravetodes de remediacioacute 4 Disminucioacute del temps de remediacioacute de lrsquoaquumliacutefer i costos associats 5 Tecnologia meacutes econogravemica que tractaments fisico-quiacutemics 6 Potencialment pot eliminar els cloroalcans a concentracions le 0005 mgL 7 Percepcioacute social
PRINCIPALS AVANTATGES BIOREMEDIACIOacute
o Marc del projecte
Aplicacioacute de metodologies de Bioremediacioacute per via anaerogravebia en tres
emplaccedilaments afectats per la presencia de compostos organoclorats Cada un drsquoaquests tres emplaccedilaments constaragrave de les seguumlents fases
bull Fase 1 anagravelisis al laboratori a) Caracteritzacioacute de lrsquoemplaccedilament b) Assaig de laboratori Microcosmos
bull Fase 2 assaig in-situ
o Fase drsquoimplantacioacute A partir dels resultats obtinguts aplicacioacute de metodologia a lrsquoemplaccedilament estudiat per part de Litoclean
PCE TCE cis DCE
Caracteriacutestiques de lrsquoemplaccedilament
bull Emplaccedilament contaminat per un abocament controlat i finit de Percloretilegrave (PCE) en una parcelmiddotla amb activitat industrial
bull Respiren compostos orgagravenics clorats i els transformen a molegravecules menys clorades
bull Anaerobis estrictes bull Es poden trobar als aquumliacutefers contaminats bull El grup Biorem UAB (2014SGR476) disposa de diferents liacutenies de cultius de
bacteris decloradors amb capacitat per detoxificar un ampli ventall drsquoorganoclorats
bull Trueba-Santiso et al 2017 Sci
Total Environ 581-582 pp 640-
648
bull Mortan et al 2017 J Hazard
Mat In press
Dhg Dehalogenimonas
Dhc Dehalococcoides
Dhb Dehalobacterium
Diclorometagrave Agravecid acegravetic Agravecid fogravermic
+ Dhb
C C
H
H
H
H
Etegrave
C C
Cl
H
Cl
H
C C
H
Cl
Cl
H
C C
H
H
H
Cl
cis- i trans- DCE VC
Dhc Dhc
Dhc
C C
Cl
Cl
Cl
H
TCE
C C
C lC l
C l C l
P C E
Dhc
PCE
C
Cl
Cl
C
Cl
Cl
H H C
Cl
Cl
C
Cl
H
H H
1122-TeCA 112-TCA
Dhg Dhg
Abiogravetic
CC
HCl
HCl
HH
12-DCA
Dhg
12-DCA
Bacteris dehalorespiradors
Les poblacions bacterianes
autogravectones poden transformar els
contaminants fins a compostos innocus
Les condicions drsquoaquests aquumliacutefers soacuten adequades per
eliminar els compostos
organoclorats amb bacteris
dehalorespiradors
1 Anagravelisi dels paragravemetres
de camp
Bioestimulacioacute
2 Deteccioacute de lrsquoactivitat
decloradora
Atenuacioacute natural
monitoritzada
Bioaugmentacioacute Fase
2
Pregunta 1a Pregunta 2a
La poblacioacute bacteriana a lrsquoaquumliacutefer
eacutes suficient per completar el proceacutes de descontaminacioacute de forma natural
Pregunta 3a
Fase 1
Cultius anaerobis i anagravelisi de metabogravelits
Mostreig drsquoaigua del pou amb
sediments fins
Preparacioacute dels cultius en cambra
anaerogravebia
Incubacioacute dels cultius en cambra
climatitzada
Anagravelisi de metabogravelits per
cromatografia de gasos Mostres de
laquumliacutefer +
Substrat orgagravenic (candidats per
bioestimulacioacute)
1 Nomeacutes mostra 2 + Metanol i etanol 3 + Producte comercial 4 + Lactat
Concentracioacute de cloroetens
2 Deteccioacute de lrsquoactivitat decloradora
Fase 1
La biodegradacioacute eacutes completa (etegrave)
La bioestimulacioacute eacutes efectiva
La decloracioacute meacutes ragravepida eacutes amb lactat
PCE
TCE
cis- DCE
CV Etegrave
trans- DCE
0
5
10
15
20
25
30
35
0 50 100 150 200
Co
nce
ntr
atio
n (
microM
)
Day
0
2
4
6
8
10
0 50 100 150 200
Day
Mostra aigua nomeacutes (control)
Mostra aigua + etanol metanol
Mostra aigua + producte comercial
Mostra aigua + lactat
Resultats per a un pou
Cultius anaerobis i anagravelisi de metabogravelits
Fase 1
0
5
10
15
20
25
30
35
0 50 100 150 200Day
+ TCE
0
10
20
30
40
50
60
70
0 50 100 150 200
Day
+ TCE
2 Deteccioacute de lrsquoactivitat decloradora
TCE
cis-DCE
trans-DCE
Cloruro de vinilo Etileno
CC
Cl
Cl Cl
Cl
PCE
CC
Cl
H H
Cl
CC
H
ClH
Cl
CC
Cl
H
H
H
CC
H
H H
H
CC
Cl
Cl H
Cl
Deteccioacute i identificacioacute dels bacteris i enzims responsables de la degradacioacute completa
Tegravecniques moleculars (PCR)
Fase 1
Dehalobacter Desulforomonas
Sulfurospirillum Geobacter Desulfitobacterium
Desulfitobacterium
Dehalococcoides
pceA
tceA tceA bvcA
vcrA
2 Deteccioacute de lrsquoactivitat decloradora
Clorur de
vinil
Etegrave
Ma
rca
do
r
C+
Dh
c
Pou
C-
Dh
c
Assaig in situ per BIOESTIMULACIOacute
Fase 2
Injeccioacute i monitoritzacioacute bull Injeccioacute drsquoestimulant segons
conclusions de lrsquoassaig de laboratori (Lactat comercial) en les concentracions de diseny
bull Injeccioacute de traccedilador (fluoresceiumlna)
PCE TCE
cis-DCE
trans-DCE
CV Ethene 0
5
10
15
20
25
30
-1 19 39 59 79
Co
nce
ntr
atio
n (
mg
L)
Day
Chlorinated ethenes Lactate and fermenting products
Well PZ-1
Lactate Pyruvate
Acetate Formate
Potencial Redox
0
1
2
3
4
5
-1 19 39 59 79
Co
nce
ntr
atio
n (
mg
L)
Day
0
500
1000
1500
2000
2500
-1 19 39 59 79Day
0
10000
20000
30000
40000
50000
60000
70000
-1 19 39 59 79Day
-100
0
100
200
300
400
500
-1 19 39 59 79
OR
P (
mV
)
Day
PZ2
82
Chlorinated ethenes Lactate and fermenting products
Well PZ-2
Direct injection of lactate (MW-PZ2) Monitoring Wells PZ2 PZ1 PZ3 MW6 PZ22 PZ6 and ProfA
Conclusions de la Fase 2 (assaig in situ)
Els resultats de la Fase 1 soacuten vagravelids per decidir quin tractament de bioremediacioacute seguir a la Fase 2
El lactat estimula la degradacioacute
bull Augmenta la velocitat de decloracioacute bull Proporciona acetat i hidrogen als bacteris bull Consumeix lrsquooxigen present bull Disminueix el potencial redox
Es confirma la presegravencia de bacteris dehalorespiradors autogravectons i actius
Es detecta degradacioacute de PCE i transformacioacute a compostos menys clorats
A partir dels resultats obtinguts durant les dues fases es dissenyaragrave i es proposaragrave lrsquoexecucioacute drsquoun proceacutes de bioremediacioacute anaerogravebia estimulada aplicant la metodologia establerta
84
Gragravecies
Grup de recerca BioremUAB (teresavicentuabcat)
Marina Badia Fabregat December 5th 2014 PhD Thesis
VHW treatment (2)
34 Non-sterile continuous treatments of ROC and VHW
NH4+ addition
PhACs removal
Fungal inoculated (I)
Non-inoculated (NI)
(
) Wastewater (Influent)
(
) Reactor effluent
The analyses have
been performed by
34 Non-sterile continuous treatments of ROC and VHW
Microbial community assessment (DGGE)
Marina Badia Fabregat December 5th 2014 PhD Thesis
Time
34 Non-sterile continuous treatments of ROC and VHW
Trametes versicolor
Candida spp
Fusarium solani
Unknown
T versicolor survived until the end of the treatment
laccase activity is not a good indicator
ESCENARIOS DE GESTIOacuteN DE EFLUENTES DE HOSPITAL
EDAR
No eliminacioacuten
de faacutermacos
Dilucioacuten en
el efluente
urbano
Aguas
urbanas
Fong
No eliminacioacuten
de DQO
Hongo Aguas
urbanas
EDAR
HOSPITAL
Srsquoha comprovat la capacitat de T versicolor per degradar fagravermacs
Badiacutea-Fabregat et al 2014 Rodriacuteguez-Rodriacuteguez et al 2014 Cruz-Moratoacute et al 2013
Tractament en continu drsquoHWW amb T versicolor en reactor
Inconvenients al tractament drsquo
aiguumles drsquohospitals reals
- Necessitat drsquoaddicionar nutrients - Competegravencia amb bacteris
Possibles solucions Estrategravegies
- Pretractament de lrsquoefluent - Altres configuracions de reactors - Canvi en la font de carboni
Posada a punt del sistema TRH Relacioacute QRQL
Tractament en continu drsquoHWW amb T versicolor en reactor
Alternativa filtre percolador amb T versicolor pre-crescut sobre fusta
1 2 3
4
5
6
7
1 Tanc drsquoalimentacioacute 2 Tanc de mescla 3 Tanc drsquoeluents de
sortida 4 Bomba de recirculacioacute 5 Bioreactor 6 Entrada drsquoaire 7 Controlador de pH
TRH 3d
QL
QR
QL
Tractament en continu drsquoHWW amb T versicolor en reactor
Alternativa filtre percolador amb T versicolor pre-crescut sobre fusta
Desenvolupament processos
Efluent hospital
real (HWW)
Aiguumles residuals urbanes
(UWW)
Trametes versicolor
T versicolor crescut sobre fusta
Filtre percolador amb T versicolor crescut sobre fusta
Microalgues Degradacioacute a
escala Erlenmeyer Fotobioreactor FBR
Degradacioacute drsquohormones i fagravermacs per microalgues
bull Degradacioacute drsquohormones del digestat drsquoun DA dopat amb E2 i EE2 amb les algues S capricornutum i C reinhardtii creixement i degradacioacute
No efecte togravexic de les hormones sobre les algues
Utilitzacioacute de digestat de llots per creixer
S capricornutum
S capricornutum
Selenastrum
capricornutum
Chlamydomonas
reinhardtii
E2 () EE2 () E2 () EE2 ()
24h 7d 24
h
7d 24h 7d 24
h
7d
B 47 88 30 60 89 100 26 100
C 2 46 0 41 27 86 6 71
G 91 100 27 95 98 100 28 76
Degradacioacute drsquohormones i fagravermacs per microalgues
bull Identificacioacute productes de degradacioacute drsquoE2 i EE2
bull Es detecten diferents productes de degradacioacute drsquoE2 i EE2 bull Majoritagraveriament productes de fotodegradacioacute bull Alguns directament relacionats amb la biodegradacioacute per part de les algues
E2 TP1 EE2 TP2
OH
HO
O
OH
HO
OH
Toilet sewage
1st settler (1m3)
2nd settler (1m3)
Wastewater pump
Wastewater PBR inlet
1
2
3
4
5
Algaebacteria consortia
Fotobioreactor de tractament
drsquo UrbanWW despres de
decantacioacute
Volum 1000L
Semiobert
Tubs plastic transparent
Tractament drsquoUrbanWW i eliminacioacute de PhACs en FBR
100L aigua del llac
Can Borrell Lake (StCugat)
900L U WW
Plagrave drsquooperacioacute del FBR
Tractament drsquoUWW i eliminacioacute de PhACs en FBR
Estat Estacionari - PhACs - Biodiversitat
303 mgL
265 mgL
155 mgL
Irradiacioacute solar darr Temperatura darr
TSSdarr Biomassa
pH augmenta amb lrsquoactivitat fotosintegravetica (consum CO2)
pH disminueix a la nit amb la respiracioacute
Tractament drsquoUWW i eliminacioacute de PhACs en FBR
pH
Entrada - COD=365 mgL - N-NH4
+=79 mgL - PT=17 mgL
COD N-NH4
+
PT
Paragravemetre Periacuteode I Periacuteode II Periacuteode III
DQO () 83 61 41
N-NH4+ () 86 99 80
PT () 54 89 75
Eliminacioacute de nutrients
Tractament drsquoUWW i eliminacioacute de PhACs en FBR
67
Napro
xen
Ibupro
fen
Aceta
min
ophen
Salic
ylic
acid
Keto
pro
fen
Azithro
myc
in
Cip
rofloxacin
Ofloxacin
Ery
thro
myc
in
Hyd
rochlo
roth
iazid
e
Furo
sem
ide
Codein
e
Lora
zepam
Ate
nolo
l
Dilt
iazem
Alp
razola
m
Paro
xetine
Co
nce
ntr
atio
n (
ngL
)
0
2000
4000
6000
8000
10000
12000
24000
30000
36000
42000
48000
54000
60000
Outlet
Inlet
Napro
xe
n
Ibupro
fen
Ace
tam
inophen
Salic
ylic
acid
Keto
pro
fen
Azithro
myc
in
Cip
rofloxa
cin
Ofloxa
cin
Ery
thro
myc
in
Hyd
roch
loro
thia
zid
e
Furo
se
mid
e
Codein
e
Lora
zepam
Ate
nolo
l
Dilt
iazem
Alp
razola
m
Paro
xe
tine
Concentr
ation (
ngL
)
0
2000
4000
6000
8000
10000
12000
24000
30000
36000
42000
48000
54000
60000
Outlet
Inlet
Antiinflamatoris Eliminacioacute gt85
Antibiogravetics Eliminacioacute gt 67
Antidepressius Eliminacioacute gt87
β-bloquejants Eliminacioacute gt86
Altres (ngL) Diuregravetics gt44 Bloquejants de canal lent gt72
Concentratioacute PhACs entrada
Concentratioacute PhACs sortida
TRH=8 d Estat estacionari
TRH=12 d Estat estacionari
48-54 μgL
24-54 μgL
4-10 μgL
2-4 μgL
4-6 μgL
ngL
ngL
8-10 μgL
4-10 μgL
ngL
ngL
PhACs
Tractament drsquoUWW i
eliminacioacute de PhACs en FBR
Valoritzacioacute de biomassa algal mitjanccedilant pretractament enzimagravetic i DA
Digestion time (days)
0 10 20 30 40 50
Meth
ane
yie
ld (
mL C
H4g
VS
)
0
50
100
150
200
250
Time (d) vs Microalgal control
Time (d) vs T control
Time (d) vs Cellulase
Time (d) vs Mix
Mix enzimagravetic Celmiddotlulasa
Biomassa microalgal + Control
Mix enzimagravetic 217 mL CH4g VS
Celmiddotlulasa 203 mL CH4g VS
Microalgues 188 mL CH4g VS
Mix enzimagravetic millora la produccioacute de metagrave
Brou fuacutengic + microalgues Control de brou fuacutengic
Lacasa + microalgues biomassa microalgal Control de lacasa
Brou fuacutengic 210 mL CH4
Lacasa 40 mL CH4
Produccioacute de biogas amb enzims no especiacutefics
Microalgues 38 mL CH4
Produccioacute de biogas amb enzims especiacutefics
Brou fuacutengic millora la produccioacute de metagrave
Projecte de colmiddotlaboracioacute entre el Consorci per a la Gestioacute de Residus del Valles Oriental i el grup de recerca Biorem UAB (2014SGR476) dins del
marc del programa de Doctorats Industrials de la Generalitat de Catalunya
Bioremediacioacute ldquoin siturdquo drsquoaquumliacutefers contaminats per compostos
organoclorats
Projecte de colmiddotlaboracioacute entre Litoclean i el grup de recerca Biorem UAB (2014SGR476) dins del marc del programa de Doctorats
Industrials de la Generalitat de Catalunya
Decloracioacute drsquoorganoclorats mitjanccedilant bacteris dehalorespiradors
1 Tecnologia consolidada amb centenars de casos drsquoaplicacioacute amb egravexit 2 Transformacioacute de productes organoclorats togravexics a innocus 3 Compatible amb altres megravetodes de remediacioacute 4 Disminucioacute del temps de remediacioacute de lrsquoaquumliacutefer i costos associats 5 Tecnologia meacutes econogravemica que tractaments fisico-quiacutemics 6 Potencialment pot eliminar els cloroalcans a concentracions le 0005 mgL 7 Percepcioacute social
PRINCIPALS AVANTATGES BIOREMEDIACIOacute
o Marc del projecte
Aplicacioacute de metodologies de Bioremediacioacute per via anaerogravebia en tres
emplaccedilaments afectats per la presencia de compostos organoclorats Cada un drsquoaquests tres emplaccedilaments constaragrave de les seguumlents fases
bull Fase 1 anagravelisis al laboratori a) Caracteritzacioacute de lrsquoemplaccedilament b) Assaig de laboratori Microcosmos
bull Fase 2 assaig in-situ
o Fase drsquoimplantacioacute A partir dels resultats obtinguts aplicacioacute de metodologia a lrsquoemplaccedilament estudiat per part de Litoclean
PCE TCE cis DCE
Caracteriacutestiques de lrsquoemplaccedilament
bull Emplaccedilament contaminat per un abocament controlat i finit de Percloretilegrave (PCE) en una parcelmiddotla amb activitat industrial
bull Respiren compostos orgagravenics clorats i els transformen a molegravecules menys clorades
bull Anaerobis estrictes bull Es poden trobar als aquumliacutefers contaminats bull El grup Biorem UAB (2014SGR476) disposa de diferents liacutenies de cultius de
bacteris decloradors amb capacitat per detoxificar un ampli ventall drsquoorganoclorats
bull Trueba-Santiso et al 2017 Sci
Total Environ 581-582 pp 640-
648
bull Mortan et al 2017 J Hazard
Mat In press
Dhg Dehalogenimonas
Dhc Dehalococcoides
Dhb Dehalobacterium
Diclorometagrave Agravecid acegravetic Agravecid fogravermic
+ Dhb
C C
H
H
H
H
Etegrave
C C
Cl
H
Cl
H
C C
H
Cl
Cl
H
C C
H
H
H
Cl
cis- i trans- DCE VC
Dhc Dhc
Dhc
C C
Cl
Cl
Cl
H
TCE
C C
C lC l
C l C l
P C E
Dhc
PCE
C
Cl
Cl
C
Cl
Cl
H H C
Cl
Cl
C
Cl
H
H H
1122-TeCA 112-TCA
Dhg Dhg
Abiogravetic
CC
HCl
HCl
HH
12-DCA
Dhg
12-DCA
Bacteris dehalorespiradors
Les poblacions bacterianes
autogravectones poden transformar els
contaminants fins a compostos innocus
Les condicions drsquoaquests aquumliacutefers soacuten adequades per
eliminar els compostos
organoclorats amb bacteris
dehalorespiradors
1 Anagravelisi dels paragravemetres
de camp
Bioestimulacioacute
2 Deteccioacute de lrsquoactivitat
decloradora
Atenuacioacute natural
monitoritzada
Bioaugmentacioacute Fase
2
Pregunta 1a Pregunta 2a
La poblacioacute bacteriana a lrsquoaquumliacutefer
eacutes suficient per completar el proceacutes de descontaminacioacute de forma natural
Pregunta 3a
Fase 1
Cultius anaerobis i anagravelisi de metabogravelits
Mostreig drsquoaigua del pou amb
sediments fins
Preparacioacute dels cultius en cambra
anaerogravebia
Incubacioacute dels cultius en cambra
climatitzada
Anagravelisi de metabogravelits per
cromatografia de gasos Mostres de
laquumliacutefer +
Substrat orgagravenic (candidats per
bioestimulacioacute)
1 Nomeacutes mostra 2 + Metanol i etanol 3 + Producte comercial 4 + Lactat
Concentracioacute de cloroetens
2 Deteccioacute de lrsquoactivitat decloradora
Fase 1
La biodegradacioacute eacutes completa (etegrave)
La bioestimulacioacute eacutes efectiva
La decloracioacute meacutes ragravepida eacutes amb lactat
PCE
TCE
cis- DCE
CV Etegrave
trans- DCE
0
5
10
15
20
25
30
35
0 50 100 150 200
Co
nce
ntr
atio
n (
microM
)
Day
0
2
4
6
8
10
0 50 100 150 200
Day
Mostra aigua nomeacutes (control)
Mostra aigua + etanol metanol
Mostra aigua + producte comercial
Mostra aigua + lactat
Resultats per a un pou
Cultius anaerobis i anagravelisi de metabogravelits
Fase 1
0
5
10
15
20
25
30
35
0 50 100 150 200Day
+ TCE
0
10
20
30
40
50
60
70
0 50 100 150 200
Day
+ TCE
2 Deteccioacute de lrsquoactivitat decloradora
TCE
cis-DCE
trans-DCE
Cloruro de vinilo Etileno
CC
Cl
Cl Cl
Cl
PCE
CC
Cl
H H
Cl
CC
H
ClH
Cl
CC
Cl
H
H
H
CC
H
H H
H
CC
Cl
Cl H
Cl
Deteccioacute i identificacioacute dels bacteris i enzims responsables de la degradacioacute completa
Tegravecniques moleculars (PCR)
Fase 1
Dehalobacter Desulforomonas
Sulfurospirillum Geobacter Desulfitobacterium
Desulfitobacterium
Dehalococcoides
pceA
tceA tceA bvcA
vcrA
2 Deteccioacute de lrsquoactivitat decloradora
Clorur de
vinil
Etegrave
Ma
rca
do
r
C+
Dh
c
Pou
C-
Dh
c
Assaig in situ per BIOESTIMULACIOacute
Fase 2
Injeccioacute i monitoritzacioacute bull Injeccioacute drsquoestimulant segons
conclusions de lrsquoassaig de laboratori (Lactat comercial) en les concentracions de diseny
bull Injeccioacute de traccedilador (fluoresceiumlna)
PCE TCE
cis-DCE
trans-DCE
CV Ethene 0
5
10
15
20
25
30
-1 19 39 59 79
Co
nce
ntr
atio
n (
mg
L)
Day
Chlorinated ethenes Lactate and fermenting products
Well PZ-1
Lactate Pyruvate
Acetate Formate
Potencial Redox
0
1
2
3
4
5
-1 19 39 59 79
Co
nce
ntr
atio
n (
mg
L)
Day
0
500
1000
1500
2000
2500
-1 19 39 59 79Day
0
10000
20000
30000
40000
50000
60000
70000
-1 19 39 59 79Day
-100
0
100
200
300
400
500
-1 19 39 59 79
OR
P (
mV
)
Day
PZ2
82
Chlorinated ethenes Lactate and fermenting products
Well PZ-2
Direct injection of lactate (MW-PZ2) Monitoring Wells PZ2 PZ1 PZ3 MW6 PZ22 PZ6 and ProfA
Conclusions de la Fase 2 (assaig in situ)
Els resultats de la Fase 1 soacuten vagravelids per decidir quin tractament de bioremediacioacute seguir a la Fase 2
El lactat estimula la degradacioacute
bull Augmenta la velocitat de decloracioacute bull Proporciona acetat i hidrogen als bacteris bull Consumeix lrsquooxigen present bull Disminueix el potencial redox
Es confirma la presegravencia de bacteris dehalorespiradors autogravectons i actius
Es detecta degradacioacute de PCE i transformacioacute a compostos menys clorats
A partir dels resultats obtinguts durant les dues fases es dissenyaragrave i es proposaragrave lrsquoexecucioacute drsquoun proceacutes de bioremediacioacute anaerogravebia estimulada aplicant la metodologia establerta
84
Gragravecies
Grup de recerca BioremUAB (teresavicentuabcat)
NH4+ addition
PhACs removal
Fungal inoculated (I)
Non-inoculated (NI)
(
) Wastewater (Influent)
(
) Reactor effluent
The analyses have
been performed by
34 Non-sterile continuous treatments of ROC and VHW
Microbial community assessment (DGGE)
Marina Badia Fabregat December 5th 2014 PhD Thesis
Time
34 Non-sterile continuous treatments of ROC and VHW
Trametes versicolor
Candida spp
Fusarium solani
Unknown
T versicolor survived until the end of the treatment
laccase activity is not a good indicator
ESCENARIOS DE GESTIOacuteN DE EFLUENTES DE HOSPITAL
EDAR
No eliminacioacuten
de faacutermacos
Dilucioacuten en
el efluente
urbano
Aguas
urbanas
Fong
No eliminacioacuten
de DQO
Hongo Aguas
urbanas
EDAR
HOSPITAL
Srsquoha comprovat la capacitat de T versicolor per degradar fagravermacs
Badiacutea-Fabregat et al 2014 Rodriacuteguez-Rodriacuteguez et al 2014 Cruz-Moratoacute et al 2013
Tractament en continu drsquoHWW amb T versicolor en reactor
Inconvenients al tractament drsquo
aiguumles drsquohospitals reals
- Necessitat drsquoaddicionar nutrients - Competegravencia amb bacteris
Possibles solucions Estrategravegies
- Pretractament de lrsquoefluent - Altres configuracions de reactors - Canvi en la font de carboni
Posada a punt del sistema TRH Relacioacute QRQL
Tractament en continu drsquoHWW amb T versicolor en reactor
Alternativa filtre percolador amb T versicolor pre-crescut sobre fusta
1 2 3
4
5
6
7
1 Tanc drsquoalimentacioacute 2 Tanc de mescla 3 Tanc drsquoeluents de
sortida 4 Bomba de recirculacioacute 5 Bioreactor 6 Entrada drsquoaire 7 Controlador de pH
TRH 3d
QL
QR
QL
Tractament en continu drsquoHWW amb T versicolor en reactor
Alternativa filtre percolador amb T versicolor pre-crescut sobre fusta
Desenvolupament processos
Efluent hospital
real (HWW)
Aiguumles residuals urbanes
(UWW)
Trametes versicolor
T versicolor crescut sobre fusta
Filtre percolador amb T versicolor crescut sobre fusta
Microalgues Degradacioacute a
escala Erlenmeyer Fotobioreactor FBR
Degradacioacute drsquohormones i fagravermacs per microalgues
bull Degradacioacute drsquohormones del digestat drsquoun DA dopat amb E2 i EE2 amb les algues S capricornutum i C reinhardtii creixement i degradacioacute
No efecte togravexic de les hormones sobre les algues
Utilitzacioacute de digestat de llots per creixer
S capricornutum
S capricornutum
Selenastrum
capricornutum
Chlamydomonas
reinhardtii
E2 () EE2 () E2 () EE2 ()
24h 7d 24
h
7d 24h 7d 24
h
7d
B 47 88 30 60 89 100 26 100
C 2 46 0 41 27 86 6 71
G 91 100 27 95 98 100 28 76
Degradacioacute drsquohormones i fagravermacs per microalgues
bull Identificacioacute productes de degradacioacute drsquoE2 i EE2
bull Es detecten diferents productes de degradacioacute drsquoE2 i EE2 bull Majoritagraveriament productes de fotodegradacioacute bull Alguns directament relacionats amb la biodegradacioacute per part de les algues
E2 TP1 EE2 TP2
OH
HO
O
OH
HO
OH
Toilet sewage
1st settler (1m3)
2nd settler (1m3)
Wastewater pump
Wastewater PBR inlet
1
2
3
4
5
Algaebacteria consortia
Fotobioreactor de tractament
drsquo UrbanWW despres de
decantacioacute
Volum 1000L
Semiobert
Tubs plastic transparent
Tractament drsquoUrbanWW i eliminacioacute de PhACs en FBR
100L aigua del llac
Can Borrell Lake (StCugat)
900L U WW
Plagrave drsquooperacioacute del FBR
Tractament drsquoUWW i eliminacioacute de PhACs en FBR
Estat Estacionari - PhACs - Biodiversitat
303 mgL
265 mgL
155 mgL
Irradiacioacute solar darr Temperatura darr
TSSdarr Biomassa
pH augmenta amb lrsquoactivitat fotosintegravetica (consum CO2)
pH disminueix a la nit amb la respiracioacute
Tractament drsquoUWW i eliminacioacute de PhACs en FBR
pH
Entrada - COD=365 mgL - N-NH4
+=79 mgL - PT=17 mgL
COD N-NH4
+
PT
Paragravemetre Periacuteode I Periacuteode II Periacuteode III
DQO () 83 61 41
N-NH4+ () 86 99 80
PT () 54 89 75
Eliminacioacute de nutrients
Tractament drsquoUWW i eliminacioacute de PhACs en FBR
67
Napro
xen
Ibupro
fen
Aceta
min
ophen
Salic
ylic
acid
Keto
pro
fen
Azithro
myc
in
Cip
rofloxacin
Ofloxacin
Ery
thro
myc
in
Hyd
rochlo
roth
iazid
e
Furo
sem
ide
Codein
e
Lora
zepam
Ate
nolo
l
Dilt
iazem
Alp
razola
m
Paro
xetine
Co
nce
ntr
atio
n (
ngL
)
0
2000
4000
6000
8000
10000
12000
24000
30000
36000
42000
48000
54000
60000
Outlet
Inlet
Napro
xe
n
Ibupro
fen
Ace
tam
inophen
Salic
ylic
acid
Keto
pro
fen
Azithro
myc
in
Cip
rofloxa
cin
Ofloxa
cin
Ery
thro
myc
in
Hyd
roch
loro
thia
zid
e
Furo
se
mid
e
Codein
e
Lora
zepam
Ate
nolo
l
Dilt
iazem
Alp
razola
m
Paro
xe
tine
Concentr
ation (
ngL
)
0
2000
4000
6000
8000
10000
12000
24000
30000
36000
42000
48000
54000
60000
Outlet
Inlet
Antiinflamatoris Eliminacioacute gt85
Antibiogravetics Eliminacioacute gt 67
Antidepressius Eliminacioacute gt87
β-bloquejants Eliminacioacute gt86
Altres (ngL) Diuregravetics gt44 Bloquejants de canal lent gt72
Concentratioacute PhACs entrada
Concentratioacute PhACs sortida
TRH=8 d Estat estacionari
TRH=12 d Estat estacionari
48-54 μgL
24-54 μgL
4-10 μgL
2-4 μgL
4-6 μgL
ngL
ngL
8-10 μgL
4-10 μgL
ngL
ngL
PhACs
Tractament drsquoUWW i
eliminacioacute de PhACs en FBR
Valoritzacioacute de biomassa algal mitjanccedilant pretractament enzimagravetic i DA
Digestion time (days)
0 10 20 30 40 50
Meth
ane
yie
ld (
mL C
H4g
VS
)
0
50
100
150
200
250
Time (d) vs Microalgal control
Time (d) vs T control
Time (d) vs Cellulase
Time (d) vs Mix
Mix enzimagravetic Celmiddotlulasa
Biomassa microalgal + Control
Mix enzimagravetic 217 mL CH4g VS
Celmiddotlulasa 203 mL CH4g VS
Microalgues 188 mL CH4g VS
Mix enzimagravetic millora la produccioacute de metagrave
Brou fuacutengic + microalgues Control de brou fuacutengic
Lacasa + microalgues biomassa microalgal Control de lacasa
Brou fuacutengic 210 mL CH4
Lacasa 40 mL CH4
Produccioacute de biogas amb enzims no especiacutefics
Microalgues 38 mL CH4
Produccioacute de biogas amb enzims especiacutefics
Brou fuacutengic millora la produccioacute de metagrave
Projecte de colmiddotlaboracioacute entre el Consorci per a la Gestioacute de Residus del Valles Oriental i el grup de recerca Biorem UAB (2014SGR476) dins del
marc del programa de Doctorats Industrials de la Generalitat de Catalunya
Bioremediacioacute ldquoin siturdquo drsquoaquumliacutefers contaminats per compostos
organoclorats
Projecte de colmiddotlaboracioacute entre Litoclean i el grup de recerca Biorem UAB (2014SGR476) dins del marc del programa de Doctorats
Industrials de la Generalitat de Catalunya
Decloracioacute drsquoorganoclorats mitjanccedilant bacteris dehalorespiradors
1 Tecnologia consolidada amb centenars de casos drsquoaplicacioacute amb egravexit 2 Transformacioacute de productes organoclorats togravexics a innocus 3 Compatible amb altres megravetodes de remediacioacute 4 Disminucioacute del temps de remediacioacute de lrsquoaquumliacutefer i costos associats 5 Tecnologia meacutes econogravemica que tractaments fisico-quiacutemics 6 Potencialment pot eliminar els cloroalcans a concentracions le 0005 mgL 7 Percepcioacute social
PRINCIPALS AVANTATGES BIOREMEDIACIOacute
o Marc del projecte
Aplicacioacute de metodologies de Bioremediacioacute per via anaerogravebia en tres
emplaccedilaments afectats per la presencia de compostos organoclorats Cada un drsquoaquests tres emplaccedilaments constaragrave de les seguumlents fases
bull Fase 1 anagravelisis al laboratori a) Caracteritzacioacute de lrsquoemplaccedilament b) Assaig de laboratori Microcosmos
bull Fase 2 assaig in-situ
o Fase drsquoimplantacioacute A partir dels resultats obtinguts aplicacioacute de metodologia a lrsquoemplaccedilament estudiat per part de Litoclean
PCE TCE cis DCE
Caracteriacutestiques de lrsquoemplaccedilament
bull Emplaccedilament contaminat per un abocament controlat i finit de Percloretilegrave (PCE) en una parcelmiddotla amb activitat industrial
bull Respiren compostos orgagravenics clorats i els transformen a molegravecules menys clorades
bull Anaerobis estrictes bull Es poden trobar als aquumliacutefers contaminats bull El grup Biorem UAB (2014SGR476) disposa de diferents liacutenies de cultius de
bacteris decloradors amb capacitat per detoxificar un ampli ventall drsquoorganoclorats
bull Trueba-Santiso et al 2017 Sci
Total Environ 581-582 pp 640-
648
bull Mortan et al 2017 J Hazard
Mat In press
Dhg Dehalogenimonas
Dhc Dehalococcoides
Dhb Dehalobacterium
Diclorometagrave Agravecid acegravetic Agravecid fogravermic
+ Dhb
C C
H
H
H
H
Etegrave
C C
Cl
H
Cl
H
C C
H
Cl
Cl
H
C C
H
H
H
Cl
cis- i trans- DCE VC
Dhc Dhc
Dhc
C C
Cl
Cl
Cl
H
TCE
C C
C lC l
C l C l
P C E
Dhc
PCE
C
Cl
Cl
C
Cl
Cl
H H C
Cl
Cl
C
Cl
H
H H
1122-TeCA 112-TCA
Dhg Dhg
Abiogravetic
CC
HCl
HCl
HH
12-DCA
Dhg
12-DCA
Bacteris dehalorespiradors
Les poblacions bacterianes
autogravectones poden transformar els
contaminants fins a compostos innocus
Les condicions drsquoaquests aquumliacutefers soacuten adequades per
eliminar els compostos
organoclorats amb bacteris
dehalorespiradors
1 Anagravelisi dels paragravemetres
de camp
Bioestimulacioacute
2 Deteccioacute de lrsquoactivitat
decloradora
Atenuacioacute natural
monitoritzada
Bioaugmentacioacute Fase
2
Pregunta 1a Pregunta 2a
La poblacioacute bacteriana a lrsquoaquumliacutefer
eacutes suficient per completar el proceacutes de descontaminacioacute de forma natural
Pregunta 3a
Fase 1
Cultius anaerobis i anagravelisi de metabogravelits
Mostreig drsquoaigua del pou amb
sediments fins
Preparacioacute dels cultius en cambra
anaerogravebia
Incubacioacute dels cultius en cambra
climatitzada
Anagravelisi de metabogravelits per
cromatografia de gasos Mostres de
laquumliacutefer +
Substrat orgagravenic (candidats per
bioestimulacioacute)
1 Nomeacutes mostra 2 + Metanol i etanol 3 + Producte comercial 4 + Lactat
Concentracioacute de cloroetens
2 Deteccioacute de lrsquoactivitat decloradora
Fase 1
La biodegradacioacute eacutes completa (etegrave)
La bioestimulacioacute eacutes efectiva
La decloracioacute meacutes ragravepida eacutes amb lactat
PCE
TCE
cis- DCE
CV Etegrave
trans- DCE
0
5
10
15
20
25
30
35
0 50 100 150 200
Co
nce
ntr
atio
n (
microM
)
Day
0
2
4
6
8
10
0 50 100 150 200
Day
Mostra aigua nomeacutes (control)
Mostra aigua + etanol metanol
Mostra aigua + producte comercial
Mostra aigua + lactat
Resultats per a un pou
Cultius anaerobis i anagravelisi de metabogravelits
Fase 1
0
5
10
15
20
25
30
35
0 50 100 150 200Day
+ TCE
0
10
20
30
40
50
60
70
0 50 100 150 200
Day
+ TCE
2 Deteccioacute de lrsquoactivitat decloradora
TCE
cis-DCE
trans-DCE
Cloruro de vinilo Etileno
CC
Cl
Cl Cl
Cl
PCE
CC
Cl
H H
Cl
CC
H
ClH
Cl
CC
Cl
H
H
H
CC
H
H H
H
CC
Cl
Cl H
Cl
Deteccioacute i identificacioacute dels bacteris i enzims responsables de la degradacioacute completa
Tegravecniques moleculars (PCR)
Fase 1
Dehalobacter Desulforomonas
Sulfurospirillum Geobacter Desulfitobacterium
Desulfitobacterium
Dehalococcoides
pceA
tceA tceA bvcA
vcrA
2 Deteccioacute de lrsquoactivitat decloradora
Clorur de
vinil
Etegrave
Ma
rca
do
r
C+
Dh
c
Pou
C-
Dh
c
Assaig in situ per BIOESTIMULACIOacute
Fase 2
Injeccioacute i monitoritzacioacute bull Injeccioacute drsquoestimulant segons
conclusions de lrsquoassaig de laboratori (Lactat comercial) en les concentracions de diseny
bull Injeccioacute de traccedilador (fluoresceiumlna)
PCE TCE
cis-DCE
trans-DCE
CV Ethene 0
5
10
15
20
25
30
-1 19 39 59 79
Co
nce
ntr
atio
n (
mg
L)
Day
Chlorinated ethenes Lactate and fermenting products
Well PZ-1
Lactate Pyruvate
Acetate Formate
Potencial Redox
0
1
2
3
4
5
-1 19 39 59 79
Co
nce
ntr
atio
n (
mg
L)
Day
0
500
1000
1500
2000
2500
-1 19 39 59 79Day
0
10000
20000
30000
40000
50000
60000
70000
-1 19 39 59 79Day
-100
0
100
200
300
400
500
-1 19 39 59 79
OR
P (
mV
)
Day
PZ2
82
Chlorinated ethenes Lactate and fermenting products
Well PZ-2
Direct injection of lactate (MW-PZ2) Monitoring Wells PZ2 PZ1 PZ3 MW6 PZ22 PZ6 and ProfA
Conclusions de la Fase 2 (assaig in situ)
Els resultats de la Fase 1 soacuten vagravelids per decidir quin tractament de bioremediacioacute seguir a la Fase 2
El lactat estimula la degradacioacute
bull Augmenta la velocitat de decloracioacute bull Proporciona acetat i hidrogen als bacteris bull Consumeix lrsquooxigen present bull Disminueix el potencial redox
Es confirma la presegravencia de bacteris dehalorespiradors autogravectons i actius
Es detecta degradacioacute de PCE i transformacioacute a compostos menys clorats
A partir dels resultats obtinguts durant les dues fases es dissenyaragrave i es proposaragrave lrsquoexecucioacute drsquoun proceacutes de bioremediacioacute anaerogravebia estimulada aplicant la metodologia establerta
84
Gragravecies
Grup de recerca BioremUAB (teresavicentuabcat)
Microbial community assessment (DGGE)
Marina Badia Fabregat December 5th 2014 PhD Thesis
Time
34 Non-sterile continuous treatments of ROC and VHW
Trametes versicolor
Candida spp
Fusarium solani
Unknown
T versicolor survived until the end of the treatment
laccase activity is not a good indicator
ESCENARIOS DE GESTIOacuteN DE EFLUENTES DE HOSPITAL
EDAR
No eliminacioacuten
de faacutermacos
Dilucioacuten en
el efluente
urbano
Aguas
urbanas
Fong
No eliminacioacuten
de DQO
Hongo Aguas
urbanas
EDAR
HOSPITAL
Srsquoha comprovat la capacitat de T versicolor per degradar fagravermacs
Badiacutea-Fabregat et al 2014 Rodriacuteguez-Rodriacuteguez et al 2014 Cruz-Moratoacute et al 2013
Tractament en continu drsquoHWW amb T versicolor en reactor
Inconvenients al tractament drsquo
aiguumles drsquohospitals reals
- Necessitat drsquoaddicionar nutrients - Competegravencia amb bacteris
Possibles solucions Estrategravegies
- Pretractament de lrsquoefluent - Altres configuracions de reactors - Canvi en la font de carboni
Posada a punt del sistema TRH Relacioacute QRQL
Tractament en continu drsquoHWW amb T versicolor en reactor
Alternativa filtre percolador amb T versicolor pre-crescut sobre fusta
1 2 3
4
5
6
7
1 Tanc drsquoalimentacioacute 2 Tanc de mescla 3 Tanc drsquoeluents de
sortida 4 Bomba de recirculacioacute 5 Bioreactor 6 Entrada drsquoaire 7 Controlador de pH
TRH 3d
QL
QR
QL
Tractament en continu drsquoHWW amb T versicolor en reactor
Alternativa filtre percolador amb T versicolor pre-crescut sobre fusta
Desenvolupament processos
Efluent hospital
real (HWW)
Aiguumles residuals urbanes
(UWW)
Trametes versicolor
T versicolor crescut sobre fusta
Filtre percolador amb T versicolor crescut sobre fusta
Microalgues Degradacioacute a
escala Erlenmeyer Fotobioreactor FBR
Degradacioacute drsquohormones i fagravermacs per microalgues
bull Degradacioacute drsquohormones del digestat drsquoun DA dopat amb E2 i EE2 amb les algues S capricornutum i C reinhardtii creixement i degradacioacute
No efecte togravexic de les hormones sobre les algues
Utilitzacioacute de digestat de llots per creixer
S capricornutum
S capricornutum
Selenastrum
capricornutum
Chlamydomonas
reinhardtii
E2 () EE2 () E2 () EE2 ()
24h 7d 24
h
7d 24h 7d 24
h
7d
B 47 88 30 60 89 100 26 100
C 2 46 0 41 27 86 6 71
G 91 100 27 95 98 100 28 76
Degradacioacute drsquohormones i fagravermacs per microalgues
bull Identificacioacute productes de degradacioacute drsquoE2 i EE2
bull Es detecten diferents productes de degradacioacute drsquoE2 i EE2 bull Majoritagraveriament productes de fotodegradacioacute bull Alguns directament relacionats amb la biodegradacioacute per part de les algues
E2 TP1 EE2 TP2
OH
HO
O
OH
HO
OH
Toilet sewage
1st settler (1m3)
2nd settler (1m3)
Wastewater pump
Wastewater PBR inlet
1
2
3
4
5
Algaebacteria consortia
Fotobioreactor de tractament
drsquo UrbanWW despres de
decantacioacute
Volum 1000L
Semiobert
Tubs plastic transparent
Tractament drsquoUrbanWW i eliminacioacute de PhACs en FBR
100L aigua del llac
Can Borrell Lake (StCugat)
900L U WW
Plagrave drsquooperacioacute del FBR
Tractament drsquoUWW i eliminacioacute de PhACs en FBR
Estat Estacionari - PhACs - Biodiversitat
303 mgL
265 mgL
155 mgL
Irradiacioacute solar darr Temperatura darr
TSSdarr Biomassa
pH augmenta amb lrsquoactivitat fotosintegravetica (consum CO2)
pH disminueix a la nit amb la respiracioacute
Tractament drsquoUWW i eliminacioacute de PhACs en FBR
pH
Entrada - COD=365 mgL - N-NH4
+=79 mgL - PT=17 mgL
COD N-NH4
+
PT
Paragravemetre Periacuteode I Periacuteode II Periacuteode III
DQO () 83 61 41
N-NH4+ () 86 99 80
PT () 54 89 75
Eliminacioacute de nutrients
Tractament drsquoUWW i eliminacioacute de PhACs en FBR
67
Napro
xen
Ibupro
fen
Aceta
min
ophen
Salic
ylic
acid
Keto
pro
fen
Azithro
myc
in
Cip
rofloxacin
Ofloxacin
Ery
thro
myc
in
Hyd
rochlo
roth
iazid
e
Furo
sem
ide
Codein
e
Lora
zepam
Ate
nolo
l
Dilt
iazem
Alp
razola
m
Paro
xetine
Co
nce
ntr
atio
n (
ngL
)
0
2000
4000
6000
8000
10000
12000
24000
30000
36000
42000
48000
54000
60000
Outlet
Inlet
Napro
xe
n
Ibupro
fen
Ace
tam
inophen
Salic
ylic
acid
Keto
pro
fen
Azithro
myc
in
Cip
rofloxa
cin
Ofloxa
cin
Ery
thro
myc
in
Hyd
roch
loro
thia
zid
e
Furo
se
mid
e
Codein
e
Lora
zepam
Ate
nolo
l
Dilt
iazem
Alp
razola
m
Paro
xe
tine
Concentr
ation (
ngL
)
0
2000
4000
6000
8000
10000
12000
24000
30000
36000
42000
48000
54000
60000
Outlet
Inlet
Antiinflamatoris Eliminacioacute gt85
Antibiogravetics Eliminacioacute gt 67
Antidepressius Eliminacioacute gt87
β-bloquejants Eliminacioacute gt86
Altres (ngL) Diuregravetics gt44 Bloquejants de canal lent gt72
Concentratioacute PhACs entrada
Concentratioacute PhACs sortida
TRH=8 d Estat estacionari
TRH=12 d Estat estacionari
48-54 μgL
24-54 μgL
4-10 μgL
2-4 μgL
4-6 μgL
ngL
ngL
8-10 μgL
4-10 μgL
ngL
ngL
PhACs
Tractament drsquoUWW i
eliminacioacute de PhACs en FBR
Valoritzacioacute de biomassa algal mitjanccedilant pretractament enzimagravetic i DA
Digestion time (days)
0 10 20 30 40 50
Meth
ane
yie
ld (
mL C
H4g
VS
)
0
50
100
150
200
250
Time (d) vs Microalgal control
Time (d) vs T control
Time (d) vs Cellulase
Time (d) vs Mix
Mix enzimagravetic Celmiddotlulasa
Biomassa microalgal + Control
Mix enzimagravetic 217 mL CH4g VS
Celmiddotlulasa 203 mL CH4g VS
Microalgues 188 mL CH4g VS
Mix enzimagravetic millora la produccioacute de metagrave
Brou fuacutengic + microalgues Control de brou fuacutengic
Lacasa + microalgues biomassa microalgal Control de lacasa
Brou fuacutengic 210 mL CH4
Lacasa 40 mL CH4
Produccioacute de biogas amb enzims no especiacutefics
Microalgues 38 mL CH4
Produccioacute de biogas amb enzims especiacutefics
Brou fuacutengic millora la produccioacute de metagrave
Projecte de colmiddotlaboracioacute entre el Consorci per a la Gestioacute de Residus del Valles Oriental i el grup de recerca Biorem UAB (2014SGR476) dins del
marc del programa de Doctorats Industrials de la Generalitat de Catalunya
Bioremediacioacute ldquoin siturdquo drsquoaquumliacutefers contaminats per compostos
organoclorats
Projecte de colmiddotlaboracioacute entre Litoclean i el grup de recerca Biorem UAB (2014SGR476) dins del marc del programa de Doctorats
Industrials de la Generalitat de Catalunya
Decloracioacute drsquoorganoclorats mitjanccedilant bacteris dehalorespiradors
1 Tecnologia consolidada amb centenars de casos drsquoaplicacioacute amb egravexit 2 Transformacioacute de productes organoclorats togravexics a innocus 3 Compatible amb altres megravetodes de remediacioacute 4 Disminucioacute del temps de remediacioacute de lrsquoaquumliacutefer i costos associats 5 Tecnologia meacutes econogravemica que tractaments fisico-quiacutemics 6 Potencialment pot eliminar els cloroalcans a concentracions le 0005 mgL 7 Percepcioacute social
PRINCIPALS AVANTATGES BIOREMEDIACIOacute
o Marc del projecte
Aplicacioacute de metodologies de Bioremediacioacute per via anaerogravebia en tres
emplaccedilaments afectats per la presencia de compostos organoclorats Cada un drsquoaquests tres emplaccedilaments constaragrave de les seguumlents fases
bull Fase 1 anagravelisis al laboratori a) Caracteritzacioacute de lrsquoemplaccedilament b) Assaig de laboratori Microcosmos
bull Fase 2 assaig in-situ
o Fase drsquoimplantacioacute A partir dels resultats obtinguts aplicacioacute de metodologia a lrsquoemplaccedilament estudiat per part de Litoclean
PCE TCE cis DCE
Caracteriacutestiques de lrsquoemplaccedilament
bull Emplaccedilament contaminat per un abocament controlat i finit de Percloretilegrave (PCE) en una parcelmiddotla amb activitat industrial
bull Respiren compostos orgagravenics clorats i els transformen a molegravecules menys clorades
bull Anaerobis estrictes bull Es poden trobar als aquumliacutefers contaminats bull El grup Biorem UAB (2014SGR476) disposa de diferents liacutenies de cultius de
bacteris decloradors amb capacitat per detoxificar un ampli ventall drsquoorganoclorats
bull Trueba-Santiso et al 2017 Sci
Total Environ 581-582 pp 640-
648
bull Mortan et al 2017 J Hazard
Mat In press
Dhg Dehalogenimonas
Dhc Dehalococcoides
Dhb Dehalobacterium
Diclorometagrave Agravecid acegravetic Agravecid fogravermic
+ Dhb
C C
H
H
H
H
Etegrave
C C
Cl
H
Cl
H
C C
H
Cl
Cl
H
C C
H
H
H
Cl
cis- i trans- DCE VC
Dhc Dhc
Dhc
C C
Cl
Cl
Cl
H
TCE
C C
C lC l
C l C l
P C E
Dhc
PCE
C
Cl
Cl
C
Cl
Cl
H H C
Cl
Cl
C
Cl
H
H H
1122-TeCA 112-TCA
Dhg Dhg
Abiogravetic
CC
HCl
HCl
HH
12-DCA
Dhg
12-DCA
Bacteris dehalorespiradors
Les poblacions bacterianes
autogravectones poden transformar els
contaminants fins a compostos innocus
Les condicions drsquoaquests aquumliacutefers soacuten adequades per
eliminar els compostos
organoclorats amb bacteris
dehalorespiradors
1 Anagravelisi dels paragravemetres
de camp
Bioestimulacioacute
2 Deteccioacute de lrsquoactivitat
decloradora
Atenuacioacute natural
monitoritzada
Bioaugmentacioacute Fase
2
Pregunta 1a Pregunta 2a
La poblacioacute bacteriana a lrsquoaquumliacutefer
eacutes suficient per completar el proceacutes de descontaminacioacute de forma natural
Pregunta 3a
Fase 1
Cultius anaerobis i anagravelisi de metabogravelits
Mostreig drsquoaigua del pou amb
sediments fins
Preparacioacute dels cultius en cambra
anaerogravebia
Incubacioacute dels cultius en cambra
climatitzada
Anagravelisi de metabogravelits per
cromatografia de gasos Mostres de
laquumliacutefer +
Substrat orgagravenic (candidats per
bioestimulacioacute)
1 Nomeacutes mostra 2 + Metanol i etanol 3 + Producte comercial 4 + Lactat
Concentracioacute de cloroetens
2 Deteccioacute de lrsquoactivitat decloradora
Fase 1
La biodegradacioacute eacutes completa (etegrave)
La bioestimulacioacute eacutes efectiva
La decloracioacute meacutes ragravepida eacutes amb lactat
PCE
TCE
cis- DCE
CV Etegrave
trans- DCE
0
5
10
15
20
25
30
35
0 50 100 150 200
Co
nce
ntr
atio
n (
microM
)
Day
0
2
4
6
8
10
0 50 100 150 200
Day
Mostra aigua nomeacutes (control)
Mostra aigua + etanol metanol
Mostra aigua + producte comercial
Mostra aigua + lactat
Resultats per a un pou
Cultius anaerobis i anagravelisi de metabogravelits
Fase 1
0
5
10
15
20
25
30
35
0 50 100 150 200Day
+ TCE
0
10
20
30
40
50
60
70
0 50 100 150 200
Day
+ TCE
2 Deteccioacute de lrsquoactivitat decloradora
TCE
cis-DCE
trans-DCE
Cloruro de vinilo Etileno
CC
Cl
Cl Cl
Cl
PCE
CC
Cl
H H
Cl
CC
H
ClH
Cl
CC
Cl
H
H
H
CC
H
H H
H
CC
Cl
Cl H
Cl
Deteccioacute i identificacioacute dels bacteris i enzims responsables de la degradacioacute completa
Tegravecniques moleculars (PCR)
Fase 1
Dehalobacter Desulforomonas
Sulfurospirillum Geobacter Desulfitobacterium
Desulfitobacterium
Dehalococcoides
pceA
tceA tceA bvcA
vcrA
2 Deteccioacute de lrsquoactivitat decloradora
Clorur de
vinil
Etegrave
Ma
rca
do
r
C+
Dh
c
Pou
C-
Dh
c
Assaig in situ per BIOESTIMULACIOacute
Fase 2
Injeccioacute i monitoritzacioacute bull Injeccioacute drsquoestimulant segons
conclusions de lrsquoassaig de laboratori (Lactat comercial) en les concentracions de diseny
bull Injeccioacute de traccedilador (fluoresceiumlna)
PCE TCE
cis-DCE
trans-DCE
CV Ethene 0
5
10
15
20
25
30
-1 19 39 59 79
Co
nce
ntr
atio
n (
mg
L)
Day
Chlorinated ethenes Lactate and fermenting products
Well PZ-1
Lactate Pyruvate
Acetate Formate
Potencial Redox
0
1
2
3
4
5
-1 19 39 59 79
Co
nce
ntr
atio
n (
mg
L)
Day
0
500
1000
1500
2000
2500
-1 19 39 59 79Day
0
10000
20000
30000
40000
50000
60000
70000
-1 19 39 59 79Day
-100
0
100
200
300
400
500
-1 19 39 59 79
OR
P (
mV
)
Day
PZ2
82
Chlorinated ethenes Lactate and fermenting products
Well PZ-2
Direct injection of lactate (MW-PZ2) Monitoring Wells PZ2 PZ1 PZ3 MW6 PZ22 PZ6 and ProfA
Conclusions de la Fase 2 (assaig in situ)
Els resultats de la Fase 1 soacuten vagravelids per decidir quin tractament de bioremediacioacute seguir a la Fase 2
El lactat estimula la degradacioacute
bull Augmenta la velocitat de decloracioacute bull Proporciona acetat i hidrogen als bacteris bull Consumeix lrsquooxigen present bull Disminueix el potencial redox
Es confirma la presegravencia de bacteris dehalorespiradors autogravectons i actius
Es detecta degradacioacute de PCE i transformacioacute a compostos menys clorats
A partir dels resultats obtinguts durant les dues fases es dissenyaragrave i es proposaragrave lrsquoexecucioacute drsquoun proceacutes de bioremediacioacute anaerogravebia estimulada aplicant la metodologia establerta
84
Gragravecies
Grup de recerca BioremUAB (teresavicentuabcat)
ESCENARIOS DE GESTIOacuteN DE EFLUENTES DE HOSPITAL
EDAR
No eliminacioacuten
de faacutermacos
Dilucioacuten en
el efluente
urbano
Aguas
urbanas
Fong
No eliminacioacuten
de DQO
Hongo Aguas
urbanas
EDAR
HOSPITAL
Srsquoha comprovat la capacitat de T versicolor per degradar fagravermacs
Badiacutea-Fabregat et al 2014 Rodriacuteguez-Rodriacuteguez et al 2014 Cruz-Moratoacute et al 2013
Tractament en continu drsquoHWW amb T versicolor en reactor
Inconvenients al tractament drsquo
aiguumles drsquohospitals reals
- Necessitat drsquoaddicionar nutrients - Competegravencia amb bacteris
Possibles solucions Estrategravegies
- Pretractament de lrsquoefluent - Altres configuracions de reactors - Canvi en la font de carboni
Posada a punt del sistema TRH Relacioacute QRQL
Tractament en continu drsquoHWW amb T versicolor en reactor
Alternativa filtre percolador amb T versicolor pre-crescut sobre fusta
1 2 3
4
5
6
7
1 Tanc drsquoalimentacioacute 2 Tanc de mescla 3 Tanc drsquoeluents de
sortida 4 Bomba de recirculacioacute 5 Bioreactor 6 Entrada drsquoaire 7 Controlador de pH
TRH 3d
QL
QR
QL
Tractament en continu drsquoHWW amb T versicolor en reactor
Alternativa filtre percolador amb T versicolor pre-crescut sobre fusta
Desenvolupament processos
Efluent hospital
real (HWW)
Aiguumles residuals urbanes
(UWW)
Trametes versicolor
T versicolor crescut sobre fusta
Filtre percolador amb T versicolor crescut sobre fusta
Microalgues Degradacioacute a
escala Erlenmeyer Fotobioreactor FBR
Degradacioacute drsquohormones i fagravermacs per microalgues
bull Degradacioacute drsquohormones del digestat drsquoun DA dopat amb E2 i EE2 amb les algues S capricornutum i C reinhardtii creixement i degradacioacute
No efecte togravexic de les hormones sobre les algues
Utilitzacioacute de digestat de llots per creixer
S capricornutum
S capricornutum
Selenastrum
capricornutum
Chlamydomonas
reinhardtii
E2 () EE2 () E2 () EE2 ()
24h 7d 24
h
7d 24h 7d 24
h
7d
B 47 88 30 60 89 100 26 100
C 2 46 0 41 27 86 6 71
G 91 100 27 95 98 100 28 76
Degradacioacute drsquohormones i fagravermacs per microalgues
bull Identificacioacute productes de degradacioacute drsquoE2 i EE2
bull Es detecten diferents productes de degradacioacute drsquoE2 i EE2 bull Majoritagraveriament productes de fotodegradacioacute bull Alguns directament relacionats amb la biodegradacioacute per part de les algues
E2 TP1 EE2 TP2
OH
HO
O
OH
HO
OH
Toilet sewage
1st settler (1m3)
2nd settler (1m3)
Wastewater pump
Wastewater PBR inlet
1
2
3
4
5
Algaebacteria consortia
Fotobioreactor de tractament
drsquo UrbanWW despres de
decantacioacute
Volum 1000L
Semiobert
Tubs plastic transparent
Tractament drsquoUrbanWW i eliminacioacute de PhACs en FBR
100L aigua del llac
Can Borrell Lake (StCugat)
900L U WW
Plagrave drsquooperacioacute del FBR
Tractament drsquoUWW i eliminacioacute de PhACs en FBR
Estat Estacionari - PhACs - Biodiversitat
303 mgL
265 mgL
155 mgL
Irradiacioacute solar darr Temperatura darr
TSSdarr Biomassa
pH augmenta amb lrsquoactivitat fotosintegravetica (consum CO2)
pH disminueix a la nit amb la respiracioacute
Tractament drsquoUWW i eliminacioacute de PhACs en FBR
pH
Entrada - COD=365 mgL - N-NH4
+=79 mgL - PT=17 mgL
COD N-NH4
+
PT
Paragravemetre Periacuteode I Periacuteode II Periacuteode III
DQO () 83 61 41
N-NH4+ () 86 99 80
PT () 54 89 75
Eliminacioacute de nutrients
Tractament drsquoUWW i eliminacioacute de PhACs en FBR
67
Napro
xen
Ibupro
fen
Aceta
min
ophen
Salic
ylic
acid
Keto
pro
fen
Azithro
myc
in
Cip
rofloxacin
Ofloxacin
Ery
thro
myc
in
Hyd
rochlo
roth
iazid
e
Furo
sem
ide
Codein
e
Lora
zepam
Ate
nolo
l
Dilt
iazem
Alp
razola
m
Paro
xetine
Co
nce
ntr
atio
n (
ngL
)
0
2000
4000
6000
8000
10000
12000
24000
30000
36000
42000
48000
54000
60000
Outlet
Inlet
Napro
xe
n
Ibupro
fen
Ace
tam
inophen
Salic
ylic
acid
Keto
pro
fen
Azithro
myc
in
Cip
rofloxa
cin
Ofloxa
cin
Ery
thro
myc
in
Hyd
roch
loro
thia
zid
e
Furo
se
mid
e
Codein
e
Lora
zepam
Ate
nolo
l
Dilt
iazem
Alp
razola
m
Paro
xe
tine
Concentr
ation (
ngL
)
0
2000
4000
6000
8000
10000
12000
24000
30000
36000
42000
48000
54000
60000
Outlet
Inlet
Antiinflamatoris Eliminacioacute gt85
Antibiogravetics Eliminacioacute gt 67
Antidepressius Eliminacioacute gt87
β-bloquejants Eliminacioacute gt86
Altres (ngL) Diuregravetics gt44 Bloquejants de canal lent gt72
Concentratioacute PhACs entrada
Concentratioacute PhACs sortida
TRH=8 d Estat estacionari
TRH=12 d Estat estacionari
48-54 μgL
24-54 μgL
4-10 μgL
2-4 μgL
4-6 μgL
ngL
ngL
8-10 μgL
4-10 μgL
ngL
ngL
PhACs
Tractament drsquoUWW i
eliminacioacute de PhACs en FBR
Valoritzacioacute de biomassa algal mitjanccedilant pretractament enzimagravetic i DA
Digestion time (days)
0 10 20 30 40 50
Meth
ane
yie
ld (
mL C
H4g
VS
)
0
50
100
150
200
250
Time (d) vs Microalgal control
Time (d) vs T control
Time (d) vs Cellulase
Time (d) vs Mix
Mix enzimagravetic Celmiddotlulasa
Biomassa microalgal + Control
Mix enzimagravetic 217 mL CH4g VS
Celmiddotlulasa 203 mL CH4g VS
Microalgues 188 mL CH4g VS
Mix enzimagravetic millora la produccioacute de metagrave
Brou fuacutengic + microalgues Control de brou fuacutengic
Lacasa + microalgues biomassa microalgal Control de lacasa
Brou fuacutengic 210 mL CH4
Lacasa 40 mL CH4
Produccioacute de biogas amb enzims no especiacutefics
Microalgues 38 mL CH4
Produccioacute de biogas amb enzims especiacutefics
Brou fuacutengic millora la produccioacute de metagrave
Projecte de colmiddotlaboracioacute entre el Consorci per a la Gestioacute de Residus del Valles Oriental i el grup de recerca Biorem UAB (2014SGR476) dins del
marc del programa de Doctorats Industrials de la Generalitat de Catalunya
Bioremediacioacute ldquoin siturdquo drsquoaquumliacutefers contaminats per compostos
organoclorats
Projecte de colmiddotlaboracioacute entre Litoclean i el grup de recerca Biorem UAB (2014SGR476) dins del marc del programa de Doctorats
Industrials de la Generalitat de Catalunya
Decloracioacute drsquoorganoclorats mitjanccedilant bacteris dehalorespiradors
1 Tecnologia consolidada amb centenars de casos drsquoaplicacioacute amb egravexit 2 Transformacioacute de productes organoclorats togravexics a innocus 3 Compatible amb altres megravetodes de remediacioacute 4 Disminucioacute del temps de remediacioacute de lrsquoaquumliacutefer i costos associats 5 Tecnologia meacutes econogravemica que tractaments fisico-quiacutemics 6 Potencialment pot eliminar els cloroalcans a concentracions le 0005 mgL 7 Percepcioacute social
PRINCIPALS AVANTATGES BIOREMEDIACIOacute
o Marc del projecte
Aplicacioacute de metodologies de Bioremediacioacute per via anaerogravebia en tres
emplaccedilaments afectats per la presencia de compostos organoclorats Cada un drsquoaquests tres emplaccedilaments constaragrave de les seguumlents fases
bull Fase 1 anagravelisis al laboratori a) Caracteritzacioacute de lrsquoemplaccedilament b) Assaig de laboratori Microcosmos
bull Fase 2 assaig in-situ
o Fase drsquoimplantacioacute A partir dels resultats obtinguts aplicacioacute de metodologia a lrsquoemplaccedilament estudiat per part de Litoclean
PCE TCE cis DCE
Caracteriacutestiques de lrsquoemplaccedilament
bull Emplaccedilament contaminat per un abocament controlat i finit de Percloretilegrave (PCE) en una parcelmiddotla amb activitat industrial
bull Respiren compostos orgagravenics clorats i els transformen a molegravecules menys clorades
bull Anaerobis estrictes bull Es poden trobar als aquumliacutefers contaminats bull El grup Biorem UAB (2014SGR476) disposa de diferents liacutenies de cultius de
bacteris decloradors amb capacitat per detoxificar un ampli ventall drsquoorganoclorats
bull Trueba-Santiso et al 2017 Sci
Total Environ 581-582 pp 640-
648
bull Mortan et al 2017 J Hazard
Mat In press
Dhg Dehalogenimonas
Dhc Dehalococcoides
Dhb Dehalobacterium
Diclorometagrave Agravecid acegravetic Agravecid fogravermic
+ Dhb
C C
H
H
H
H
Etegrave
C C
Cl
H
Cl
H
C C
H
Cl
Cl
H
C C
H
H
H
Cl
cis- i trans- DCE VC
Dhc Dhc
Dhc
C C
Cl
Cl
Cl
H
TCE
C C
C lC l
C l C l
P C E
Dhc
PCE
C
Cl
Cl
C
Cl
Cl
H H C
Cl
Cl
C
Cl
H
H H
1122-TeCA 112-TCA
Dhg Dhg
Abiogravetic
CC
HCl
HCl
HH
12-DCA
Dhg
12-DCA
Bacteris dehalorespiradors
Les poblacions bacterianes
autogravectones poden transformar els
contaminants fins a compostos innocus
Les condicions drsquoaquests aquumliacutefers soacuten adequades per
eliminar els compostos
organoclorats amb bacteris
dehalorespiradors
1 Anagravelisi dels paragravemetres
de camp
Bioestimulacioacute
2 Deteccioacute de lrsquoactivitat
decloradora
Atenuacioacute natural
monitoritzada
Bioaugmentacioacute Fase
2
Pregunta 1a Pregunta 2a
La poblacioacute bacteriana a lrsquoaquumliacutefer
eacutes suficient per completar el proceacutes de descontaminacioacute de forma natural
Pregunta 3a
Fase 1
Cultius anaerobis i anagravelisi de metabogravelits
Mostreig drsquoaigua del pou amb
sediments fins
Preparacioacute dels cultius en cambra
anaerogravebia
Incubacioacute dels cultius en cambra
climatitzada
Anagravelisi de metabogravelits per
cromatografia de gasos Mostres de
laquumliacutefer +
Substrat orgagravenic (candidats per
bioestimulacioacute)
1 Nomeacutes mostra 2 + Metanol i etanol 3 + Producte comercial 4 + Lactat
Concentracioacute de cloroetens
2 Deteccioacute de lrsquoactivitat decloradora
Fase 1
La biodegradacioacute eacutes completa (etegrave)
La bioestimulacioacute eacutes efectiva
La decloracioacute meacutes ragravepida eacutes amb lactat
PCE
TCE
cis- DCE
CV Etegrave
trans- DCE
0
5
10
15
20
25
30
35
0 50 100 150 200
Co
nce
ntr
atio
n (
microM
)
Day
0
2
4
6
8
10
0 50 100 150 200
Day
Mostra aigua nomeacutes (control)
Mostra aigua + etanol metanol
Mostra aigua + producte comercial
Mostra aigua + lactat
Resultats per a un pou
Cultius anaerobis i anagravelisi de metabogravelits
Fase 1
0
5
10
15
20
25
30
35
0 50 100 150 200Day
+ TCE
0
10
20
30
40
50
60
70
0 50 100 150 200
Day
+ TCE
2 Deteccioacute de lrsquoactivitat decloradora
TCE
cis-DCE
trans-DCE
Cloruro de vinilo Etileno
CC
Cl
Cl Cl
Cl
PCE
CC
Cl
H H
Cl
CC
H
ClH
Cl
CC
Cl
H
H
H
CC
H
H H
H
CC
Cl
Cl H
Cl
Deteccioacute i identificacioacute dels bacteris i enzims responsables de la degradacioacute completa
Tegravecniques moleculars (PCR)
Fase 1
Dehalobacter Desulforomonas
Sulfurospirillum Geobacter Desulfitobacterium
Desulfitobacterium
Dehalococcoides
pceA
tceA tceA bvcA
vcrA
2 Deteccioacute de lrsquoactivitat decloradora
Clorur de
vinil
Etegrave
Ma
rca
do
r
C+
Dh
c
Pou
C-
Dh
c
Assaig in situ per BIOESTIMULACIOacute
Fase 2
Injeccioacute i monitoritzacioacute bull Injeccioacute drsquoestimulant segons
conclusions de lrsquoassaig de laboratori (Lactat comercial) en les concentracions de diseny
bull Injeccioacute de traccedilador (fluoresceiumlna)
PCE TCE
cis-DCE
trans-DCE
CV Ethene 0
5
10
15
20
25
30
-1 19 39 59 79
Co
nce
ntr
atio
n (
mg
L)
Day
Chlorinated ethenes Lactate and fermenting products
Well PZ-1
Lactate Pyruvate
Acetate Formate
Potencial Redox
0
1
2
3
4
5
-1 19 39 59 79
Co
nce
ntr
atio
n (
mg
L)
Day
0
500
1000
1500
2000
2500
-1 19 39 59 79Day
0
10000
20000
30000
40000
50000
60000
70000
-1 19 39 59 79Day
-100
0
100
200
300
400
500
-1 19 39 59 79
OR
P (
mV
)
Day
PZ2
82
Chlorinated ethenes Lactate and fermenting products
Well PZ-2
Direct injection of lactate (MW-PZ2) Monitoring Wells PZ2 PZ1 PZ3 MW6 PZ22 PZ6 and ProfA
Conclusions de la Fase 2 (assaig in situ)
Els resultats de la Fase 1 soacuten vagravelids per decidir quin tractament de bioremediacioacute seguir a la Fase 2
El lactat estimula la degradacioacute
bull Augmenta la velocitat de decloracioacute bull Proporciona acetat i hidrogen als bacteris bull Consumeix lrsquooxigen present bull Disminueix el potencial redox
Es confirma la presegravencia de bacteris dehalorespiradors autogravectons i actius
Es detecta degradacioacute de PCE i transformacioacute a compostos menys clorats
A partir dels resultats obtinguts durant les dues fases es dissenyaragrave i es proposaragrave lrsquoexecucioacute drsquoun proceacutes de bioremediacioacute anaerogravebia estimulada aplicant la metodologia establerta
84
Gragravecies
Grup de recerca BioremUAB (teresavicentuabcat)
Srsquoha comprovat la capacitat de T versicolor per degradar fagravermacs
Badiacutea-Fabregat et al 2014 Rodriacuteguez-Rodriacuteguez et al 2014 Cruz-Moratoacute et al 2013
Tractament en continu drsquoHWW amb T versicolor en reactor
Inconvenients al tractament drsquo
aiguumles drsquohospitals reals
- Necessitat drsquoaddicionar nutrients - Competegravencia amb bacteris
Possibles solucions Estrategravegies
- Pretractament de lrsquoefluent - Altres configuracions de reactors - Canvi en la font de carboni
Posada a punt del sistema TRH Relacioacute QRQL
Tractament en continu drsquoHWW amb T versicolor en reactor
Alternativa filtre percolador amb T versicolor pre-crescut sobre fusta
1 2 3
4
5
6
7
1 Tanc drsquoalimentacioacute 2 Tanc de mescla 3 Tanc drsquoeluents de
sortida 4 Bomba de recirculacioacute 5 Bioreactor 6 Entrada drsquoaire 7 Controlador de pH
TRH 3d
QL
QR
QL
Tractament en continu drsquoHWW amb T versicolor en reactor
Alternativa filtre percolador amb T versicolor pre-crescut sobre fusta
Desenvolupament processos
Efluent hospital
real (HWW)
Aiguumles residuals urbanes
(UWW)
Trametes versicolor
T versicolor crescut sobre fusta
Filtre percolador amb T versicolor crescut sobre fusta
Microalgues Degradacioacute a
escala Erlenmeyer Fotobioreactor FBR
Degradacioacute drsquohormones i fagravermacs per microalgues
bull Degradacioacute drsquohormones del digestat drsquoun DA dopat amb E2 i EE2 amb les algues S capricornutum i C reinhardtii creixement i degradacioacute
No efecte togravexic de les hormones sobre les algues
Utilitzacioacute de digestat de llots per creixer
S capricornutum
S capricornutum
Selenastrum
capricornutum
Chlamydomonas
reinhardtii
E2 () EE2 () E2 () EE2 ()
24h 7d 24
h
7d 24h 7d 24
h
7d
B 47 88 30 60 89 100 26 100
C 2 46 0 41 27 86 6 71
G 91 100 27 95 98 100 28 76
Degradacioacute drsquohormones i fagravermacs per microalgues
bull Identificacioacute productes de degradacioacute drsquoE2 i EE2
bull Es detecten diferents productes de degradacioacute drsquoE2 i EE2 bull Majoritagraveriament productes de fotodegradacioacute bull Alguns directament relacionats amb la biodegradacioacute per part de les algues
E2 TP1 EE2 TP2
OH
HO
O
OH
HO
OH
Toilet sewage
1st settler (1m3)
2nd settler (1m3)
Wastewater pump
Wastewater PBR inlet
1
2
3
4
5
Algaebacteria consortia
Fotobioreactor de tractament
drsquo UrbanWW despres de
decantacioacute
Volum 1000L
Semiobert
Tubs plastic transparent
Tractament drsquoUrbanWW i eliminacioacute de PhACs en FBR
100L aigua del llac
Can Borrell Lake (StCugat)
900L U WW
Plagrave drsquooperacioacute del FBR
Tractament drsquoUWW i eliminacioacute de PhACs en FBR
Estat Estacionari - PhACs - Biodiversitat
303 mgL
265 mgL
155 mgL
Irradiacioacute solar darr Temperatura darr
TSSdarr Biomassa
pH augmenta amb lrsquoactivitat fotosintegravetica (consum CO2)
pH disminueix a la nit amb la respiracioacute
Tractament drsquoUWW i eliminacioacute de PhACs en FBR
pH
Entrada - COD=365 mgL - N-NH4
+=79 mgL - PT=17 mgL
COD N-NH4
+
PT
Paragravemetre Periacuteode I Periacuteode II Periacuteode III
DQO () 83 61 41
N-NH4+ () 86 99 80
PT () 54 89 75
Eliminacioacute de nutrients
Tractament drsquoUWW i eliminacioacute de PhACs en FBR
67
Napro
xen
Ibupro
fen
Aceta
min
ophen
Salic
ylic
acid
Keto
pro
fen
Azithro
myc
in
Cip
rofloxacin
Ofloxacin
Ery
thro
myc
in
Hyd
rochlo
roth
iazid
e
Furo
sem
ide
Codein
e
Lora
zepam
Ate
nolo
l
Dilt
iazem
Alp
razola
m
Paro
xetine
Co
nce
ntr
atio
n (
ngL
)
0
2000
4000
6000
8000
10000
12000
24000
30000
36000
42000
48000
54000
60000
Outlet
Inlet
Napro
xe
n
Ibupro
fen
Ace
tam
inophen
Salic
ylic
acid
Keto
pro
fen
Azithro
myc
in
Cip
rofloxa
cin
Ofloxa
cin
Ery
thro
myc
in
Hyd
roch
loro
thia
zid
e
Furo
se
mid
e
Codein
e
Lora
zepam
Ate
nolo
l
Dilt
iazem
Alp
razola
m
Paro
xe
tine
Concentr
ation (
ngL
)
0
2000
4000
6000
8000
10000
12000
24000
30000
36000
42000
48000
54000
60000
Outlet
Inlet
Antiinflamatoris Eliminacioacute gt85
Antibiogravetics Eliminacioacute gt 67
Antidepressius Eliminacioacute gt87
β-bloquejants Eliminacioacute gt86
Altres (ngL) Diuregravetics gt44 Bloquejants de canal lent gt72
Concentratioacute PhACs entrada
Concentratioacute PhACs sortida
TRH=8 d Estat estacionari
TRH=12 d Estat estacionari
48-54 μgL
24-54 μgL
4-10 μgL
2-4 μgL
4-6 μgL
ngL
ngL
8-10 μgL
4-10 μgL
ngL
ngL
PhACs
Tractament drsquoUWW i
eliminacioacute de PhACs en FBR
Valoritzacioacute de biomassa algal mitjanccedilant pretractament enzimagravetic i DA
Digestion time (days)
0 10 20 30 40 50
Meth
ane
yie
ld (
mL C
H4g
VS
)
0
50
100
150
200
250
Time (d) vs Microalgal control
Time (d) vs T control
Time (d) vs Cellulase
Time (d) vs Mix
Mix enzimagravetic Celmiddotlulasa
Biomassa microalgal + Control
Mix enzimagravetic 217 mL CH4g VS
Celmiddotlulasa 203 mL CH4g VS
Microalgues 188 mL CH4g VS
Mix enzimagravetic millora la produccioacute de metagrave
Brou fuacutengic + microalgues Control de brou fuacutengic
Lacasa + microalgues biomassa microalgal Control de lacasa
Brou fuacutengic 210 mL CH4
Lacasa 40 mL CH4
Produccioacute de biogas amb enzims no especiacutefics
Microalgues 38 mL CH4
Produccioacute de biogas amb enzims especiacutefics
Brou fuacutengic millora la produccioacute de metagrave
Projecte de colmiddotlaboracioacute entre el Consorci per a la Gestioacute de Residus del Valles Oriental i el grup de recerca Biorem UAB (2014SGR476) dins del
marc del programa de Doctorats Industrials de la Generalitat de Catalunya
Bioremediacioacute ldquoin siturdquo drsquoaquumliacutefers contaminats per compostos
organoclorats
Projecte de colmiddotlaboracioacute entre Litoclean i el grup de recerca Biorem UAB (2014SGR476) dins del marc del programa de Doctorats
Industrials de la Generalitat de Catalunya
Decloracioacute drsquoorganoclorats mitjanccedilant bacteris dehalorespiradors
1 Tecnologia consolidada amb centenars de casos drsquoaplicacioacute amb egravexit 2 Transformacioacute de productes organoclorats togravexics a innocus 3 Compatible amb altres megravetodes de remediacioacute 4 Disminucioacute del temps de remediacioacute de lrsquoaquumliacutefer i costos associats 5 Tecnologia meacutes econogravemica que tractaments fisico-quiacutemics 6 Potencialment pot eliminar els cloroalcans a concentracions le 0005 mgL 7 Percepcioacute social
PRINCIPALS AVANTATGES BIOREMEDIACIOacute
o Marc del projecte
Aplicacioacute de metodologies de Bioremediacioacute per via anaerogravebia en tres
emplaccedilaments afectats per la presencia de compostos organoclorats Cada un drsquoaquests tres emplaccedilaments constaragrave de les seguumlents fases
bull Fase 1 anagravelisis al laboratori a) Caracteritzacioacute de lrsquoemplaccedilament b) Assaig de laboratori Microcosmos
bull Fase 2 assaig in-situ
o Fase drsquoimplantacioacute A partir dels resultats obtinguts aplicacioacute de metodologia a lrsquoemplaccedilament estudiat per part de Litoclean
PCE TCE cis DCE
Caracteriacutestiques de lrsquoemplaccedilament
bull Emplaccedilament contaminat per un abocament controlat i finit de Percloretilegrave (PCE) en una parcelmiddotla amb activitat industrial
bull Respiren compostos orgagravenics clorats i els transformen a molegravecules menys clorades
bull Anaerobis estrictes bull Es poden trobar als aquumliacutefers contaminats bull El grup Biorem UAB (2014SGR476) disposa de diferents liacutenies de cultius de
bacteris decloradors amb capacitat per detoxificar un ampli ventall drsquoorganoclorats
bull Trueba-Santiso et al 2017 Sci
Total Environ 581-582 pp 640-
648
bull Mortan et al 2017 J Hazard
Mat In press
Dhg Dehalogenimonas
Dhc Dehalococcoides
Dhb Dehalobacterium
Diclorometagrave Agravecid acegravetic Agravecid fogravermic
+ Dhb
C C
H
H
H
H
Etegrave
C C
Cl
H
Cl
H
C C
H
Cl
Cl
H
C C
H
H
H
Cl
cis- i trans- DCE VC
Dhc Dhc
Dhc
C C
Cl
Cl
Cl
H
TCE
C C
C lC l
C l C l
P C E
Dhc
PCE
C
Cl
Cl
C
Cl
Cl
H H C
Cl
Cl
C
Cl
H
H H
1122-TeCA 112-TCA
Dhg Dhg
Abiogravetic
CC
HCl
HCl
HH
12-DCA
Dhg
12-DCA
Bacteris dehalorespiradors
Les poblacions bacterianes
autogravectones poden transformar els
contaminants fins a compostos innocus
Les condicions drsquoaquests aquumliacutefers soacuten adequades per
eliminar els compostos
organoclorats amb bacteris
dehalorespiradors
1 Anagravelisi dels paragravemetres
de camp
Bioestimulacioacute
2 Deteccioacute de lrsquoactivitat
decloradora
Atenuacioacute natural
monitoritzada
Bioaugmentacioacute Fase
2
Pregunta 1a Pregunta 2a
La poblacioacute bacteriana a lrsquoaquumliacutefer
eacutes suficient per completar el proceacutes de descontaminacioacute de forma natural
Pregunta 3a
Fase 1
Cultius anaerobis i anagravelisi de metabogravelits
Mostreig drsquoaigua del pou amb
sediments fins
Preparacioacute dels cultius en cambra
anaerogravebia
Incubacioacute dels cultius en cambra
climatitzada
Anagravelisi de metabogravelits per
cromatografia de gasos Mostres de
laquumliacutefer +
Substrat orgagravenic (candidats per
bioestimulacioacute)
1 Nomeacutes mostra 2 + Metanol i etanol 3 + Producte comercial 4 + Lactat
Concentracioacute de cloroetens
2 Deteccioacute de lrsquoactivitat decloradora
Fase 1
La biodegradacioacute eacutes completa (etegrave)
La bioestimulacioacute eacutes efectiva
La decloracioacute meacutes ragravepida eacutes amb lactat
PCE
TCE
cis- DCE
CV Etegrave
trans- DCE
0
5
10
15
20
25
30
35
0 50 100 150 200
Co
nce
ntr
atio
n (
microM
)
Day
0
2
4
6
8
10
0 50 100 150 200
Day
Mostra aigua nomeacutes (control)
Mostra aigua + etanol metanol
Mostra aigua + producte comercial
Mostra aigua + lactat
Resultats per a un pou
Cultius anaerobis i anagravelisi de metabogravelits
Fase 1
0
5
10
15
20
25
30
35
0 50 100 150 200Day
+ TCE
0
10
20
30
40
50
60
70
0 50 100 150 200
Day
+ TCE
2 Deteccioacute de lrsquoactivitat decloradora
TCE
cis-DCE
trans-DCE
Cloruro de vinilo Etileno
CC
Cl
Cl Cl
Cl
PCE
CC
Cl
H H
Cl
CC
H
ClH
Cl
CC
Cl
H
H
H
CC
H
H H
H
CC
Cl
Cl H
Cl
Deteccioacute i identificacioacute dels bacteris i enzims responsables de la degradacioacute completa
Tegravecniques moleculars (PCR)
Fase 1
Dehalobacter Desulforomonas
Sulfurospirillum Geobacter Desulfitobacterium
Desulfitobacterium
Dehalococcoides
pceA
tceA tceA bvcA
vcrA
2 Deteccioacute de lrsquoactivitat decloradora
Clorur de
vinil
Etegrave
Ma
rca
do
r
C+
Dh
c
Pou
C-
Dh
c
Assaig in situ per BIOESTIMULACIOacute
Fase 2
Injeccioacute i monitoritzacioacute bull Injeccioacute drsquoestimulant segons
conclusions de lrsquoassaig de laboratori (Lactat comercial) en les concentracions de diseny
bull Injeccioacute de traccedilador (fluoresceiumlna)
PCE TCE
cis-DCE
trans-DCE
CV Ethene 0
5
10
15
20
25
30
-1 19 39 59 79
Co
nce
ntr
atio
n (
mg
L)
Day
Chlorinated ethenes Lactate and fermenting products
Well PZ-1
Lactate Pyruvate
Acetate Formate
Potencial Redox
0
1
2
3
4
5
-1 19 39 59 79
Co
nce
ntr
atio
n (
mg
L)
Day
0
500
1000
1500
2000
2500
-1 19 39 59 79Day
0
10000
20000
30000
40000
50000
60000
70000
-1 19 39 59 79Day
-100
0
100
200
300
400
500
-1 19 39 59 79
OR
P (
mV
)
Day
PZ2
82
Chlorinated ethenes Lactate and fermenting products
Well PZ-2
Direct injection of lactate (MW-PZ2) Monitoring Wells PZ2 PZ1 PZ3 MW6 PZ22 PZ6 and ProfA
Conclusions de la Fase 2 (assaig in situ)
Els resultats de la Fase 1 soacuten vagravelids per decidir quin tractament de bioremediacioacute seguir a la Fase 2
El lactat estimula la degradacioacute
bull Augmenta la velocitat de decloracioacute bull Proporciona acetat i hidrogen als bacteris bull Consumeix lrsquooxigen present bull Disminueix el potencial redox
Es confirma la presegravencia de bacteris dehalorespiradors autogravectons i actius
Es detecta degradacioacute de PCE i transformacioacute a compostos menys clorats
A partir dels resultats obtinguts durant les dues fases es dissenyaragrave i es proposaragrave lrsquoexecucioacute drsquoun proceacutes de bioremediacioacute anaerogravebia estimulada aplicant la metodologia establerta
84
Gragravecies
Grup de recerca BioremUAB (teresavicentuabcat)
Posada a punt del sistema TRH Relacioacute QRQL
Tractament en continu drsquoHWW amb T versicolor en reactor
Alternativa filtre percolador amb T versicolor pre-crescut sobre fusta
1 2 3
4
5
6
7
1 Tanc drsquoalimentacioacute 2 Tanc de mescla 3 Tanc drsquoeluents de
sortida 4 Bomba de recirculacioacute 5 Bioreactor 6 Entrada drsquoaire 7 Controlador de pH
TRH 3d
QL
QR
QL
Tractament en continu drsquoHWW amb T versicolor en reactor
Alternativa filtre percolador amb T versicolor pre-crescut sobre fusta
Desenvolupament processos
Efluent hospital
real (HWW)
Aiguumles residuals urbanes
(UWW)
Trametes versicolor
T versicolor crescut sobre fusta
Filtre percolador amb T versicolor crescut sobre fusta
Microalgues Degradacioacute a
escala Erlenmeyer Fotobioreactor FBR
Degradacioacute drsquohormones i fagravermacs per microalgues
bull Degradacioacute drsquohormones del digestat drsquoun DA dopat amb E2 i EE2 amb les algues S capricornutum i C reinhardtii creixement i degradacioacute
No efecte togravexic de les hormones sobre les algues
Utilitzacioacute de digestat de llots per creixer
S capricornutum
S capricornutum
Selenastrum
capricornutum
Chlamydomonas
reinhardtii
E2 () EE2 () E2 () EE2 ()
24h 7d 24
h
7d 24h 7d 24
h
7d
B 47 88 30 60 89 100 26 100
C 2 46 0 41 27 86 6 71
G 91 100 27 95 98 100 28 76
Degradacioacute drsquohormones i fagravermacs per microalgues
bull Identificacioacute productes de degradacioacute drsquoE2 i EE2
bull Es detecten diferents productes de degradacioacute drsquoE2 i EE2 bull Majoritagraveriament productes de fotodegradacioacute bull Alguns directament relacionats amb la biodegradacioacute per part de les algues
E2 TP1 EE2 TP2
OH
HO
O
OH
HO
OH
Toilet sewage
1st settler (1m3)
2nd settler (1m3)
Wastewater pump
Wastewater PBR inlet
1
2
3
4
5
Algaebacteria consortia
Fotobioreactor de tractament
drsquo UrbanWW despres de
decantacioacute
Volum 1000L
Semiobert
Tubs plastic transparent
Tractament drsquoUrbanWW i eliminacioacute de PhACs en FBR
100L aigua del llac
Can Borrell Lake (StCugat)
900L U WW
Plagrave drsquooperacioacute del FBR
Tractament drsquoUWW i eliminacioacute de PhACs en FBR
Estat Estacionari - PhACs - Biodiversitat
303 mgL
265 mgL
155 mgL
Irradiacioacute solar darr Temperatura darr
TSSdarr Biomassa
pH augmenta amb lrsquoactivitat fotosintegravetica (consum CO2)
pH disminueix a la nit amb la respiracioacute
Tractament drsquoUWW i eliminacioacute de PhACs en FBR
pH
Entrada - COD=365 mgL - N-NH4
+=79 mgL - PT=17 mgL
COD N-NH4
+
PT
Paragravemetre Periacuteode I Periacuteode II Periacuteode III
DQO () 83 61 41
N-NH4+ () 86 99 80
PT () 54 89 75
Eliminacioacute de nutrients
Tractament drsquoUWW i eliminacioacute de PhACs en FBR
67
Napro
xen
Ibupro
fen
Aceta
min
ophen
Salic
ylic
acid
Keto
pro
fen
Azithro
myc
in
Cip
rofloxacin
Ofloxacin
Ery
thro
myc
in
Hyd
rochlo
roth
iazid
e
Furo
sem
ide
Codein
e
Lora
zepam
Ate
nolo
l
Dilt
iazem
Alp
razola
m
Paro
xetine
Co
nce
ntr
atio
n (
ngL
)
0
2000
4000
6000
8000
10000
12000
24000
30000
36000
42000
48000
54000
60000
Outlet
Inlet
Napro
xe
n
Ibupro
fen
Ace
tam
inophen
Salic
ylic
acid
Keto
pro
fen
Azithro
myc
in
Cip
rofloxa
cin
Ofloxa
cin
Ery
thro
myc
in
Hyd
roch
loro
thia
zid
e
Furo
se
mid
e
Codein
e
Lora
zepam
Ate
nolo
l
Dilt
iazem
Alp
razola
m
Paro
xe
tine
Concentr
ation (
ngL
)
0
2000
4000
6000
8000
10000
12000
24000
30000
36000
42000
48000
54000
60000
Outlet
Inlet
Antiinflamatoris Eliminacioacute gt85
Antibiogravetics Eliminacioacute gt 67
Antidepressius Eliminacioacute gt87
β-bloquejants Eliminacioacute gt86
Altres (ngL) Diuregravetics gt44 Bloquejants de canal lent gt72
Concentratioacute PhACs entrada
Concentratioacute PhACs sortida
TRH=8 d Estat estacionari
TRH=12 d Estat estacionari
48-54 μgL
24-54 μgL
4-10 μgL
2-4 μgL
4-6 μgL
ngL
ngL
8-10 μgL
4-10 μgL
ngL
ngL
PhACs
Tractament drsquoUWW i
eliminacioacute de PhACs en FBR
Valoritzacioacute de biomassa algal mitjanccedilant pretractament enzimagravetic i DA
Digestion time (days)
0 10 20 30 40 50
Meth
ane
yie
ld (
mL C
H4g
VS
)
0
50
100
150
200
250
Time (d) vs Microalgal control
Time (d) vs T control
Time (d) vs Cellulase
Time (d) vs Mix
Mix enzimagravetic Celmiddotlulasa
Biomassa microalgal + Control
Mix enzimagravetic 217 mL CH4g VS
Celmiddotlulasa 203 mL CH4g VS
Microalgues 188 mL CH4g VS
Mix enzimagravetic millora la produccioacute de metagrave
Brou fuacutengic + microalgues Control de brou fuacutengic
Lacasa + microalgues biomassa microalgal Control de lacasa
Brou fuacutengic 210 mL CH4
Lacasa 40 mL CH4
Produccioacute de biogas amb enzims no especiacutefics
Microalgues 38 mL CH4
Produccioacute de biogas amb enzims especiacutefics
Brou fuacutengic millora la produccioacute de metagrave
Projecte de colmiddotlaboracioacute entre el Consorci per a la Gestioacute de Residus del Valles Oriental i el grup de recerca Biorem UAB (2014SGR476) dins del
marc del programa de Doctorats Industrials de la Generalitat de Catalunya
Bioremediacioacute ldquoin siturdquo drsquoaquumliacutefers contaminats per compostos
organoclorats
Projecte de colmiddotlaboracioacute entre Litoclean i el grup de recerca Biorem UAB (2014SGR476) dins del marc del programa de Doctorats
Industrials de la Generalitat de Catalunya
Decloracioacute drsquoorganoclorats mitjanccedilant bacteris dehalorespiradors
1 Tecnologia consolidada amb centenars de casos drsquoaplicacioacute amb egravexit 2 Transformacioacute de productes organoclorats togravexics a innocus 3 Compatible amb altres megravetodes de remediacioacute 4 Disminucioacute del temps de remediacioacute de lrsquoaquumliacutefer i costos associats 5 Tecnologia meacutes econogravemica que tractaments fisico-quiacutemics 6 Potencialment pot eliminar els cloroalcans a concentracions le 0005 mgL 7 Percepcioacute social
PRINCIPALS AVANTATGES BIOREMEDIACIOacute
o Marc del projecte
Aplicacioacute de metodologies de Bioremediacioacute per via anaerogravebia en tres
emplaccedilaments afectats per la presencia de compostos organoclorats Cada un drsquoaquests tres emplaccedilaments constaragrave de les seguumlents fases
bull Fase 1 anagravelisis al laboratori a) Caracteritzacioacute de lrsquoemplaccedilament b) Assaig de laboratori Microcosmos
bull Fase 2 assaig in-situ
o Fase drsquoimplantacioacute A partir dels resultats obtinguts aplicacioacute de metodologia a lrsquoemplaccedilament estudiat per part de Litoclean
PCE TCE cis DCE
Caracteriacutestiques de lrsquoemplaccedilament
bull Emplaccedilament contaminat per un abocament controlat i finit de Percloretilegrave (PCE) en una parcelmiddotla amb activitat industrial
bull Respiren compostos orgagravenics clorats i els transformen a molegravecules menys clorades
bull Anaerobis estrictes bull Es poden trobar als aquumliacutefers contaminats bull El grup Biorem UAB (2014SGR476) disposa de diferents liacutenies de cultius de
bacteris decloradors amb capacitat per detoxificar un ampli ventall drsquoorganoclorats
bull Trueba-Santiso et al 2017 Sci
Total Environ 581-582 pp 640-
648
bull Mortan et al 2017 J Hazard
Mat In press
Dhg Dehalogenimonas
Dhc Dehalococcoides
Dhb Dehalobacterium
Diclorometagrave Agravecid acegravetic Agravecid fogravermic
+ Dhb
C C
H
H
H
H
Etegrave
C C
Cl
H
Cl
H
C C
H
Cl
Cl
H
C C
H
H
H
Cl
cis- i trans- DCE VC
Dhc Dhc
Dhc
C C
Cl
Cl
Cl
H
TCE
C C
C lC l
C l C l
P C E
Dhc
PCE
C
Cl
Cl
C
Cl
Cl
H H C
Cl
Cl
C
Cl
H
H H
1122-TeCA 112-TCA
Dhg Dhg
Abiogravetic
CC
HCl
HCl
HH
12-DCA
Dhg
12-DCA
Bacteris dehalorespiradors
Les poblacions bacterianes
autogravectones poden transformar els
contaminants fins a compostos innocus
Les condicions drsquoaquests aquumliacutefers soacuten adequades per
eliminar els compostos
organoclorats amb bacteris
dehalorespiradors
1 Anagravelisi dels paragravemetres
de camp
Bioestimulacioacute
2 Deteccioacute de lrsquoactivitat
decloradora
Atenuacioacute natural
monitoritzada
Bioaugmentacioacute Fase
2
Pregunta 1a Pregunta 2a
La poblacioacute bacteriana a lrsquoaquumliacutefer
eacutes suficient per completar el proceacutes de descontaminacioacute de forma natural
Pregunta 3a
Fase 1
Cultius anaerobis i anagravelisi de metabogravelits
Mostreig drsquoaigua del pou amb
sediments fins
Preparacioacute dels cultius en cambra
anaerogravebia
Incubacioacute dels cultius en cambra
climatitzada
Anagravelisi de metabogravelits per
cromatografia de gasos Mostres de
laquumliacutefer +
Substrat orgagravenic (candidats per
bioestimulacioacute)
1 Nomeacutes mostra 2 + Metanol i etanol 3 + Producte comercial 4 + Lactat
Concentracioacute de cloroetens
2 Deteccioacute de lrsquoactivitat decloradora
Fase 1
La biodegradacioacute eacutes completa (etegrave)
La bioestimulacioacute eacutes efectiva
La decloracioacute meacutes ragravepida eacutes amb lactat
PCE
TCE
cis- DCE
CV Etegrave
trans- DCE
0
5
10
15
20
25
30
35
0 50 100 150 200
Co
nce
ntr
atio
n (
microM
)
Day
0
2
4
6
8
10
0 50 100 150 200
Day
Mostra aigua nomeacutes (control)
Mostra aigua + etanol metanol
Mostra aigua + producte comercial
Mostra aigua + lactat
Resultats per a un pou
Cultius anaerobis i anagravelisi de metabogravelits
Fase 1
0
5
10
15
20
25
30
35
0 50 100 150 200Day
+ TCE
0
10
20
30
40
50
60
70
0 50 100 150 200
Day
+ TCE
2 Deteccioacute de lrsquoactivitat decloradora
TCE
cis-DCE
trans-DCE
Cloruro de vinilo Etileno
CC
Cl
Cl Cl
Cl
PCE
CC
Cl
H H
Cl
CC
H
ClH
Cl
CC
Cl
H
H
H
CC
H
H H
H
CC
Cl
Cl H
Cl
Deteccioacute i identificacioacute dels bacteris i enzims responsables de la degradacioacute completa
Tegravecniques moleculars (PCR)
Fase 1
Dehalobacter Desulforomonas
Sulfurospirillum Geobacter Desulfitobacterium
Desulfitobacterium
Dehalococcoides
pceA
tceA tceA bvcA
vcrA
2 Deteccioacute de lrsquoactivitat decloradora
Clorur de
vinil
Etegrave
Ma
rca
do
r
C+
Dh
c
Pou
C-
Dh
c
Assaig in situ per BIOESTIMULACIOacute
Fase 2
Injeccioacute i monitoritzacioacute bull Injeccioacute drsquoestimulant segons
conclusions de lrsquoassaig de laboratori (Lactat comercial) en les concentracions de diseny
bull Injeccioacute de traccedilador (fluoresceiumlna)
PCE TCE
cis-DCE
trans-DCE
CV Ethene 0
5
10
15
20
25
30
-1 19 39 59 79
Co
nce
ntr
atio
n (
mg
L)
Day
Chlorinated ethenes Lactate and fermenting products
Well PZ-1
Lactate Pyruvate
Acetate Formate
Potencial Redox
0
1
2
3
4
5
-1 19 39 59 79
Co
nce
ntr
atio
n (
mg
L)
Day
0
500
1000
1500
2000
2500
-1 19 39 59 79Day
0
10000
20000
30000
40000
50000
60000
70000
-1 19 39 59 79Day
-100
0
100
200
300
400
500
-1 19 39 59 79
OR
P (
mV
)
Day
PZ2
82
Chlorinated ethenes Lactate and fermenting products
Well PZ-2
Direct injection of lactate (MW-PZ2) Monitoring Wells PZ2 PZ1 PZ3 MW6 PZ22 PZ6 and ProfA
Conclusions de la Fase 2 (assaig in situ)
Els resultats de la Fase 1 soacuten vagravelids per decidir quin tractament de bioremediacioacute seguir a la Fase 2
El lactat estimula la degradacioacute
bull Augmenta la velocitat de decloracioacute bull Proporciona acetat i hidrogen als bacteris bull Consumeix lrsquooxigen present bull Disminueix el potencial redox
Es confirma la presegravencia de bacteris dehalorespiradors autogravectons i actius
Es detecta degradacioacute de PCE i transformacioacute a compostos menys clorats
A partir dels resultats obtinguts durant les dues fases es dissenyaragrave i es proposaragrave lrsquoexecucioacute drsquoun proceacutes de bioremediacioacute anaerogravebia estimulada aplicant la metodologia establerta
84
Gragravecies
Grup de recerca BioremUAB (teresavicentuabcat)
Tractament en continu drsquoHWW amb T versicolor en reactor
Alternativa filtre percolador amb T versicolor pre-crescut sobre fusta
Desenvolupament processos
Efluent hospital
real (HWW)
Aiguumles residuals urbanes
(UWW)
Trametes versicolor
T versicolor crescut sobre fusta
Filtre percolador amb T versicolor crescut sobre fusta
Microalgues Degradacioacute a
escala Erlenmeyer Fotobioreactor FBR
Degradacioacute drsquohormones i fagravermacs per microalgues
bull Degradacioacute drsquohormones del digestat drsquoun DA dopat amb E2 i EE2 amb les algues S capricornutum i C reinhardtii creixement i degradacioacute
No efecte togravexic de les hormones sobre les algues
Utilitzacioacute de digestat de llots per creixer
S capricornutum
S capricornutum
Selenastrum
capricornutum
Chlamydomonas
reinhardtii
E2 () EE2 () E2 () EE2 ()
24h 7d 24
h
7d 24h 7d 24
h
7d
B 47 88 30 60 89 100 26 100
C 2 46 0 41 27 86 6 71
G 91 100 27 95 98 100 28 76
Degradacioacute drsquohormones i fagravermacs per microalgues
bull Identificacioacute productes de degradacioacute drsquoE2 i EE2
bull Es detecten diferents productes de degradacioacute drsquoE2 i EE2 bull Majoritagraveriament productes de fotodegradacioacute bull Alguns directament relacionats amb la biodegradacioacute per part de les algues
E2 TP1 EE2 TP2
OH
HO
O
OH
HO
OH
Toilet sewage
1st settler (1m3)
2nd settler (1m3)
Wastewater pump
Wastewater PBR inlet
1
2
3
4
5
Algaebacteria consortia
Fotobioreactor de tractament
drsquo UrbanWW despres de
decantacioacute
Volum 1000L
Semiobert
Tubs plastic transparent
Tractament drsquoUrbanWW i eliminacioacute de PhACs en FBR
100L aigua del llac
Can Borrell Lake (StCugat)
900L U WW
Plagrave drsquooperacioacute del FBR
Tractament drsquoUWW i eliminacioacute de PhACs en FBR
Estat Estacionari - PhACs - Biodiversitat
303 mgL
265 mgL
155 mgL
Irradiacioacute solar darr Temperatura darr
TSSdarr Biomassa
pH augmenta amb lrsquoactivitat fotosintegravetica (consum CO2)
pH disminueix a la nit amb la respiracioacute
Tractament drsquoUWW i eliminacioacute de PhACs en FBR
pH
Entrada - COD=365 mgL - N-NH4
+=79 mgL - PT=17 mgL
COD N-NH4
+
PT
Paragravemetre Periacuteode I Periacuteode II Periacuteode III
DQO () 83 61 41
N-NH4+ () 86 99 80
PT () 54 89 75
Eliminacioacute de nutrients
Tractament drsquoUWW i eliminacioacute de PhACs en FBR
67
Napro
xen
Ibupro
fen
Aceta
min
ophen
Salic
ylic
acid
Keto
pro
fen
Azithro
myc
in
Cip
rofloxacin
Ofloxacin
Ery
thro
myc
in
Hyd
rochlo
roth
iazid
e
Furo
sem
ide
Codein
e
Lora
zepam
Ate
nolo
l
Dilt
iazem
Alp
razola
m
Paro
xetine
Co
nce
ntr
atio
n (
ngL
)
0
2000
4000
6000
8000
10000
12000
24000
30000
36000
42000
48000
54000
60000
Outlet
Inlet
Napro
xe
n
Ibupro
fen
Ace
tam
inophen
Salic
ylic
acid
Keto
pro
fen
Azithro
myc
in
Cip
rofloxa
cin
Ofloxa
cin
Ery
thro
myc
in
Hyd
roch
loro
thia
zid
e
Furo
se
mid
e
Codein
e
Lora
zepam
Ate
nolo
l
Dilt
iazem
Alp
razola
m
Paro
xe
tine
Concentr
ation (
ngL
)
0
2000
4000
6000
8000
10000
12000
24000
30000
36000
42000
48000
54000
60000
Outlet
Inlet
Antiinflamatoris Eliminacioacute gt85
Antibiogravetics Eliminacioacute gt 67
Antidepressius Eliminacioacute gt87
β-bloquejants Eliminacioacute gt86
Altres (ngL) Diuregravetics gt44 Bloquejants de canal lent gt72
Concentratioacute PhACs entrada
Concentratioacute PhACs sortida
TRH=8 d Estat estacionari
TRH=12 d Estat estacionari
48-54 μgL
24-54 μgL
4-10 μgL
2-4 μgL
4-6 μgL
ngL
ngL
8-10 μgL
4-10 μgL
ngL
ngL
PhACs
Tractament drsquoUWW i
eliminacioacute de PhACs en FBR
Valoritzacioacute de biomassa algal mitjanccedilant pretractament enzimagravetic i DA
Digestion time (days)
0 10 20 30 40 50
Meth
ane
yie
ld (
mL C
H4g
VS
)
0
50
100
150
200
250
Time (d) vs Microalgal control
Time (d) vs T control
Time (d) vs Cellulase
Time (d) vs Mix
Mix enzimagravetic Celmiddotlulasa
Biomassa microalgal + Control
Mix enzimagravetic 217 mL CH4g VS
Celmiddotlulasa 203 mL CH4g VS
Microalgues 188 mL CH4g VS
Mix enzimagravetic millora la produccioacute de metagrave
Brou fuacutengic + microalgues Control de brou fuacutengic
Lacasa + microalgues biomassa microalgal Control de lacasa
Brou fuacutengic 210 mL CH4
Lacasa 40 mL CH4
Produccioacute de biogas amb enzims no especiacutefics
Microalgues 38 mL CH4
Produccioacute de biogas amb enzims especiacutefics
Brou fuacutengic millora la produccioacute de metagrave
Projecte de colmiddotlaboracioacute entre el Consorci per a la Gestioacute de Residus del Valles Oriental i el grup de recerca Biorem UAB (2014SGR476) dins del
marc del programa de Doctorats Industrials de la Generalitat de Catalunya
Bioremediacioacute ldquoin siturdquo drsquoaquumliacutefers contaminats per compostos
organoclorats
Projecte de colmiddotlaboracioacute entre Litoclean i el grup de recerca Biorem UAB (2014SGR476) dins del marc del programa de Doctorats
Industrials de la Generalitat de Catalunya
Decloracioacute drsquoorganoclorats mitjanccedilant bacteris dehalorespiradors
1 Tecnologia consolidada amb centenars de casos drsquoaplicacioacute amb egravexit 2 Transformacioacute de productes organoclorats togravexics a innocus 3 Compatible amb altres megravetodes de remediacioacute 4 Disminucioacute del temps de remediacioacute de lrsquoaquumliacutefer i costos associats 5 Tecnologia meacutes econogravemica que tractaments fisico-quiacutemics 6 Potencialment pot eliminar els cloroalcans a concentracions le 0005 mgL 7 Percepcioacute social
PRINCIPALS AVANTATGES BIOREMEDIACIOacute
o Marc del projecte
Aplicacioacute de metodologies de Bioremediacioacute per via anaerogravebia en tres
emplaccedilaments afectats per la presencia de compostos organoclorats Cada un drsquoaquests tres emplaccedilaments constaragrave de les seguumlents fases
bull Fase 1 anagravelisis al laboratori a) Caracteritzacioacute de lrsquoemplaccedilament b) Assaig de laboratori Microcosmos
bull Fase 2 assaig in-situ
o Fase drsquoimplantacioacute A partir dels resultats obtinguts aplicacioacute de metodologia a lrsquoemplaccedilament estudiat per part de Litoclean
PCE TCE cis DCE
Caracteriacutestiques de lrsquoemplaccedilament
bull Emplaccedilament contaminat per un abocament controlat i finit de Percloretilegrave (PCE) en una parcelmiddotla amb activitat industrial
bull Respiren compostos orgagravenics clorats i els transformen a molegravecules menys clorades
bull Anaerobis estrictes bull Es poden trobar als aquumliacutefers contaminats bull El grup Biorem UAB (2014SGR476) disposa de diferents liacutenies de cultius de
bacteris decloradors amb capacitat per detoxificar un ampli ventall drsquoorganoclorats
bull Trueba-Santiso et al 2017 Sci
Total Environ 581-582 pp 640-
648
bull Mortan et al 2017 J Hazard
Mat In press
Dhg Dehalogenimonas
Dhc Dehalococcoides
Dhb Dehalobacterium
Diclorometagrave Agravecid acegravetic Agravecid fogravermic
+ Dhb
C C
H
H
H
H
Etegrave
C C
Cl
H
Cl
H
C C
H
Cl
Cl
H
C C
H
H
H
Cl
cis- i trans- DCE VC
Dhc Dhc
Dhc
C C
Cl
Cl
Cl
H
TCE
C C
C lC l
C l C l
P C E
Dhc
PCE
C
Cl
Cl
C
Cl
Cl
H H C
Cl
Cl
C
Cl
H
H H
1122-TeCA 112-TCA
Dhg Dhg
Abiogravetic
CC
HCl
HCl
HH
12-DCA
Dhg
12-DCA
Bacteris dehalorespiradors
Les poblacions bacterianes
autogravectones poden transformar els
contaminants fins a compostos innocus
Les condicions drsquoaquests aquumliacutefers soacuten adequades per
eliminar els compostos
organoclorats amb bacteris
dehalorespiradors
1 Anagravelisi dels paragravemetres
de camp
Bioestimulacioacute
2 Deteccioacute de lrsquoactivitat
decloradora
Atenuacioacute natural
monitoritzada
Bioaugmentacioacute Fase
2
Pregunta 1a Pregunta 2a
La poblacioacute bacteriana a lrsquoaquumliacutefer
eacutes suficient per completar el proceacutes de descontaminacioacute de forma natural
Pregunta 3a
Fase 1
Cultius anaerobis i anagravelisi de metabogravelits
Mostreig drsquoaigua del pou amb
sediments fins
Preparacioacute dels cultius en cambra
anaerogravebia
Incubacioacute dels cultius en cambra
climatitzada
Anagravelisi de metabogravelits per
cromatografia de gasos Mostres de
laquumliacutefer +
Substrat orgagravenic (candidats per
bioestimulacioacute)
1 Nomeacutes mostra 2 + Metanol i etanol 3 + Producte comercial 4 + Lactat
Concentracioacute de cloroetens
2 Deteccioacute de lrsquoactivitat decloradora
Fase 1
La biodegradacioacute eacutes completa (etegrave)
La bioestimulacioacute eacutes efectiva
La decloracioacute meacutes ragravepida eacutes amb lactat
PCE
TCE
cis- DCE
CV Etegrave
trans- DCE
0
5
10
15
20
25
30
35
0 50 100 150 200
Co
nce
ntr
atio
n (
microM
)
Day
0
2
4
6
8
10
0 50 100 150 200
Day
Mostra aigua nomeacutes (control)
Mostra aigua + etanol metanol
Mostra aigua + producte comercial
Mostra aigua + lactat
Resultats per a un pou
Cultius anaerobis i anagravelisi de metabogravelits
Fase 1
0
5
10
15
20
25
30
35
0 50 100 150 200Day
+ TCE
0
10
20
30
40
50
60
70
0 50 100 150 200
Day
+ TCE
2 Deteccioacute de lrsquoactivitat decloradora
TCE
cis-DCE
trans-DCE
Cloruro de vinilo Etileno
CC
Cl
Cl Cl
Cl
PCE
CC
Cl
H H
Cl
CC
H
ClH
Cl
CC
Cl
H
H
H
CC
H
H H
H
CC
Cl
Cl H
Cl
Deteccioacute i identificacioacute dels bacteris i enzims responsables de la degradacioacute completa
Tegravecniques moleculars (PCR)
Fase 1
Dehalobacter Desulforomonas
Sulfurospirillum Geobacter Desulfitobacterium
Desulfitobacterium
Dehalococcoides
pceA
tceA tceA bvcA
vcrA
2 Deteccioacute de lrsquoactivitat decloradora
Clorur de
vinil
Etegrave
Ma
rca
do
r
C+
Dh
c
Pou
C-
Dh
c
Assaig in situ per BIOESTIMULACIOacute
Fase 2
Injeccioacute i monitoritzacioacute bull Injeccioacute drsquoestimulant segons
conclusions de lrsquoassaig de laboratori (Lactat comercial) en les concentracions de diseny
bull Injeccioacute de traccedilador (fluoresceiumlna)
PCE TCE
cis-DCE
trans-DCE
CV Ethene 0
5
10
15
20
25
30
-1 19 39 59 79
Co
nce
ntr
atio
n (
mg
L)
Day
Chlorinated ethenes Lactate and fermenting products
Well PZ-1
Lactate Pyruvate
Acetate Formate
Potencial Redox
0
1
2
3
4
5
-1 19 39 59 79
Co
nce
ntr
atio
n (
mg
L)
Day
0
500
1000
1500
2000
2500
-1 19 39 59 79Day
0
10000
20000
30000
40000
50000
60000
70000
-1 19 39 59 79Day
-100
0
100
200
300
400
500
-1 19 39 59 79
OR
P (
mV
)
Day
PZ2
82
Chlorinated ethenes Lactate and fermenting products
Well PZ-2
Direct injection of lactate (MW-PZ2) Monitoring Wells PZ2 PZ1 PZ3 MW6 PZ22 PZ6 and ProfA
Conclusions de la Fase 2 (assaig in situ)
Els resultats de la Fase 1 soacuten vagravelids per decidir quin tractament de bioremediacioacute seguir a la Fase 2
El lactat estimula la degradacioacute
bull Augmenta la velocitat de decloracioacute bull Proporciona acetat i hidrogen als bacteris bull Consumeix lrsquooxigen present bull Disminueix el potencial redox
Es confirma la presegravencia de bacteris dehalorespiradors autogravectons i actius
Es detecta degradacioacute de PCE i transformacioacute a compostos menys clorats
A partir dels resultats obtinguts durant les dues fases es dissenyaragrave i es proposaragrave lrsquoexecucioacute drsquoun proceacutes de bioremediacioacute anaerogravebia estimulada aplicant la metodologia establerta
84
Gragravecies
Grup de recerca BioremUAB (teresavicentuabcat)
Desenvolupament processos
Efluent hospital
real (HWW)
Aiguumles residuals urbanes
(UWW)
Trametes versicolor
T versicolor crescut sobre fusta
Filtre percolador amb T versicolor crescut sobre fusta
Microalgues Degradacioacute a
escala Erlenmeyer Fotobioreactor FBR
Degradacioacute drsquohormones i fagravermacs per microalgues
bull Degradacioacute drsquohormones del digestat drsquoun DA dopat amb E2 i EE2 amb les algues S capricornutum i C reinhardtii creixement i degradacioacute
No efecte togravexic de les hormones sobre les algues
Utilitzacioacute de digestat de llots per creixer
S capricornutum
S capricornutum
Selenastrum
capricornutum
Chlamydomonas
reinhardtii
E2 () EE2 () E2 () EE2 ()
24h 7d 24
h
7d 24h 7d 24
h
7d
B 47 88 30 60 89 100 26 100
C 2 46 0 41 27 86 6 71
G 91 100 27 95 98 100 28 76
Degradacioacute drsquohormones i fagravermacs per microalgues
bull Identificacioacute productes de degradacioacute drsquoE2 i EE2
bull Es detecten diferents productes de degradacioacute drsquoE2 i EE2 bull Majoritagraveriament productes de fotodegradacioacute bull Alguns directament relacionats amb la biodegradacioacute per part de les algues
E2 TP1 EE2 TP2
OH
HO
O
OH
HO
OH
Toilet sewage
1st settler (1m3)
2nd settler (1m3)
Wastewater pump
Wastewater PBR inlet
1
2
3
4
5
Algaebacteria consortia
Fotobioreactor de tractament
drsquo UrbanWW despres de
decantacioacute
Volum 1000L
Semiobert
Tubs plastic transparent
Tractament drsquoUrbanWW i eliminacioacute de PhACs en FBR
100L aigua del llac
Can Borrell Lake (StCugat)
900L U WW
Plagrave drsquooperacioacute del FBR
Tractament drsquoUWW i eliminacioacute de PhACs en FBR
Estat Estacionari - PhACs - Biodiversitat
303 mgL
265 mgL
155 mgL
Irradiacioacute solar darr Temperatura darr
TSSdarr Biomassa
pH augmenta amb lrsquoactivitat fotosintegravetica (consum CO2)
pH disminueix a la nit amb la respiracioacute
Tractament drsquoUWW i eliminacioacute de PhACs en FBR
pH
Entrada - COD=365 mgL - N-NH4
+=79 mgL - PT=17 mgL
COD N-NH4
+
PT
Paragravemetre Periacuteode I Periacuteode II Periacuteode III
DQO () 83 61 41
N-NH4+ () 86 99 80
PT () 54 89 75
Eliminacioacute de nutrients
Tractament drsquoUWW i eliminacioacute de PhACs en FBR
67
Napro
xen
Ibupro
fen
Aceta
min
ophen
Salic
ylic
acid
Keto
pro
fen
Azithro
myc
in
Cip
rofloxacin
Ofloxacin
Ery
thro
myc
in
Hyd
rochlo
roth
iazid
e
Furo
sem
ide
Codein
e
Lora
zepam
Ate
nolo
l
Dilt
iazem
Alp
razola
m
Paro
xetine
Co
nce
ntr
atio
n (
ngL
)
0
2000
4000
6000
8000
10000
12000
24000
30000
36000
42000
48000
54000
60000
Outlet
Inlet
Napro
xe
n
Ibupro
fen
Ace
tam
inophen
Salic
ylic
acid
Keto
pro
fen
Azithro
myc
in
Cip
rofloxa
cin
Ofloxa
cin
Ery
thro
myc
in
Hyd
roch
loro
thia
zid
e
Furo
se
mid
e
Codein
e
Lora
zepam
Ate
nolo
l
Dilt
iazem
Alp
razola
m
Paro
xe
tine
Concentr
ation (
ngL
)
0
2000
4000
6000
8000
10000
12000
24000
30000
36000
42000
48000
54000
60000
Outlet
Inlet
Antiinflamatoris Eliminacioacute gt85
Antibiogravetics Eliminacioacute gt 67
Antidepressius Eliminacioacute gt87
β-bloquejants Eliminacioacute gt86
Altres (ngL) Diuregravetics gt44 Bloquejants de canal lent gt72
Concentratioacute PhACs entrada
Concentratioacute PhACs sortida
TRH=8 d Estat estacionari
TRH=12 d Estat estacionari
48-54 μgL
24-54 μgL
4-10 μgL
2-4 μgL
4-6 μgL
ngL
ngL
8-10 μgL
4-10 μgL
ngL
ngL
PhACs
Tractament drsquoUWW i
eliminacioacute de PhACs en FBR
Valoritzacioacute de biomassa algal mitjanccedilant pretractament enzimagravetic i DA
Digestion time (days)
0 10 20 30 40 50
Meth
ane
yie
ld (
mL C
H4g
VS
)
0
50
100
150
200
250
Time (d) vs Microalgal control
Time (d) vs T control
Time (d) vs Cellulase
Time (d) vs Mix
Mix enzimagravetic Celmiddotlulasa
Biomassa microalgal + Control
Mix enzimagravetic 217 mL CH4g VS
Celmiddotlulasa 203 mL CH4g VS
Microalgues 188 mL CH4g VS
Mix enzimagravetic millora la produccioacute de metagrave
Brou fuacutengic + microalgues Control de brou fuacutengic
Lacasa + microalgues biomassa microalgal Control de lacasa
Brou fuacutengic 210 mL CH4
Lacasa 40 mL CH4
Produccioacute de biogas amb enzims no especiacutefics
Microalgues 38 mL CH4
Produccioacute de biogas amb enzims especiacutefics
Brou fuacutengic millora la produccioacute de metagrave
Projecte de colmiddotlaboracioacute entre el Consorci per a la Gestioacute de Residus del Valles Oriental i el grup de recerca Biorem UAB (2014SGR476) dins del
marc del programa de Doctorats Industrials de la Generalitat de Catalunya
Bioremediacioacute ldquoin siturdquo drsquoaquumliacutefers contaminats per compostos
organoclorats
Projecte de colmiddotlaboracioacute entre Litoclean i el grup de recerca Biorem UAB (2014SGR476) dins del marc del programa de Doctorats
Industrials de la Generalitat de Catalunya
Decloracioacute drsquoorganoclorats mitjanccedilant bacteris dehalorespiradors
1 Tecnologia consolidada amb centenars de casos drsquoaplicacioacute amb egravexit 2 Transformacioacute de productes organoclorats togravexics a innocus 3 Compatible amb altres megravetodes de remediacioacute 4 Disminucioacute del temps de remediacioacute de lrsquoaquumliacutefer i costos associats 5 Tecnologia meacutes econogravemica que tractaments fisico-quiacutemics 6 Potencialment pot eliminar els cloroalcans a concentracions le 0005 mgL 7 Percepcioacute social
PRINCIPALS AVANTATGES BIOREMEDIACIOacute
o Marc del projecte
Aplicacioacute de metodologies de Bioremediacioacute per via anaerogravebia en tres
emplaccedilaments afectats per la presencia de compostos organoclorats Cada un drsquoaquests tres emplaccedilaments constaragrave de les seguumlents fases
bull Fase 1 anagravelisis al laboratori a) Caracteritzacioacute de lrsquoemplaccedilament b) Assaig de laboratori Microcosmos
bull Fase 2 assaig in-situ
o Fase drsquoimplantacioacute A partir dels resultats obtinguts aplicacioacute de metodologia a lrsquoemplaccedilament estudiat per part de Litoclean
PCE TCE cis DCE
Caracteriacutestiques de lrsquoemplaccedilament
bull Emplaccedilament contaminat per un abocament controlat i finit de Percloretilegrave (PCE) en una parcelmiddotla amb activitat industrial
bull Respiren compostos orgagravenics clorats i els transformen a molegravecules menys clorades
bull Anaerobis estrictes bull Es poden trobar als aquumliacutefers contaminats bull El grup Biorem UAB (2014SGR476) disposa de diferents liacutenies de cultius de
bacteris decloradors amb capacitat per detoxificar un ampli ventall drsquoorganoclorats
bull Trueba-Santiso et al 2017 Sci
Total Environ 581-582 pp 640-
648
bull Mortan et al 2017 J Hazard
Mat In press
Dhg Dehalogenimonas
Dhc Dehalococcoides
Dhb Dehalobacterium
Diclorometagrave Agravecid acegravetic Agravecid fogravermic
+ Dhb
C C
H
H
H
H
Etegrave
C C
Cl
H
Cl
H
C C
H
Cl
Cl
H
C C
H
H
H
Cl
cis- i trans- DCE VC
Dhc Dhc
Dhc
C C
Cl
Cl
Cl
H
TCE
C C
C lC l
C l C l
P C E
Dhc
PCE
C
Cl
Cl
C
Cl
Cl
H H C
Cl
Cl
C
Cl
H
H H
1122-TeCA 112-TCA
Dhg Dhg
Abiogravetic
CC
HCl
HCl
HH
12-DCA
Dhg
12-DCA
Bacteris dehalorespiradors
Les poblacions bacterianes
autogravectones poden transformar els
contaminants fins a compostos innocus
Les condicions drsquoaquests aquumliacutefers soacuten adequades per
eliminar els compostos
organoclorats amb bacteris
dehalorespiradors
1 Anagravelisi dels paragravemetres
de camp
Bioestimulacioacute
2 Deteccioacute de lrsquoactivitat
decloradora
Atenuacioacute natural
monitoritzada
Bioaugmentacioacute Fase
2
Pregunta 1a Pregunta 2a
La poblacioacute bacteriana a lrsquoaquumliacutefer
eacutes suficient per completar el proceacutes de descontaminacioacute de forma natural
Pregunta 3a
Fase 1
Cultius anaerobis i anagravelisi de metabogravelits
Mostreig drsquoaigua del pou amb
sediments fins
Preparacioacute dels cultius en cambra
anaerogravebia
Incubacioacute dels cultius en cambra
climatitzada
Anagravelisi de metabogravelits per
cromatografia de gasos Mostres de
laquumliacutefer +
Substrat orgagravenic (candidats per
bioestimulacioacute)
1 Nomeacutes mostra 2 + Metanol i etanol 3 + Producte comercial 4 + Lactat
Concentracioacute de cloroetens
2 Deteccioacute de lrsquoactivitat decloradora
Fase 1
La biodegradacioacute eacutes completa (etegrave)
La bioestimulacioacute eacutes efectiva
La decloracioacute meacutes ragravepida eacutes amb lactat
PCE
TCE
cis- DCE
CV Etegrave
trans- DCE
0
5
10
15
20
25
30
35
0 50 100 150 200
Co
nce
ntr
atio
n (
microM
)
Day
0
2
4
6
8
10
0 50 100 150 200
Day
Mostra aigua nomeacutes (control)
Mostra aigua + etanol metanol
Mostra aigua + producte comercial
Mostra aigua + lactat
Resultats per a un pou
Cultius anaerobis i anagravelisi de metabogravelits
Fase 1
0
5
10
15
20
25
30
35
0 50 100 150 200Day
+ TCE
0
10
20
30
40
50
60
70
0 50 100 150 200
Day
+ TCE
2 Deteccioacute de lrsquoactivitat decloradora
TCE
cis-DCE
trans-DCE
Cloruro de vinilo Etileno
CC
Cl
Cl Cl
Cl
PCE
CC
Cl
H H
Cl
CC
H
ClH
Cl
CC
Cl
H
H
H
CC
H
H H
H
CC
Cl
Cl H
Cl
Deteccioacute i identificacioacute dels bacteris i enzims responsables de la degradacioacute completa
Tegravecniques moleculars (PCR)
Fase 1
Dehalobacter Desulforomonas
Sulfurospirillum Geobacter Desulfitobacterium
Desulfitobacterium
Dehalococcoides
pceA
tceA tceA bvcA
vcrA
2 Deteccioacute de lrsquoactivitat decloradora
Clorur de
vinil
Etegrave
Ma
rca
do
r
C+
Dh
c
Pou
C-
Dh
c
Assaig in situ per BIOESTIMULACIOacute
Fase 2
Injeccioacute i monitoritzacioacute bull Injeccioacute drsquoestimulant segons
conclusions de lrsquoassaig de laboratori (Lactat comercial) en les concentracions de diseny
bull Injeccioacute de traccedilador (fluoresceiumlna)
PCE TCE
cis-DCE
trans-DCE
CV Ethene 0
5
10
15
20
25
30
-1 19 39 59 79
Co
nce
ntr
atio
n (
mg
L)
Day
Chlorinated ethenes Lactate and fermenting products
Well PZ-1
Lactate Pyruvate
Acetate Formate
Potencial Redox
0
1
2
3
4
5
-1 19 39 59 79
Co
nce
ntr
atio
n (
mg
L)
Day
0
500
1000
1500
2000
2500
-1 19 39 59 79Day
0
10000
20000
30000
40000
50000
60000
70000
-1 19 39 59 79Day
-100
0
100
200
300
400
500
-1 19 39 59 79
OR
P (
mV
)
Day
PZ2
82
Chlorinated ethenes Lactate and fermenting products
Well PZ-2
Direct injection of lactate (MW-PZ2) Monitoring Wells PZ2 PZ1 PZ3 MW6 PZ22 PZ6 and ProfA
Conclusions de la Fase 2 (assaig in situ)
Els resultats de la Fase 1 soacuten vagravelids per decidir quin tractament de bioremediacioacute seguir a la Fase 2
El lactat estimula la degradacioacute
bull Augmenta la velocitat de decloracioacute bull Proporciona acetat i hidrogen als bacteris bull Consumeix lrsquooxigen present bull Disminueix el potencial redox
Es confirma la presegravencia de bacteris dehalorespiradors autogravectons i actius
Es detecta degradacioacute de PCE i transformacioacute a compostos menys clorats
A partir dels resultats obtinguts durant les dues fases es dissenyaragrave i es proposaragrave lrsquoexecucioacute drsquoun proceacutes de bioremediacioacute anaerogravebia estimulada aplicant la metodologia establerta
84
Gragravecies
Grup de recerca BioremUAB (teresavicentuabcat)
Degradacioacute drsquohormones i fagravermacs per microalgues
bull Degradacioacute drsquohormones del digestat drsquoun DA dopat amb E2 i EE2 amb les algues S capricornutum i C reinhardtii creixement i degradacioacute
No efecte togravexic de les hormones sobre les algues
Utilitzacioacute de digestat de llots per creixer
S capricornutum
S capricornutum
Selenastrum
capricornutum
Chlamydomonas
reinhardtii
E2 () EE2 () E2 () EE2 ()
24h 7d 24
h
7d 24h 7d 24
h
7d
B 47 88 30 60 89 100 26 100
C 2 46 0 41 27 86 6 71
G 91 100 27 95 98 100 28 76
Degradacioacute drsquohormones i fagravermacs per microalgues
bull Identificacioacute productes de degradacioacute drsquoE2 i EE2
bull Es detecten diferents productes de degradacioacute drsquoE2 i EE2 bull Majoritagraveriament productes de fotodegradacioacute bull Alguns directament relacionats amb la biodegradacioacute per part de les algues
E2 TP1 EE2 TP2
OH
HO
O
OH
HO
OH
Toilet sewage
1st settler (1m3)
2nd settler (1m3)
Wastewater pump
Wastewater PBR inlet
1
2
3
4
5
Algaebacteria consortia
Fotobioreactor de tractament
drsquo UrbanWW despres de
decantacioacute
Volum 1000L
Semiobert
Tubs plastic transparent
Tractament drsquoUrbanWW i eliminacioacute de PhACs en FBR
100L aigua del llac
Can Borrell Lake (StCugat)
900L U WW
Plagrave drsquooperacioacute del FBR
Tractament drsquoUWW i eliminacioacute de PhACs en FBR
Estat Estacionari - PhACs - Biodiversitat
303 mgL
265 mgL
155 mgL
Irradiacioacute solar darr Temperatura darr
TSSdarr Biomassa
pH augmenta amb lrsquoactivitat fotosintegravetica (consum CO2)
pH disminueix a la nit amb la respiracioacute
Tractament drsquoUWW i eliminacioacute de PhACs en FBR
pH
Entrada - COD=365 mgL - N-NH4
+=79 mgL - PT=17 mgL
COD N-NH4
+
PT
Paragravemetre Periacuteode I Periacuteode II Periacuteode III
DQO () 83 61 41
N-NH4+ () 86 99 80
PT () 54 89 75
Eliminacioacute de nutrients
Tractament drsquoUWW i eliminacioacute de PhACs en FBR
67
Napro
xen
Ibupro
fen
Aceta
min
ophen
Salic
ylic
acid
Keto
pro
fen
Azithro
myc
in
Cip
rofloxacin
Ofloxacin
Ery
thro
myc
in
Hyd
rochlo
roth
iazid
e
Furo
sem
ide
Codein
e
Lora
zepam
Ate
nolo
l
Dilt
iazem
Alp
razola
m
Paro
xetine
Co
nce
ntr
atio
n (
ngL
)
0
2000
4000
6000
8000
10000
12000
24000
30000
36000
42000
48000
54000
60000
Outlet
Inlet
Napro
xe
n
Ibupro
fen
Ace
tam
inophen
Salic
ylic
acid
Keto
pro
fen
Azithro
myc
in
Cip
rofloxa
cin
Ofloxa
cin
Ery
thro
myc
in
Hyd
roch
loro
thia
zid
e
Furo
se
mid
e
Codein
e
Lora
zepam
Ate
nolo
l
Dilt
iazem
Alp
razola
m
Paro
xe
tine
Concentr
ation (
ngL
)
0
2000
4000
6000
8000
10000
12000
24000
30000
36000
42000
48000
54000
60000
Outlet
Inlet
Antiinflamatoris Eliminacioacute gt85
Antibiogravetics Eliminacioacute gt 67
Antidepressius Eliminacioacute gt87
β-bloquejants Eliminacioacute gt86
Altres (ngL) Diuregravetics gt44 Bloquejants de canal lent gt72
Concentratioacute PhACs entrada
Concentratioacute PhACs sortida
TRH=8 d Estat estacionari
TRH=12 d Estat estacionari
48-54 μgL
24-54 μgL
4-10 μgL
2-4 μgL
4-6 μgL
ngL
ngL
8-10 μgL
4-10 μgL
ngL
ngL
PhACs
Tractament drsquoUWW i
eliminacioacute de PhACs en FBR
Valoritzacioacute de biomassa algal mitjanccedilant pretractament enzimagravetic i DA
Digestion time (days)
0 10 20 30 40 50
Meth
ane
yie
ld (
mL C
H4g
VS
)
0
50
100
150
200
250
Time (d) vs Microalgal control
Time (d) vs T control
Time (d) vs Cellulase
Time (d) vs Mix
Mix enzimagravetic Celmiddotlulasa
Biomassa microalgal + Control
Mix enzimagravetic 217 mL CH4g VS
Celmiddotlulasa 203 mL CH4g VS
Microalgues 188 mL CH4g VS
Mix enzimagravetic millora la produccioacute de metagrave
Brou fuacutengic + microalgues Control de brou fuacutengic
Lacasa + microalgues biomassa microalgal Control de lacasa
Brou fuacutengic 210 mL CH4
Lacasa 40 mL CH4
Produccioacute de biogas amb enzims no especiacutefics
Microalgues 38 mL CH4
Produccioacute de biogas amb enzims especiacutefics
Brou fuacutengic millora la produccioacute de metagrave
Projecte de colmiddotlaboracioacute entre el Consorci per a la Gestioacute de Residus del Valles Oriental i el grup de recerca Biorem UAB (2014SGR476) dins del
marc del programa de Doctorats Industrials de la Generalitat de Catalunya
Bioremediacioacute ldquoin siturdquo drsquoaquumliacutefers contaminats per compostos
organoclorats
Projecte de colmiddotlaboracioacute entre Litoclean i el grup de recerca Biorem UAB (2014SGR476) dins del marc del programa de Doctorats
Industrials de la Generalitat de Catalunya
Decloracioacute drsquoorganoclorats mitjanccedilant bacteris dehalorespiradors
1 Tecnologia consolidada amb centenars de casos drsquoaplicacioacute amb egravexit 2 Transformacioacute de productes organoclorats togravexics a innocus 3 Compatible amb altres megravetodes de remediacioacute 4 Disminucioacute del temps de remediacioacute de lrsquoaquumliacutefer i costos associats 5 Tecnologia meacutes econogravemica que tractaments fisico-quiacutemics 6 Potencialment pot eliminar els cloroalcans a concentracions le 0005 mgL 7 Percepcioacute social
PRINCIPALS AVANTATGES BIOREMEDIACIOacute
o Marc del projecte
Aplicacioacute de metodologies de Bioremediacioacute per via anaerogravebia en tres
emplaccedilaments afectats per la presencia de compostos organoclorats Cada un drsquoaquests tres emplaccedilaments constaragrave de les seguumlents fases
bull Fase 1 anagravelisis al laboratori a) Caracteritzacioacute de lrsquoemplaccedilament b) Assaig de laboratori Microcosmos
bull Fase 2 assaig in-situ
o Fase drsquoimplantacioacute A partir dels resultats obtinguts aplicacioacute de metodologia a lrsquoemplaccedilament estudiat per part de Litoclean
PCE TCE cis DCE
Caracteriacutestiques de lrsquoemplaccedilament
bull Emplaccedilament contaminat per un abocament controlat i finit de Percloretilegrave (PCE) en una parcelmiddotla amb activitat industrial
bull Respiren compostos orgagravenics clorats i els transformen a molegravecules menys clorades
bull Anaerobis estrictes bull Es poden trobar als aquumliacutefers contaminats bull El grup Biorem UAB (2014SGR476) disposa de diferents liacutenies de cultius de
bacteris decloradors amb capacitat per detoxificar un ampli ventall drsquoorganoclorats
bull Trueba-Santiso et al 2017 Sci
Total Environ 581-582 pp 640-
648
bull Mortan et al 2017 J Hazard
Mat In press
Dhg Dehalogenimonas
Dhc Dehalococcoides
Dhb Dehalobacterium
Diclorometagrave Agravecid acegravetic Agravecid fogravermic
+ Dhb
C C
H
H
H
H
Etegrave
C C
Cl
H
Cl
H
C C
H
Cl
Cl
H
C C
H
H
H
Cl
cis- i trans- DCE VC
Dhc Dhc
Dhc
C C
Cl
Cl
Cl
H
TCE
C C
C lC l
C l C l
P C E
Dhc
PCE
C
Cl
Cl
C
Cl
Cl
H H C
Cl
Cl
C
Cl
H
H H
1122-TeCA 112-TCA
Dhg Dhg
Abiogravetic
CC
HCl
HCl
HH
12-DCA
Dhg
12-DCA
Bacteris dehalorespiradors
Les poblacions bacterianes
autogravectones poden transformar els
contaminants fins a compostos innocus
Les condicions drsquoaquests aquumliacutefers soacuten adequades per
eliminar els compostos
organoclorats amb bacteris
dehalorespiradors
1 Anagravelisi dels paragravemetres
de camp
Bioestimulacioacute
2 Deteccioacute de lrsquoactivitat
decloradora
Atenuacioacute natural
monitoritzada
Bioaugmentacioacute Fase
2
Pregunta 1a Pregunta 2a
La poblacioacute bacteriana a lrsquoaquumliacutefer
eacutes suficient per completar el proceacutes de descontaminacioacute de forma natural
Pregunta 3a
Fase 1
Cultius anaerobis i anagravelisi de metabogravelits
Mostreig drsquoaigua del pou amb
sediments fins
Preparacioacute dels cultius en cambra
anaerogravebia
Incubacioacute dels cultius en cambra
climatitzada
Anagravelisi de metabogravelits per
cromatografia de gasos Mostres de
laquumliacutefer +
Substrat orgagravenic (candidats per
bioestimulacioacute)
1 Nomeacutes mostra 2 + Metanol i etanol 3 + Producte comercial 4 + Lactat
Concentracioacute de cloroetens
2 Deteccioacute de lrsquoactivitat decloradora
Fase 1
La biodegradacioacute eacutes completa (etegrave)
La bioestimulacioacute eacutes efectiva
La decloracioacute meacutes ragravepida eacutes amb lactat
PCE
TCE
cis- DCE
CV Etegrave
trans- DCE
0
5
10
15
20
25
30
35
0 50 100 150 200
Co
nce
ntr
atio
n (
microM
)
Day
0
2
4
6
8
10
0 50 100 150 200
Day
Mostra aigua nomeacutes (control)
Mostra aigua + etanol metanol
Mostra aigua + producte comercial
Mostra aigua + lactat
Resultats per a un pou
Cultius anaerobis i anagravelisi de metabogravelits
Fase 1
0
5
10
15
20
25
30
35
0 50 100 150 200Day
+ TCE
0
10
20
30
40
50
60
70
0 50 100 150 200
Day
+ TCE
2 Deteccioacute de lrsquoactivitat decloradora
TCE
cis-DCE
trans-DCE
Cloruro de vinilo Etileno
CC
Cl
Cl Cl
Cl
PCE
CC
Cl
H H
Cl
CC
H
ClH
Cl
CC
Cl
H
H
H
CC
H
H H
H
CC
Cl
Cl H
Cl
Deteccioacute i identificacioacute dels bacteris i enzims responsables de la degradacioacute completa
Tegravecniques moleculars (PCR)
Fase 1
Dehalobacter Desulforomonas
Sulfurospirillum Geobacter Desulfitobacterium
Desulfitobacterium
Dehalococcoides
pceA
tceA tceA bvcA
vcrA
2 Deteccioacute de lrsquoactivitat decloradora
Clorur de
vinil
Etegrave
Ma
rca
do
r
C+
Dh
c
Pou
C-
Dh
c
Assaig in situ per BIOESTIMULACIOacute
Fase 2
Injeccioacute i monitoritzacioacute bull Injeccioacute drsquoestimulant segons
conclusions de lrsquoassaig de laboratori (Lactat comercial) en les concentracions de diseny
bull Injeccioacute de traccedilador (fluoresceiumlna)
PCE TCE
cis-DCE
trans-DCE
CV Ethene 0
5
10
15
20
25
30
-1 19 39 59 79
Co
nce
ntr
atio
n (
mg
L)
Day
Chlorinated ethenes Lactate and fermenting products
Well PZ-1
Lactate Pyruvate
Acetate Formate
Potencial Redox
0
1
2
3
4
5
-1 19 39 59 79
Co
nce
ntr
atio
n (
mg
L)
Day
0
500
1000
1500
2000
2500
-1 19 39 59 79Day
0
10000
20000
30000
40000
50000
60000
70000
-1 19 39 59 79Day
-100
0
100
200
300
400
500
-1 19 39 59 79
OR
P (
mV
)
Day
PZ2
82
Chlorinated ethenes Lactate and fermenting products
Well PZ-2
Direct injection of lactate (MW-PZ2) Monitoring Wells PZ2 PZ1 PZ3 MW6 PZ22 PZ6 and ProfA
Conclusions de la Fase 2 (assaig in situ)
Els resultats de la Fase 1 soacuten vagravelids per decidir quin tractament de bioremediacioacute seguir a la Fase 2
El lactat estimula la degradacioacute
bull Augmenta la velocitat de decloracioacute bull Proporciona acetat i hidrogen als bacteris bull Consumeix lrsquooxigen present bull Disminueix el potencial redox
Es confirma la presegravencia de bacteris dehalorespiradors autogravectons i actius
Es detecta degradacioacute de PCE i transformacioacute a compostos menys clorats
A partir dels resultats obtinguts durant les dues fases es dissenyaragrave i es proposaragrave lrsquoexecucioacute drsquoun proceacutes de bioremediacioacute anaerogravebia estimulada aplicant la metodologia establerta
84
Gragravecies
Grup de recerca BioremUAB (teresavicentuabcat)
Degradacioacute drsquohormones i fagravermacs per microalgues
bull Identificacioacute productes de degradacioacute drsquoE2 i EE2
bull Es detecten diferents productes de degradacioacute drsquoE2 i EE2 bull Majoritagraveriament productes de fotodegradacioacute bull Alguns directament relacionats amb la biodegradacioacute per part de les algues
E2 TP1 EE2 TP2
OH
HO
O
OH
HO
OH
Toilet sewage
1st settler (1m3)
2nd settler (1m3)
Wastewater pump
Wastewater PBR inlet
1
2
3
4
5
Algaebacteria consortia
Fotobioreactor de tractament
drsquo UrbanWW despres de
decantacioacute
Volum 1000L
Semiobert
Tubs plastic transparent
Tractament drsquoUrbanWW i eliminacioacute de PhACs en FBR
100L aigua del llac
Can Borrell Lake (StCugat)
900L U WW
Plagrave drsquooperacioacute del FBR
Tractament drsquoUWW i eliminacioacute de PhACs en FBR
Estat Estacionari - PhACs - Biodiversitat
303 mgL
265 mgL
155 mgL
Irradiacioacute solar darr Temperatura darr
TSSdarr Biomassa
pH augmenta amb lrsquoactivitat fotosintegravetica (consum CO2)
pH disminueix a la nit amb la respiracioacute
Tractament drsquoUWW i eliminacioacute de PhACs en FBR
pH
Entrada - COD=365 mgL - N-NH4
+=79 mgL - PT=17 mgL
COD N-NH4
+
PT
Paragravemetre Periacuteode I Periacuteode II Periacuteode III
DQO () 83 61 41
N-NH4+ () 86 99 80
PT () 54 89 75
Eliminacioacute de nutrients
Tractament drsquoUWW i eliminacioacute de PhACs en FBR
67
Napro
xen
Ibupro
fen
Aceta
min
ophen
Salic
ylic
acid
Keto
pro
fen
Azithro
myc
in
Cip
rofloxacin
Ofloxacin
Ery
thro
myc
in
Hyd
rochlo
roth
iazid
e
Furo
sem
ide
Codein
e
Lora
zepam
Ate
nolo
l
Dilt
iazem
Alp
razola
m
Paro
xetine
Co
nce
ntr
atio
n (
ngL
)
0
2000
4000
6000
8000
10000
12000
24000
30000
36000
42000
48000
54000
60000
Outlet
Inlet
Napro
xe
n
Ibupro
fen
Ace
tam
inophen
Salic
ylic
acid
Keto
pro
fen
Azithro
myc
in
Cip
rofloxa
cin
Ofloxa
cin
Ery
thro
myc
in
Hyd
roch
loro
thia
zid
e
Furo
se
mid
e
Codein
e
Lora
zepam
Ate
nolo
l
Dilt
iazem
Alp
razola
m
Paro
xe
tine
Concentr
ation (
ngL
)
0
2000
4000
6000
8000
10000
12000
24000
30000
36000
42000
48000
54000
60000
Outlet
Inlet
Antiinflamatoris Eliminacioacute gt85
Antibiogravetics Eliminacioacute gt 67
Antidepressius Eliminacioacute gt87
β-bloquejants Eliminacioacute gt86
Altres (ngL) Diuregravetics gt44 Bloquejants de canal lent gt72
Concentratioacute PhACs entrada
Concentratioacute PhACs sortida
TRH=8 d Estat estacionari
TRH=12 d Estat estacionari
48-54 μgL
24-54 μgL
4-10 μgL
2-4 μgL
4-6 μgL
ngL
ngL
8-10 μgL
4-10 μgL
ngL
ngL
PhACs
Tractament drsquoUWW i
eliminacioacute de PhACs en FBR
Valoritzacioacute de biomassa algal mitjanccedilant pretractament enzimagravetic i DA
Digestion time (days)
0 10 20 30 40 50
Meth
ane
yie
ld (
mL C
H4g
VS
)
0
50
100
150
200
250
Time (d) vs Microalgal control
Time (d) vs T control
Time (d) vs Cellulase
Time (d) vs Mix
Mix enzimagravetic Celmiddotlulasa
Biomassa microalgal + Control
Mix enzimagravetic 217 mL CH4g VS
Celmiddotlulasa 203 mL CH4g VS
Microalgues 188 mL CH4g VS
Mix enzimagravetic millora la produccioacute de metagrave
Brou fuacutengic + microalgues Control de brou fuacutengic
Lacasa + microalgues biomassa microalgal Control de lacasa
Brou fuacutengic 210 mL CH4
Lacasa 40 mL CH4
Produccioacute de biogas amb enzims no especiacutefics
Microalgues 38 mL CH4
Produccioacute de biogas amb enzims especiacutefics
Brou fuacutengic millora la produccioacute de metagrave
Projecte de colmiddotlaboracioacute entre el Consorci per a la Gestioacute de Residus del Valles Oriental i el grup de recerca Biorem UAB (2014SGR476) dins del
marc del programa de Doctorats Industrials de la Generalitat de Catalunya
Bioremediacioacute ldquoin siturdquo drsquoaquumliacutefers contaminats per compostos
organoclorats
Projecte de colmiddotlaboracioacute entre Litoclean i el grup de recerca Biorem UAB (2014SGR476) dins del marc del programa de Doctorats
Industrials de la Generalitat de Catalunya
Decloracioacute drsquoorganoclorats mitjanccedilant bacteris dehalorespiradors
1 Tecnologia consolidada amb centenars de casos drsquoaplicacioacute amb egravexit 2 Transformacioacute de productes organoclorats togravexics a innocus 3 Compatible amb altres megravetodes de remediacioacute 4 Disminucioacute del temps de remediacioacute de lrsquoaquumliacutefer i costos associats 5 Tecnologia meacutes econogravemica que tractaments fisico-quiacutemics 6 Potencialment pot eliminar els cloroalcans a concentracions le 0005 mgL 7 Percepcioacute social
PRINCIPALS AVANTATGES BIOREMEDIACIOacute
o Marc del projecte
Aplicacioacute de metodologies de Bioremediacioacute per via anaerogravebia en tres
emplaccedilaments afectats per la presencia de compostos organoclorats Cada un drsquoaquests tres emplaccedilaments constaragrave de les seguumlents fases
bull Fase 1 anagravelisis al laboratori a) Caracteritzacioacute de lrsquoemplaccedilament b) Assaig de laboratori Microcosmos
bull Fase 2 assaig in-situ
o Fase drsquoimplantacioacute A partir dels resultats obtinguts aplicacioacute de metodologia a lrsquoemplaccedilament estudiat per part de Litoclean
PCE TCE cis DCE
Caracteriacutestiques de lrsquoemplaccedilament
bull Emplaccedilament contaminat per un abocament controlat i finit de Percloretilegrave (PCE) en una parcelmiddotla amb activitat industrial
bull Respiren compostos orgagravenics clorats i els transformen a molegravecules menys clorades
bull Anaerobis estrictes bull Es poden trobar als aquumliacutefers contaminats bull El grup Biorem UAB (2014SGR476) disposa de diferents liacutenies de cultius de
bacteris decloradors amb capacitat per detoxificar un ampli ventall drsquoorganoclorats
bull Trueba-Santiso et al 2017 Sci
Total Environ 581-582 pp 640-
648
bull Mortan et al 2017 J Hazard
Mat In press
Dhg Dehalogenimonas
Dhc Dehalococcoides
Dhb Dehalobacterium
Diclorometagrave Agravecid acegravetic Agravecid fogravermic
+ Dhb
C C
H
H
H
H
Etegrave
C C
Cl
H
Cl
H
C C
H
Cl
Cl
H
C C
H
H
H
Cl
cis- i trans- DCE VC
Dhc Dhc
Dhc
C C
Cl
Cl
Cl
H
TCE
C C
C lC l
C l C l
P C E
Dhc
PCE
C
Cl
Cl
C
Cl
Cl
H H C
Cl
Cl
C
Cl
H
H H
1122-TeCA 112-TCA
Dhg Dhg
Abiogravetic
CC
HCl
HCl
HH
12-DCA
Dhg
12-DCA
Bacteris dehalorespiradors
Les poblacions bacterianes
autogravectones poden transformar els
contaminants fins a compostos innocus
Les condicions drsquoaquests aquumliacutefers soacuten adequades per
eliminar els compostos
organoclorats amb bacteris
dehalorespiradors
1 Anagravelisi dels paragravemetres
de camp
Bioestimulacioacute
2 Deteccioacute de lrsquoactivitat
decloradora
Atenuacioacute natural
monitoritzada
Bioaugmentacioacute Fase
2
Pregunta 1a Pregunta 2a
La poblacioacute bacteriana a lrsquoaquumliacutefer
eacutes suficient per completar el proceacutes de descontaminacioacute de forma natural
Pregunta 3a
Fase 1
Cultius anaerobis i anagravelisi de metabogravelits
Mostreig drsquoaigua del pou amb
sediments fins
Preparacioacute dels cultius en cambra
anaerogravebia
Incubacioacute dels cultius en cambra
climatitzada
Anagravelisi de metabogravelits per
cromatografia de gasos Mostres de
laquumliacutefer +
Substrat orgagravenic (candidats per
bioestimulacioacute)
1 Nomeacutes mostra 2 + Metanol i etanol 3 + Producte comercial 4 + Lactat
Concentracioacute de cloroetens
2 Deteccioacute de lrsquoactivitat decloradora
Fase 1
La biodegradacioacute eacutes completa (etegrave)
La bioestimulacioacute eacutes efectiva
La decloracioacute meacutes ragravepida eacutes amb lactat
PCE
TCE
cis- DCE
CV Etegrave
trans- DCE
0
5
10
15
20
25
30
35
0 50 100 150 200
Co
nce
ntr
atio
n (
microM
)
Day
0
2
4
6
8
10
0 50 100 150 200
Day
Mostra aigua nomeacutes (control)
Mostra aigua + etanol metanol
Mostra aigua + producte comercial
Mostra aigua + lactat
Resultats per a un pou
Cultius anaerobis i anagravelisi de metabogravelits
Fase 1
0
5
10
15
20
25
30
35
0 50 100 150 200Day
+ TCE
0
10
20
30
40
50
60
70
0 50 100 150 200
Day
+ TCE
2 Deteccioacute de lrsquoactivitat decloradora
TCE
cis-DCE
trans-DCE
Cloruro de vinilo Etileno
CC
Cl
Cl Cl
Cl
PCE
CC
Cl
H H
Cl
CC
H
ClH
Cl
CC
Cl
H
H
H
CC
H
H H
H
CC
Cl
Cl H
Cl
Deteccioacute i identificacioacute dels bacteris i enzims responsables de la degradacioacute completa
Tegravecniques moleculars (PCR)
Fase 1
Dehalobacter Desulforomonas
Sulfurospirillum Geobacter Desulfitobacterium
Desulfitobacterium
Dehalococcoides
pceA
tceA tceA bvcA
vcrA
2 Deteccioacute de lrsquoactivitat decloradora
Clorur de
vinil
Etegrave
Ma
rca
do
r
C+
Dh
c
Pou
C-
Dh
c
Assaig in situ per BIOESTIMULACIOacute
Fase 2
Injeccioacute i monitoritzacioacute bull Injeccioacute drsquoestimulant segons
conclusions de lrsquoassaig de laboratori (Lactat comercial) en les concentracions de diseny
bull Injeccioacute de traccedilador (fluoresceiumlna)
PCE TCE
cis-DCE
trans-DCE
CV Ethene 0
5
10
15
20
25
30
-1 19 39 59 79
Co
nce
ntr
atio
n (
mg
L)
Day
Chlorinated ethenes Lactate and fermenting products
Well PZ-1
Lactate Pyruvate
Acetate Formate
Potencial Redox
0
1
2
3
4
5
-1 19 39 59 79
Co
nce
ntr
atio
n (
mg
L)
Day
0
500
1000
1500
2000
2500
-1 19 39 59 79Day
0
10000
20000
30000
40000
50000
60000
70000
-1 19 39 59 79Day
-100
0
100
200
300
400
500
-1 19 39 59 79
OR
P (
mV
)
Day
PZ2
82
Chlorinated ethenes Lactate and fermenting products
Well PZ-2
Direct injection of lactate (MW-PZ2) Monitoring Wells PZ2 PZ1 PZ3 MW6 PZ22 PZ6 and ProfA
Conclusions de la Fase 2 (assaig in situ)
Els resultats de la Fase 1 soacuten vagravelids per decidir quin tractament de bioremediacioacute seguir a la Fase 2
El lactat estimula la degradacioacute
bull Augmenta la velocitat de decloracioacute bull Proporciona acetat i hidrogen als bacteris bull Consumeix lrsquooxigen present bull Disminueix el potencial redox
Es confirma la presegravencia de bacteris dehalorespiradors autogravectons i actius
Es detecta degradacioacute de PCE i transformacioacute a compostos menys clorats
A partir dels resultats obtinguts durant les dues fases es dissenyaragrave i es proposaragrave lrsquoexecucioacute drsquoun proceacutes de bioremediacioacute anaerogravebia estimulada aplicant la metodologia establerta
84
Gragravecies
Grup de recerca BioremUAB (teresavicentuabcat)
Toilet sewage
1st settler (1m3)
2nd settler (1m3)
Wastewater pump
Wastewater PBR inlet
1
2
3
4
5
Algaebacteria consortia
Fotobioreactor de tractament
drsquo UrbanWW despres de
decantacioacute
Volum 1000L
Semiobert
Tubs plastic transparent
Tractament drsquoUrbanWW i eliminacioacute de PhACs en FBR
100L aigua del llac
Can Borrell Lake (StCugat)
900L U WW
Plagrave drsquooperacioacute del FBR
Tractament drsquoUWW i eliminacioacute de PhACs en FBR
Estat Estacionari - PhACs - Biodiversitat
303 mgL
265 mgL
155 mgL
Irradiacioacute solar darr Temperatura darr
TSSdarr Biomassa
pH augmenta amb lrsquoactivitat fotosintegravetica (consum CO2)
pH disminueix a la nit amb la respiracioacute
Tractament drsquoUWW i eliminacioacute de PhACs en FBR
pH
Entrada - COD=365 mgL - N-NH4
+=79 mgL - PT=17 mgL
COD N-NH4
+
PT
Paragravemetre Periacuteode I Periacuteode II Periacuteode III
DQO () 83 61 41
N-NH4+ () 86 99 80
PT () 54 89 75
Eliminacioacute de nutrients
Tractament drsquoUWW i eliminacioacute de PhACs en FBR
67
Napro
xen
Ibupro
fen
Aceta
min
ophen
Salic
ylic
acid
Keto
pro
fen
Azithro
myc
in
Cip
rofloxacin
Ofloxacin
Ery
thro
myc
in
Hyd
rochlo
roth
iazid
e
Furo
sem
ide
Codein
e
Lora
zepam
Ate
nolo
l
Dilt
iazem
Alp
razola
m
Paro
xetine
Co
nce
ntr
atio
n (
ngL
)
0
2000
4000
6000
8000
10000
12000
24000
30000
36000
42000
48000
54000
60000
Outlet
Inlet
Napro
xe
n
Ibupro
fen
Ace
tam
inophen
Salic
ylic
acid
Keto
pro
fen
Azithro
myc
in
Cip
rofloxa
cin
Ofloxa
cin
Ery
thro
myc
in
Hyd
roch
loro
thia
zid
e
Furo
se
mid
e
Codein
e
Lora
zepam
Ate
nolo
l
Dilt
iazem
Alp
razola
m
Paro
xe
tine
Concentr
ation (
ngL
)
0
2000
4000
6000
8000
10000
12000
24000
30000
36000
42000
48000
54000
60000
Outlet
Inlet
Antiinflamatoris Eliminacioacute gt85
Antibiogravetics Eliminacioacute gt 67
Antidepressius Eliminacioacute gt87
β-bloquejants Eliminacioacute gt86
Altres (ngL) Diuregravetics gt44 Bloquejants de canal lent gt72
Concentratioacute PhACs entrada
Concentratioacute PhACs sortida
TRH=8 d Estat estacionari
TRH=12 d Estat estacionari
48-54 μgL
24-54 μgL
4-10 μgL
2-4 μgL
4-6 μgL
ngL
ngL
8-10 μgL
4-10 μgL
ngL
ngL
PhACs
Tractament drsquoUWW i
eliminacioacute de PhACs en FBR
Valoritzacioacute de biomassa algal mitjanccedilant pretractament enzimagravetic i DA
Digestion time (days)
0 10 20 30 40 50
Meth
ane
yie
ld (
mL C
H4g
VS
)
0
50
100
150
200
250
Time (d) vs Microalgal control
Time (d) vs T control
Time (d) vs Cellulase
Time (d) vs Mix
Mix enzimagravetic Celmiddotlulasa
Biomassa microalgal + Control
Mix enzimagravetic 217 mL CH4g VS
Celmiddotlulasa 203 mL CH4g VS
Microalgues 188 mL CH4g VS
Mix enzimagravetic millora la produccioacute de metagrave
Brou fuacutengic + microalgues Control de brou fuacutengic
Lacasa + microalgues biomassa microalgal Control de lacasa
Brou fuacutengic 210 mL CH4
Lacasa 40 mL CH4
Produccioacute de biogas amb enzims no especiacutefics
Microalgues 38 mL CH4
Produccioacute de biogas amb enzims especiacutefics
Brou fuacutengic millora la produccioacute de metagrave
Projecte de colmiddotlaboracioacute entre el Consorci per a la Gestioacute de Residus del Valles Oriental i el grup de recerca Biorem UAB (2014SGR476) dins del
marc del programa de Doctorats Industrials de la Generalitat de Catalunya
Bioremediacioacute ldquoin siturdquo drsquoaquumliacutefers contaminats per compostos
organoclorats
Projecte de colmiddotlaboracioacute entre Litoclean i el grup de recerca Biorem UAB (2014SGR476) dins del marc del programa de Doctorats
Industrials de la Generalitat de Catalunya
Decloracioacute drsquoorganoclorats mitjanccedilant bacteris dehalorespiradors
1 Tecnologia consolidada amb centenars de casos drsquoaplicacioacute amb egravexit 2 Transformacioacute de productes organoclorats togravexics a innocus 3 Compatible amb altres megravetodes de remediacioacute 4 Disminucioacute del temps de remediacioacute de lrsquoaquumliacutefer i costos associats 5 Tecnologia meacutes econogravemica que tractaments fisico-quiacutemics 6 Potencialment pot eliminar els cloroalcans a concentracions le 0005 mgL 7 Percepcioacute social
PRINCIPALS AVANTATGES BIOREMEDIACIOacute
o Marc del projecte
Aplicacioacute de metodologies de Bioremediacioacute per via anaerogravebia en tres
emplaccedilaments afectats per la presencia de compostos organoclorats Cada un drsquoaquests tres emplaccedilaments constaragrave de les seguumlents fases
bull Fase 1 anagravelisis al laboratori a) Caracteritzacioacute de lrsquoemplaccedilament b) Assaig de laboratori Microcosmos
bull Fase 2 assaig in-situ
o Fase drsquoimplantacioacute A partir dels resultats obtinguts aplicacioacute de metodologia a lrsquoemplaccedilament estudiat per part de Litoclean
PCE TCE cis DCE
Caracteriacutestiques de lrsquoemplaccedilament
bull Emplaccedilament contaminat per un abocament controlat i finit de Percloretilegrave (PCE) en una parcelmiddotla amb activitat industrial
bull Respiren compostos orgagravenics clorats i els transformen a molegravecules menys clorades
bull Anaerobis estrictes bull Es poden trobar als aquumliacutefers contaminats bull El grup Biorem UAB (2014SGR476) disposa de diferents liacutenies de cultius de
bacteris decloradors amb capacitat per detoxificar un ampli ventall drsquoorganoclorats
bull Trueba-Santiso et al 2017 Sci
Total Environ 581-582 pp 640-
648
bull Mortan et al 2017 J Hazard
Mat In press
Dhg Dehalogenimonas
Dhc Dehalococcoides
Dhb Dehalobacterium
Diclorometagrave Agravecid acegravetic Agravecid fogravermic
+ Dhb
C C
H
H
H
H
Etegrave
C C
Cl
H
Cl
H
C C
H
Cl
Cl
H
C C
H
H
H
Cl
cis- i trans- DCE VC
Dhc Dhc
Dhc
C C
Cl
Cl
Cl
H
TCE
C C
C lC l
C l C l
P C E
Dhc
PCE
C
Cl
Cl
C
Cl
Cl
H H C
Cl
Cl
C
Cl
H
H H
1122-TeCA 112-TCA
Dhg Dhg
Abiogravetic
CC
HCl
HCl
HH
12-DCA
Dhg
12-DCA
Bacteris dehalorespiradors
Les poblacions bacterianes
autogravectones poden transformar els
contaminants fins a compostos innocus
Les condicions drsquoaquests aquumliacutefers soacuten adequades per
eliminar els compostos
organoclorats amb bacteris
dehalorespiradors
1 Anagravelisi dels paragravemetres
de camp
Bioestimulacioacute
2 Deteccioacute de lrsquoactivitat
decloradora
Atenuacioacute natural
monitoritzada
Bioaugmentacioacute Fase
2
Pregunta 1a Pregunta 2a
La poblacioacute bacteriana a lrsquoaquumliacutefer
eacutes suficient per completar el proceacutes de descontaminacioacute de forma natural
Pregunta 3a
Fase 1
Cultius anaerobis i anagravelisi de metabogravelits
Mostreig drsquoaigua del pou amb
sediments fins
Preparacioacute dels cultius en cambra
anaerogravebia
Incubacioacute dels cultius en cambra
climatitzada
Anagravelisi de metabogravelits per
cromatografia de gasos Mostres de
laquumliacutefer +
Substrat orgagravenic (candidats per
bioestimulacioacute)
1 Nomeacutes mostra 2 + Metanol i etanol 3 + Producte comercial 4 + Lactat
Concentracioacute de cloroetens
2 Deteccioacute de lrsquoactivitat decloradora
Fase 1
La biodegradacioacute eacutes completa (etegrave)
La bioestimulacioacute eacutes efectiva
La decloracioacute meacutes ragravepida eacutes amb lactat
PCE
TCE
cis- DCE
CV Etegrave
trans- DCE
0
5
10
15
20
25
30
35
0 50 100 150 200
Co
nce
ntr
atio
n (
microM
)
Day
0
2
4
6
8
10
0 50 100 150 200
Day
Mostra aigua nomeacutes (control)
Mostra aigua + etanol metanol
Mostra aigua + producte comercial
Mostra aigua + lactat
Resultats per a un pou
Cultius anaerobis i anagravelisi de metabogravelits
Fase 1
0
5
10
15
20
25
30
35
0 50 100 150 200Day
+ TCE
0
10
20
30
40
50
60
70
0 50 100 150 200
Day
+ TCE
2 Deteccioacute de lrsquoactivitat decloradora
TCE
cis-DCE
trans-DCE
Cloruro de vinilo Etileno
CC
Cl
Cl Cl
Cl
PCE
CC
Cl
H H
Cl
CC
H
ClH
Cl
CC
Cl
H
H
H
CC
H
H H
H
CC
Cl
Cl H
Cl
Deteccioacute i identificacioacute dels bacteris i enzims responsables de la degradacioacute completa
Tegravecniques moleculars (PCR)
Fase 1
Dehalobacter Desulforomonas
Sulfurospirillum Geobacter Desulfitobacterium
Desulfitobacterium
Dehalococcoides
pceA
tceA tceA bvcA
vcrA
2 Deteccioacute de lrsquoactivitat decloradora
Clorur de
vinil
Etegrave
Ma
rca
do
r
C+
Dh
c
Pou
C-
Dh
c
Assaig in situ per BIOESTIMULACIOacute
Fase 2
Injeccioacute i monitoritzacioacute bull Injeccioacute drsquoestimulant segons
conclusions de lrsquoassaig de laboratori (Lactat comercial) en les concentracions de diseny
bull Injeccioacute de traccedilador (fluoresceiumlna)
PCE TCE
cis-DCE
trans-DCE
CV Ethene 0
5
10
15
20
25
30
-1 19 39 59 79
Co
nce
ntr
atio
n (
mg
L)
Day
Chlorinated ethenes Lactate and fermenting products
Well PZ-1
Lactate Pyruvate
Acetate Formate
Potencial Redox
0
1
2
3
4
5
-1 19 39 59 79
Co
nce
ntr
atio
n (
mg
L)
Day
0
500
1000
1500
2000
2500
-1 19 39 59 79Day
0
10000
20000
30000
40000
50000
60000
70000
-1 19 39 59 79Day
-100
0
100
200
300
400
500
-1 19 39 59 79
OR
P (
mV
)
Day
PZ2
82
Chlorinated ethenes Lactate and fermenting products
Well PZ-2
Direct injection of lactate (MW-PZ2) Monitoring Wells PZ2 PZ1 PZ3 MW6 PZ22 PZ6 and ProfA
Conclusions de la Fase 2 (assaig in situ)
Els resultats de la Fase 1 soacuten vagravelids per decidir quin tractament de bioremediacioacute seguir a la Fase 2
El lactat estimula la degradacioacute
bull Augmenta la velocitat de decloracioacute bull Proporciona acetat i hidrogen als bacteris bull Consumeix lrsquooxigen present bull Disminueix el potencial redox
Es confirma la presegravencia de bacteris dehalorespiradors autogravectons i actius
Es detecta degradacioacute de PCE i transformacioacute a compostos menys clorats
A partir dels resultats obtinguts durant les dues fases es dissenyaragrave i es proposaragrave lrsquoexecucioacute drsquoun proceacutes de bioremediacioacute anaerogravebia estimulada aplicant la metodologia establerta
84
Gragravecies
Grup de recerca BioremUAB (teresavicentuabcat)
100L aigua del llac
Can Borrell Lake (StCugat)
900L U WW
Plagrave drsquooperacioacute del FBR
Tractament drsquoUWW i eliminacioacute de PhACs en FBR
Estat Estacionari - PhACs - Biodiversitat
303 mgL
265 mgL
155 mgL
Irradiacioacute solar darr Temperatura darr
TSSdarr Biomassa
pH augmenta amb lrsquoactivitat fotosintegravetica (consum CO2)
pH disminueix a la nit amb la respiracioacute
Tractament drsquoUWW i eliminacioacute de PhACs en FBR
pH
Entrada - COD=365 mgL - N-NH4
+=79 mgL - PT=17 mgL
COD N-NH4
+
PT
Paragravemetre Periacuteode I Periacuteode II Periacuteode III
DQO () 83 61 41
N-NH4+ () 86 99 80
PT () 54 89 75
Eliminacioacute de nutrients
Tractament drsquoUWW i eliminacioacute de PhACs en FBR
67
Napro
xen
Ibupro
fen
Aceta
min
ophen
Salic
ylic
acid
Keto
pro
fen
Azithro
myc
in
Cip
rofloxacin
Ofloxacin
Ery
thro
myc
in
Hyd
rochlo
roth
iazid
e
Furo
sem
ide
Codein
e
Lora
zepam
Ate
nolo
l
Dilt
iazem
Alp
razola
m
Paro
xetine
Co
nce
ntr
atio
n (
ngL
)
0
2000
4000
6000
8000
10000
12000
24000
30000
36000
42000
48000
54000
60000
Outlet
Inlet
Napro
xe
n
Ibupro
fen
Ace
tam
inophen
Salic
ylic
acid
Keto
pro
fen
Azithro
myc
in
Cip
rofloxa
cin
Ofloxa
cin
Ery
thro
myc
in
Hyd
roch
loro
thia
zid
e
Furo
se
mid
e
Codein
e
Lora
zepam
Ate
nolo
l
Dilt
iazem
Alp
razola
m
Paro
xe
tine
Concentr
ation (
ngL
)
0
2000
4000
6000
8000
10000
12000
24000
30000
36000
42000
48000
54000
60000
Outlet
Inlet
Antiinflamatoris Eliminacioacute gt85
Antibiogravetics Eliminacioacute gt 67
Antidepressius Eliminacioacute gt87
β-bloquejants Eliminacioacute gt86
Altres (ngL) Diuregravetics gt44 Bloquejants de canal lent gt72
Concentratioacute PhACs entrada
Concentratioacute PhACs sortida
TRH=8 d Estat estacionari
TRH=12 d Estat estacionari
48-54 μgL
24-54 μgL
4-10 μgL
2-4 μgL
4-6 μgL
ngL
ngL
8-10 μgL
4-10 μgL
ngL
ngL
PhACs
Tractament drsquoUWW i
eliminacioacute de PhACs en FBR
Valoritzacioacute de biomassa algal mitjanccedilant pretractament enzimagravetic i DA
Digestion time (days)
0 10 20 30 40 50
Meth
ane
yie
ld (
mL C
H4g
VS
)
0
50
100
150
200
250
Time (d) vs Microalgal control
Time (d) vs T control
Time (d) vs Cellulase
Time (d) vs Mix
Mix enzimagravetic Celmiddotlulasa
Biomassa microalgal + Control
Mix enzimagravetic 217 mL CH4g VS
Celmiddotlulasa 203 mL CH4g VS
Microalgues 188 mL CH4g VS
Mix enzimagravetic millora la produccioacute de metagrave
Brou fuacutengic + microalgues Control de brou fuacutengic
Lacasa + microalgues biomassa microalgal Control de lacasa
Brou fuacutengic 210 mL CH4
Lacasa 40 mL CH4
Produccioacute de biogas amb enzims no especiacutefics
Microalgues 38 mL CH4
Produccioacute de biogas amb enzims especiacutefics
Brou fuacutengic millora la produccioacute de metagrave
Projecte de colmiddotlaboracioacute entre el Consorci per a la Gestioacute de Residus del Valles Oriental i el grup de recerca Biorem UAB (2014SGR476) dins del
marc del programa de Doctorats Industrials de la Generalitat de Catalunya
Bioremediacioacute ldquoin siturdquo drsquoaquumliacutefers contaminats per compostos
organoclorats
Projecte de colmiddotlaboracioacute entre Litoclean i el grup de recerca Biorem UAB (2014SGR476) dins del marc del programa de Doctorats
Industrials de la Generalitat de Catalunya
Decloracioacute drsquoorganoclorats mitjanccedilant bacteris dehalorespiradors
1 Tecnologia consolidada amb centenars de casos drsquoaplicacioacute amb egravexit 2 Transformacioacute de productes organoclorats togravexics a innocus 3 Compatible amb altres megravetodes de remediacioacute 4 Disminucioacute del temps de remediacioacute de lrsquoaquumliacutefer i costos associats 5 Tecnologia meacutes econogravemica que tractaments fisico-quiacutemics 6 Potencialment pot eliminar els cloroalcans a concentracions le 0005 mgL 7 Percepcioacute social
PRINCIPALS AVANTATGES BIOREMEDIACIOacute
o Marc del projecte
Aplicacioacute de metodologies de Bioremediacioacute per via anaerogravebia en tres
emplaccedilaments afectats per la presencia de compostos organoclorats Cada un drsquoaquests tres emplaccedilaments constaragrave de les seguumlents fases
bull Fase 1 anagravelisis al laboratori a) Caracteritzacioacute de lrsquoemplaccedilament b) Assaig de laboratori Microcosmos
bull Fase 2 assaig in-situ
o Fase drsquoimplantacioacute A partir dels resultats obtinguts aplicacioacute de metodologia a lrsquoemplaccedilament estudiat per part de Litoclean
PCE TCE cis DCE
Caracteriacutestiques de lrsquoemplaccedilament
bull Emplaccedilament contaminat per un abocament controlat i finit de Percloretilegrave (PCE) en una parcelmiddotla amb activitat industrial
bull Respiren compostos orgagravenics clorats i els transformen a molegravecules menys clorades
bull Anaerobis estrictes bull Es poden trobar als aquumliacutefers contaminats bull El grup Biorem UAB (2014SGR476) disposa de diferents liacutenies de cultius de
bacteris decloradors amb capacitat per detoxificar un ampli ventall drsquoorganoclorats
bull Trueba-Santiso et al 2017 Sci
Total Environ 581-582 pp 640-
648
bull Mortan et al 2017 J Hazard
Mat In press
Dhg Dehalogenimonas
Dhc Dehalococcoides
Dhb Dehalobacterium
Diclorometagrave Agravecid acegravetic Agravecid fogravermic
+ Dhb
C C
H
H
H
H
Etegrave
C C
Cl
H
Cl
H
C C
H
Cl
Cl
H
C C
H
H
H
Cl
cis- i trans- DCE VC
Dhc Dhc
Dhc
C C
Cl
Cl
Cl
H
TCE
C C
C lC l
C l C l
P C E
Dhc
PCE
C
Cl
Cl
C
Cl
Cl
H H C
Cl
Cl
C
Cl
H
H H
1122-TeCA 112-TCA
Dhg Dhg
Abiogravetic
CC
HCl
HCl
HH
12-DCA
Dhg
12-DCA
Bacteris dehalorespiradors
Les poblacions bacterianes
autogravectones poden transformar els
contaminants fins a compostos innocus
Les condicions drsquoaquests aquumliacutefers soacuten adequades per
eliminar els compostos
organoclorats amb bacteris
dehalorespiradors
1 Anagravelisi dels paragravemetres
de camp
Bioestimulacioacute
2 Deteccioacute de lrsquoactivitat
decloradora
Atenuacioacute natural
monitoritzada
Bioaugmentacioacute Fase
2
Pregunta 1a Pregunta 2a
La poblacioacute bacteriana a lrsquoaquumliacutefer
eacutes suficient per completar el proceacutes de descontaminacioacute de forma natural
Pregunta 3a
Fase 1
Cultius anaerobis i anagravelisi de metabogravelits
Mostreig drsquoaigua del pou amb
sediments fins
Preparacioacute dels cultius en cambra
anaerogravebia
Incubacioacute dels cultius en cambra
climatitzada
Anagravelisi de metabogravelits per
cromatografia de gasos Mostres de
laquumliacutefer +
Substrat orgagravenic (candidats per
bioestimulacioacute)
1 Nomeacutes mostra 2 + Metanol i etanol 3 + Producte comercial 4 + Lactat
Concentracioacute de cloroetens
2 Deteccioacute de lrsquoactivitat decloradora
Fase 1
La biodegradacioacute eacutes completa (etegrave)
La bioestimulacioacute eacutes efectiva
La decloracioacute meacutes ragravepida eacutes amb lactat
PCE
TCE
cis- DCE
CV Etegrave
trans- DCE
0
5
10
15
20
25
30
35
0 50 100 150 200
Co
nce
ntr
atio
n (
microM
)
Day
0
2
4
6
8
10
0 50 100 150 200
Day
Mostra aigua nomeacutes (control)
Mostra aigua + etanol metanol
Mostra aigua + producte comercial
Mostra aigua + lactat
Resultats per a un pou
Cultius anaerobis i anagravelisi de metabogravelits
Fase 1
0
5
10
15
20
25
30
35
0 50 100 150 200Day
+ TCE
0
10
20
30
40
50
60
70
0 50 100 150 200
Day
+ TCE
2 Deteccioacute de lrsquoactivitat decloradora
TCE
cis-DCE
trans-DCE
Cloruro de vinilo Etileno
CC
Cl
Cl Cl
Cl
PCE
CC
Cl
H H
Cl
CC
H
ClH
Cl
CC
Cl
H
H
H
CC
H
H H
H
CC
Cl
Cl H
Cl
Deteccioacute i identificacioacute dels bacteris i enzims responsables de la degradacioacute completa
Tegravecniques moleculars (PCR)
Fase 1
Dehalobacter Desulforomonas
Sulfurospirillum Geobacter Desulfitobacterium
Desulfitobacterium
Dehalococcoides
pceA
tceA tceA bvcA
vcrA
2 Deteccioacute de lrsquoactivitat decloradora
Clorur de
vinil
Etegrave
Ma
rca
do
r
C+
Dh
c
Pou
C-
Dh
c
Assaig in situ per BIOESTIMULACIOacute
Fase 2
Injeccioacute i monitoritzacioacute bull Injeccioacute drsquoestimulant segons
conclusions de lrsquoassaig de laboratori (Lactat comercial) en les concentracions de diseny
bull Injeccioacute de traccedilador (fluoresceiumlna)
PCE TCE
cis-DCE
trans-DCE
CV Ethene 0
5
10
15
20
25
30
-1 19 39 59 79
Co
nce
ntr
atio
n (
mg
L)
Day
Chlorinated ethenes Lactate and fermenting products
Well PZ-1
Lactate Pyruvate
Acetate Formate
Potencial Redox
0
1
2
3
4
5
-1 19 39 59 79
Co
nce
ntr
atio
n (
mg
L)
Day
0
500
1000
1500
2000
2500
-1 19 39 59 79Day
0
10000
20000
30000
40000
50000
60000
70000
-1 19 39 59 79Day
-100
0
100
200
300
400
500
-1 19 39 59 79
OR
P (
mV
)
Day
PZ2
82
Chlorinated ethenes Lactate and fermenting products
Well PZ-2
Direct injection of lactate (MW-PZ2) Monitoring Wells PZ2 PZ1 PZ3 MW6 PZ22 PZ6 and ProfA
Conclusions de la Fase 2 (assaig in situ)
Els resultats de la Fase 1 soacuten vagravelids per decidir quin tractament de bioremediacioacute seguir a la Fase 2
El lactat estimula la degradacioacute
bull Augmenta la velocitat de decloracioacute bull Proporciona acetat i hidrogen als bacteris bull Consumeix lrsquooxigen present bull Disminueix el potencial redox
Es confirma la presegravencia de bacteris dehalorespiradors autogravectons i actius
Es detecta degradacioacute de PCE i transformacioacute a compostos menys clorats
A partir dels resultats obtinguts durant les dues fases es dissenyaragrave i es proposaragrave lrsquoexecucioacute drsquoun proceacutes de bioremediacioacute anaerogravebia estimulada aplicant la metodologia establerta
84
Gragravecies
Grup de recerca BioremUAB (teresavicentuabcat)
303 mgL
265 mgL
155 mgL
Irradiacioacute solar darr Temperatura darr
TSSdarr Biomassa
pH augmenta amb lrsquoactivitat fotosintegravetica (consum CO2)
pH disminueix a la nit amb la respiracioacute
Tractament drsquoUWW i eliminacioacute de PhACs en FBR
pH
Entrada - COD=365 mgL - N-NH4
+=79 mgL - PT=17 mgL
COD N-NH4
+
PT
Paragravemetre Periacuteode I Periacuteode II Periacuteode III
DQO () 83 61 41
N-NH4+ () 86 99 80
PT () 54 89 75
Eliminacioacute de nutrients
Tractament drsquoUWW i eliminacioacute de PhACs en FBR
67
Napro
xen
Ibupro
fen
Aceta
min
ophen
Salic
ylic
acid
Keto
pro
fen
Azithro
myc
in
Cip
rofloxacin
Ofloxacin
Ery
thro
myc
in
Hyd
rochlo
roth
iazid
e
Furo
sem
ide
Codein
e
Lora
zepam
Ate
nolo
l
Dilt
iazem
Alp
razola
m
Paro
xetine
Co
nce
ntr
atio
n (
ngL
)
0
2000
4000
6000
8000
10000
12000
24000
30000
36000
42000
48000
54000
60000
Outlet
Inlet
Napro
xe
n
Ibupro
fen
Ace
tam
inophen
Salic
ylic
acid
Keto
pro
fen
Azithro
myc
in
Cip
rofloxa
cin
Ofloxa
cin
Ery
thro
myc
in
Hyd
roch
loro
thia
zid
e
Furo
se
mid
e
Codein
e
Lora
zepam
Ate
nolo
l
Dilt
iazem
Alp
razola
m
Paro
xe
tine
Concentr
ation (
ngL
)
0
2000
4000
6000
8000
10000
12000
24000
30000
36000
42000
48000
54000
60000
Outlet
Inlet
Antiinflamatoris Eliminacioacute gt85
Antibiogravetics Eliminacioacute gt 67
Antidepressius Eliminacioacute gt87
β-bloquejants Eliminacioacute gt86
Altres (ngL) Diuregravetics gt44 Bloquejants de canal lent gt72
Concentratioacute PhACs entrada
Concentratioacute PhACs sortida
TRH=8 d Estat estacionari
TRH=12 d Estat estacionari
48-54 μgL
24-54 μgL
4-10 μgL
2-4 μgL
4-6 μgL
ngL
ngL
8-10 μgL
4-10 μgL
ngL
ngL
PhACs
Tractament drsquoUWW i
eliminacioacute de PhACs en FBR
Valoritzacioacute de biomassa algal mitjanccedilant pretractament enzimagravetic i DA
Digestion time (days)
0 10 20 30 40 50
Meth
ane
yie
ld (
mL C
H4g
VS
)
0
50
100
150
200
250
Time (d) vs Microalgal control
Time (d) vs T control
Time (d) vs Cellulase
Time (d) vs Mix
Mix enzimagravetic Celmiddotlulasa
Biomassa microalgal + Control
Mix enzimagravetic 217 mL CH4g VS
Celmiddotlulasa 203 mL CH4g VS
Microalgues 188 mL CH4g VS
Mix enzimagravetic millora la produccioacute de metagrave
Brou fuacutengic + microalgues Control de brou fuacutengic
Lacasa + microalgues biomassa microalgal Control de lacasa
Brou fuacutengic 210 mL CH4
Lacasa 40 mL CH4
Produccioacute de biogas amb enzims no especiacutefics
Microalgues 38 mL CH4
Produccioacute de biogas amb enzims especiacutefics
Brou fuacutengic millora la produccioacute de metagrave
Projecte de colmiddotlaboracioacute entre el Consorci per a la Gestioacute de Residus del Valles Oriental i el grup de recerca Biorem UAB (2014SGR476) dins del
marc del programa de Doctorats Industrials de la Generalitat de Catalunya
Bioremediacioacute ldquoin siturdquo drsquoaquumliacutefers contaminats per compostos
organoclorats
Projecte de colmiddotlaboracioacute entre Litoclean i el grup de recerca Biorem UAB (2014SGR476) dins del marc del programa de Doctorats
Industrials de la Generalitat de Catalunya
Decloracioacute drsquoorganoclorats mitjanccedilant bacteris dehalorespiradors
1 Tecnologia consolidada amb centenars de casos drsquoaplicacioacute amb egravexit 2 Transformacioacute de productes organoclorats togravexics a innocus 3 Compatible amb altres megravetodes de remediacioacute 4 Disminucioacute del temps de remediacioacute de lrsquoaquumliacutefer i costos associats 5 Tecnologia meacutes econogravemica que tractaments fisico-quiacutemics 6 Potencialment pot eliminar els cloroalcans a concentracions le 0005 mgL 7 Percepcioacute social
PRINCIPALS AVANTATGES BIOREMEDIACIOacute
o Marc del projecte
Aplicacioacute de metodologies de Bioremediacioacute per via anaerogravebia en tres
emplaccedilaments afectats per la presencia de compostos organoclorats Cada un drsquoaquests tres emplaccedilaments constaragrave de les seguumlents fases
bull Fase 1 anagravelisis al laboratori a) Caracteritzacioacute de lrsquoemplaccedilament b) Assaig de laboratori Microcosmos
bull Fase 2 assaig in-situ
o Fase drsquoimplantacioacute A partir dels resultats obtinguts aplicacioacute de metodologia a lrsquoemplaccedilament estudiat per part de Litoclean
PCE TCE cis DCE
Caracteriacutestiques de lrsquoemplaccedilament
bull Emplaccedilament contaminat per un abocament controlat i finit de Percloretilegrave (PCE) en una parcelmiddotla amb activitat industrial
bull Respiren compostos orgagravenics clorats i els transformen a molegravecules menys clorades
bull Anaerobis estrictes bull Es poden trobar als aquumliacutefers contaminats bull El grup Biorem UAB (2014SGR476) disposa de diferents liacutenies de cultius de
bacteris decloradors amb capacitat per detoxificar un ampli ventall drsquoorganoclorats
bull Trueba-Santiso et al 2017 Sci
Total Environ 581-582 pp 640-
648
bull Mortan et al 2017 J Hazard
Mat In press
Dhg Dehalogenimonas
Dhc Dehalococcoides
Dhb Dehalobacterium
Diclorometagrave Agravecid acegravetic Agravecid fogravermic
+ Dhb
C C
H
H
H
H
Etegrave
C C
Cl
H
Cl
H
C C
H
Cl
Cl
H
C C
H
H
H
Cl
cis- i trans- DCE VC
Dhc Dhc
Dhc
C C
Cl
Cl
Cl
H
TCE
C C
C lC l
C l C l
P C E
Dhc
PCE
C
Cl
Cl
C
Cl
Cl
H H C
Cl
Cl
C
Cl
H
H H
1122-TeCA 112-TCA
Dhg Dhg
Abiogravetic
CC
HCl
HCl
HH
12-DCA
Dhg
12-DCA
Bacteris dehalorespiradors
Les poblacions bacterianes
autogravectones poden transformar els
contaminants fins a compostos innocus
Les condicions drsquoaquests aquumliacutefers soacuten adequades per
eliminar els compostos
organoclorats amb bacteris
dehalorespiradors
1 Anagravelisi dels paragravemetres
de camp
Bioestimulacioacute
2 Deteccioacute de lrsquoactivitat
decloradora
Atenuacioacute natural
monitoritzada
Bioaugmentacioacute Fase
2
Pregunta 1a Pregunta 2a
La poblacioacute bacteriana a lrsquoaquumliacutefer
eacutes suficient per completar el proceacutes de descontaminacioacute de forma natural
Pregunta 3a
Fase 1
Cultius anaerobis i anagravelisi de metabogravelits
Mostreig drsquoaigua del pou amb
sediments fins
Preparacioacute dels cultius en cambra
anaerogravebia
Incubacioacute dels cultius en cambra
climatitzada
Anagravelisi de metabogravelits per
cromatografia de gasos Mostres de
laquumliacutefer +
Substrat orgagravenic (candidats per
bioestimulacioacute)
1 Nomeacutes mostra 2 + Metanol i etanol 3 + Producte comercial 4 + Lactat
Concentracioacute de cloroetens
2 Deteccioacute de lrsquoactivitat decloradora
Fase 1
La biodegradacioacute eacutes completa (etegrave)
La bioestimulacioacute eacutes efectiva
La decloracioacute meacutes ragravepida eacutes amb lactat
PCE
TCE
cis- DCE
CV Etegrave
trans- DCE
0
5
10
15
20
25
30
35
0 50 100 150 200
Co
nce
ntr
atio
n (
microM
)
Day
0
2
4
6
8
10
0 50 100 150 200
Day
Mostra aigua nomeacutes (control)
Mostra aigua + etanol metanol
Mostra aigua + producte comercial
Mostra aigua + lactat
Resultats per a un pou
Cultius anaerobis i anagravelisi de metabogravelits
Fase 1
0
5
10
15
20
25
30
35
0 50 100 150 200Day
+ TCE
0
10
20
30
40
50
60
70
0 50 100 150 200
Day
+ TCE
2 Deteccioacute de lrsquoactivitat decloradora
TCE
cis-DCE
trans-DCE
Cloruro de vinilo Etileno
CC
Cl
Cl Cl
Cl
PCE
CC
Cl
H H
Cl
CC
H
ClH
Cl
CC
Cl
H
H
H
CC
H
H H
H
CC
Cl
Cl H
Cl
Deteccioacute i identificacioacute dels bacteris i enzims responsables de la degradacioacute completa
Tegravecniques moleculars (PCR)
Fase 1
Dehalobacter Desulforomonas
Sulfurospirillum Geobacter Desulfitobacterium
Desulfitobacterium
Dehalococcoides
pceA
tceA tceA bvcA
vcrA
2 Deteccioacute de lrsquoactivitat decloradora
Clorur de
vinil
Etegrave
Ma
rca
do
r
C+
Dh
c
Pou
C-
Dh
c
Assaig in situ per BIOESTIMULACIOacute
Fase 2
Injeccioacute i monitoritzacioacute bull Injeccioacute drsquoestimulant segons
conclusions de lrsquoassaig de laboratori (Lactat comercial) en les concentracions de diseny
bull Injeccioacute de traccedilador (fluoresceiumlna)
PCE TCE
cis-DCE
trans-DCE
CV Ethene 0
5
10
15
20
25
30
-1 19 39 59 79
Co
nce
ntr
atio
n (
mg
L)
Day
Chlorinated ethenes Lactate and fermenting products
Well PZ-1
Lactate Pyruvate
Acetate Formate
Potencial Redox
0
1
2
3
4
5
-1 19 39 59 79
Co
nce
ntr
atio
n (
mg
L)
Day
0
500
1000
1500
2000
2500
-1 19 39 59 79Day
0
10000
20000
30000
40000
50000
60000
70000
-1 19 39 59 79Day
-100
0
100
200
300
400
500
-1 19 39 59 79
OR
P (
mV
)
Day
PZ2
82
Chlorinated ethenes Lactate and fermenting products
Well PZ-2
Direct injection of lactate (MW-PZ2) Monitoring Wells PZ2 PZ1 PZ3 MW6 PZ22 PZ6 and ProfA
Conclusions de la Fase 2 (assaig in situ)
Els resultats de la Fase 1 soacuten vagravelids per decidir quin tractament de bioremediacioacute seguir a la Fase 2
El lactat estimula la degradacioacute
bull Augmenta la velocitat de decloracioacute bull Proporciona acetat i hidrogen als bacteris bull Consumeix lrsquooxigen present bull Disminueix el potencial redox
Es confirma la presegravencia de bacteris dehalorespiradors autogravectons i actius
Es detecta degradacioacute de PCE i transformacioacute a compostos menys clorats
A partir dels resultats obtinguts durant les dues fases es dissenyaragrave i es proposaragrave lrsquoexecucioacute drsquoun proceacutes de bioremediacioacute anaerogravebia estimulada aplicant la metodologia establerta
84
Gragravecies
Grup de recerca BioremUAB (teresavicentuabcat)
Entrada - COD=365 mgL - N-NH4
+=79 mgL - PT=17 mgL
COD N-NH4
+
PT
Paragravemetre Periacuteode I Periacuteode II Periacuteode III
DQO () 83 61 41
N-NH4+ () 86 99 80
PT () 54 89 75
Eliminacioacute de nutrients
Tractament drsquoUWW i eliminacioacute de PhACs en FBR
67
Napro
xen
Ibupro
fen
Aceta
min
ophen
Salic
ylic
acid
Keto
pro
fen
Azithro
myc
in
Cip
rofloxacin
Ofloxacin
Ery
thro
myc
in
Hyd
rochlo
roth
iazid
e
Furo
sem
ide
Codein
e
Lora
zepam
Ate
nolo
l
Dilt
iazem
Alp
razola
m
Paro
xetine
Co
nce
ntr
atio
n (
ngL
)
0
2000
4000
6000
8000
10000
12000
24000
30000
36000
42000
48000
54000
60000
Outlet
Inlet
Napro
xe
n
Ibupro
fen
Ace
tam
inophen
Salic
ylic
acid
Keto
pro
fen
Azithro
myc
in
Cip
rofloxa
cin
Ofloxa
cin
Ery
thro
myc
in
Hyd
roch
loro
thia
zid
e
Furo
se
mid
e
Codein
e
Lora
zepam
Ate
nolo
l
Dilt
iazem
Alp
razola
m
Paro
xe
tine
Concentr
ation (
ngL
)
0
2000
4000
6000
8000
10000
12000
24000
30000
36000
42000
48000
54000
60000
Outlet
Inlet
Antiinflamatoris Eliminacioacute gt85
Antibiogravetics Eliminacioacute gt 67
Antidepressius Eliminacioacute gt87
β-bloquejants Eliminacioacute gt86
Altres (ngL) Diuregravetics gt44 Bloquejants de canal lent gt72
Concentratioacute PhACs entrada
Concentratioacute PhACs sortida
TRH=8 d Estat estacionari
TRH=12 d Estat estacionari
48-54 μgL
24-54 μgL
4-10 μgL
2-4 μgL
4-6 μgL
ngL
ngL
8-10 μgL
4-10 μgL
ngL
ngL
PhACs
Tractament drsquoUWW i
eliminacioacute de PhACs en FBR
Valoritzacioacute de biomassa algal mitjanccedilant pretractament enzimagravetic i DA
Digestion time (days)
0 10 20 30 40 50
Meth
ane
yie
ld (
mL C
H4g
VS
)
0
50
100
150
200
250
Time (d) vs Microalgal control
Time (d) vs T control
Time (d) vs Cellulase
Time (d) vs Mix
Mix enzimagravetic Celmiddotlulasa
Biomassa microalgal + Control
Mix enzimagravetic 217 mL CH4g VS
Celmiddotlulasa 203 mL CH4g VS
Microalgues 188 mL CH4g VS
Mix enzimagravetic millora la produccioacute de metagrave
Brou fuacutengic + microalgues Control de brou fuacutengic
Lacasa + microalgues biomassa microalgal Control de lacasa
Brou fuacutengic 210 mL CH4
Lacasa 40 mL CH4
Produccioacute de biogas amb enzims no especiacutefics
Microalgues 38 mL CH4
Produccioacute de biogas amb enzims especiacutefics
Brou fuacutengic millora la produccioacute de metagrave
Projecte de colmiddotlaboracioacute entre el Consorci per a la Gestioacute de Residus del Valles Oriental i el grup de recerca Biorem UAB (2014SGR476) dins del
marc del programa de Doctorats Industrials de la Generalitat de Catalunya
Bioremediacioacute ldquoin siturdquo drsquoaquumliacutefers contaminats per compostos
organoclorats
Projecte de colmiddotlaboracioacute entre Litoclean i el grup de recerca Biorem UAB (2014SGR476) dins del marc del programa de Doctorats
Industrials de la Generalitat de Catalunya
Decloracioacute drsquoorganoclorats mitjanccedilant bacteris dehalorespiradors
1 Tecnologia consolidada amb centenars de casos drsquoaplicacioacute amb egravexit 2 Transformacioacute de productes organoclorats togravexics a innocus 3 Compatible amb altres megravetodes de remediacioacute 4 Disminucioacute del temps de remediacioacute de lrsquoaquumliacutefer i costos associats 5 Tecnologia meacutes econogravemica que tractaments fisico-quiacutemics 6 Potencialment pot eliminar els cloroalcans a concentracions le 0005 mgL 7 Percepcioacute social
PRINCIPALS AVANTATGES BIOREMEDIACIOacute
o Marc del projecte
Aplicacioacute de metodologies de Bioremediacioacute per via anaerogravebia en tres
emplaccedilaments afectats per la presencia de compostos organoclorats Cada un drsquoaquests tres emplaccedilaments constaragrave de les seguumlents fases
bull Fase 1 anagravelisis al laboratori a) Caracteritzacioacute de lrsquoemplaccedilament b) Assaig de laboratori Microcosmos
bull Fase 2 assaig in-situ
o Fase drsquoimplantacioacute A partir dels resultats obtinguts aplicacioacute de metodologia a lrsquoemplaccedilament estudiat per part de Litoclean
PCE TCE cis DCE
Caracteriacutestiques de lrsquoemplaccedilament
bull Emplaccedilament contaminat per un abocament controlat i finit de Percloretilegrave (PCE) en una parcelmiddotla amb activitat industrial
bull Respiren compostos orgagravenics clorats i els transformen a molegravecules menys clorades
bull Anaerobis estrictes bull Es poden trobar als aquumliacutefers contaminats bull El grup Biorem UAB (2014SGR476) disposa de diferents liacutenies de cultius de
bacteris decloradors amb capacitat per detoxificar un ampli ventall drsquoorganoclorats
bull Trueba-Santiso et al 2017 Sci
Total Environ 581-582 pp 640-
648
bull Mortan et al 2017 J Hazard
Mat In press
Dhg Dehalogenimonas
Dhc Dehalococcoides
Dhb Dehalobacterium
Diclorometagrave Agravecid acegravetic Agravecid fogravermic
+ Dhb
C C
H
H
H
H
Etegrave
C C
Cl
H
Cl
H
C C
H
Cl
Cl
H
C C
H
H
H
Cl
cis- i trans- DCE VC
Dhc Dhc
Dhc
C C
Cl
Cl
Cl
H
TCE
C C
C lC l
C l C l
P C E
Dhc
PCE
C
Cl
Cl
C
Cl
Cl
H H C
Cl
Cl
C
Cl
H
H H
1122-TeCA 112-TCA
Dhg Dhg
Abiogravetic
CC
HCl
HCl
HH
12-DCA
Dhg
12-DCA
Bacteris dehalorespiradors
Les poblacions bacterianes
autogravectones poden transformar els
contaminants fins a compostos innocus
Les condicions drsquoaquests aquumliacutefers soacuten adequades per
eliminar els compostos
organoclorats amb bacteris
dehalorespiradors
1 Anagravelisi dels paragravemetres
de camp
Bioestimulacioacute
2 Deteccioacute de lrsquoactivitat
decloradora
Atenuacioacute natural
monitoritzada
Bioaugmentacioacute Fase
2
Pregunta 1a Pregunta 2a
La poblacioacute bacteriana a lrsquoaquumliacutefer
eacutes suficient per completar el proceacutes de descontaminacioacute de forma natural
Pregunta 3a
Fase 1
Cultius anaerobis i anagravelisi de metabogravelits
Mostreig drsquoaigua del pou amb
sediments fins
Preparacioacute dels cultius en cambra
anaerogravebia
Incubacioacute dels cultius en cambra
climatitzada
Anagravelisi de metabogravelits per
cromatografia de gasos Mostres de
laquumliacutefer +
Substrat orgagravenic (candidats per
bioestimulacioacute)
1 Nomeacutes mostra 2 + Metanol i etanol 3 + Producte comercial 4 + Lactat
Concentracioacute de cloroetens
2 Deteccioacute de lrsquoactivitat decloradora
Fase 1
La biodegradacioacute eacutes completa (etegrave)
La bioestimulacioacute eacutes efectiva
La decloracioacute meacutes ragravepida eacutes amb lactat
PCE
TCE
cis- DCE
CV Etegrave
trans- DCE
0
5
10
15
20
25
30
35
0 50 100 150 200
Co
nce
ntr
atio
n (
microM
)
Day
0
2
4
6
8
10
0 50 100 150 200
Day
Mostra aigua nomeacutes (control)
Mostra aigua + etanol metanol
Mostra aigua + producte comercial
Mostra aigua + lactat
Resultats per a un pou
Cultius anaerobis i anagravelisi de metabogravelits
Fase 1
0
5
10
15
20
25
30
35
0 50 100 150 200Day
+ TCE
0
10
20
30
40
50
60
70
0 50 100 150 200
Day
+ TCE
2 Deteccioacute de lrsquoactivitat decloradora
TCE
cis-DCE
trans-DCE
Cloruro de vinilo Etileno
CC
Cl
Cl Cl
Cl
PCE
CC
Cl
H H
Cl
CC
H
ClH
Cl
CC
Cl
H
H
H
CC
H
H H
H
CC
Cl
Cl H
Cl
Deteccioacute i identificacioacute dels bacteris i enzims responsables de la degradacioacute completa
Tegravecniques moleculars (PCR)
Fase 1
Dehalobacter Desulforomonas
Sulfurospirillum Geobacter Desulfitobacterium
Desulfitobacterium
Dehalococcoides
pceA
tceA tceA bvcA
vcrA
2 Deteccioacute de lrsquoactivitat decloradora
Clorur de
vinil
Etegrave
Ma
rca
do
r
C+
Dh
c
Pou
C-
Dh
c
Assaig in situ per BIOESTIMULACIOacute
Fase 2
Injeccioacute i monitoritzacioacute bull Injeccioacute drsquoestimulant segons
conclusions de lrsquoassaig de laboratori (Lactat comercial) en les concentracions de diseny
bull Injeccioacute de traccedilador (fluoresceiumlna)
PCE TCE
cis-DCE
trans-DCE
CV Ethene 0
5
10
15
20
25
30
-1 19 39 59 79
Co
nce
ntr
atio
n (
mg
L)
Day
Chlorinated ethenes Lactate and fermenting products
Well PZ-1
Lactate Pyruvate
Acetate Formate
Potencial Redox
0
1
2
3
4
5
-1 19 39 59 79
Co
nce
ntr
atio
n (
mg
L)
Day
0
500
1000
1500
2000
2500
-1 19 39 59 79Day
0
10000
20000
30000
40000
50000
60000
70000
-1 19 39 59 79Day
-100
0
100
200
300
400
500
-1 19 39 59 79
OR
P (
mV
)
Day
PZ2
82
Chlorinated ethenes Lactate and fermenting products
Well PZ-2
Direct injection of lactate (MW-PZ2) Monitoring Wells PZ2 PZ1 PZ3 MW6 PZ22 PZ6 and ProfA
Conclusions de la Fase 2 (assaig in situ)
Els resultats de la Fase 1 soacuten vagravelids per decidir quin tractament de bioremediacioacute seguir a la Fase 2
El lactat estimula la degradacioacute
bull Augmenta la velocitat de decloracioacute bull Proporciona acetat i hidrogen als bacteris bull Consumeix lrsquooxigen present bull Disminueix el potencial redox
Es confirma la presegravencia de bacteris dehalorespiradors autogravectons i actius
Es detecta degradacioacute de PCE i transformacioacute a compostos menys clorats
A partir dels resultats obtinguts durant les dues fases es dissenyaragrave i es proposaragrave lrsquoexecucioacute drsquoun proceacutes de bioremediacioacute anaerogravebia estimulada aplicant la metodologia establerta
84
Gragravecies
Grup de recerca BioremUAB (teresavicentuabcat)
67
Napro
xen
Ibupro
fen
Aceta
min
ophen
Salic
ylic
acid
Keto
pro
fen
Azithro
myc
in
Cip
rofloxacin
Ofloxacin
Ery
thro
myc
in
Hyd
rochlo
roth
iazid
e
Furo
sem
ide
Codein
e
Lora
zepam
Ate
nolo
l
Dilt
iazem
Alp
razola
m
Paro
xetine
Co
nce
ntr
atio
n (
ngL
)
0
2000
4000
6000
8000
10000
12000
24000
30000
36000
42000
48000
54000
60000
Outlet
Inlet
Napro
xe
n
Ibupro
fen
Ace
tam
inophen
Salic
ylic
acid
Keto
pro
fen
Azithro
myc
in
Cip
rofloxa
cin
Ofloxa
cin
Ery
thro
myc
in
Hyd
roch
loro
thia
zid
e
Furo
se
mid
e
Codein
e
Lora
zepam
Ate
nolo
l
Dilt
iazem
Alp
razola
m
Paro
xe
tine
Concentr
ation (
ngL
)
0
2000
4000
6000
8000
10000
12000
24000
30000
36000
42000
48000
54000
60000
Outlet
Inlet
Antiinflamatoris Eliminacioacute gt85
Antibiogravetics Eliminacioacute gt 67
Antidepressius Eliminacioacute gt87
β-bloquejants Eliminacioacute gt86
Altres (ngL) Diuregravetics gt44 Bloquejants de canal lent gt72
Concentratioacute PhACs entrada
Concentratioacute PhACs sortida
TRH=8 d Estat estacionari
TRH=12 d Estat estacionari
48-54 μgL
24-54 μgL
4-10 μgL
2-4 μgL
4-6 μgL
ngL
ngL
8-10 μgL
4-10 μgL
ngL
ngL
PhACs
Tractament drsquoUWW i
eliminacioacute de PhACs en FBR
Valoritzacioacute de biomassa algal mitjanccedilant pretractament enzimagravetic i DA
Digestion time (days)
0 10 20 30 40 50
Meth
ane
yie
ld (
mL C
H4g
VS
)
0
50
100
150
200
250
Time (d) vs Microalgal control
Time (d) vs T control
Time (d) vs Cellulase
Time (d) vs Mix
Mix enzimagravetic Celmiddotlulasa
Biomassa microalgal + Control
Mix enzimagravetic 217 mL CH4g VS
Celmiddotlulasa 203 mL CH4g VS
Microalgues 188 mL CH4g VS
Mix enzimagravetic millora la produccioacute de metagrave
Brou fuacutengic + microalgues Control de brou fuacutengic
Lacasa + microalgues biomassa microalgal Control de lacasa
Brou fuacutengic 210 mL CH4
Lacasa 40 mL CH4
Produccioacute de biogas amb enzims no especiacutefics
Microalgues 38 mL CH4
Produccioacute de biogas amb enzims especiacutefics
Brou fuacutengic millora la produccioacute de metagrave
Projecte de colmiddotlaboracioacute entre el Consorci per a la Gestioacute de Residus del Valles Oriental i el grup de recerca Biorem UAB (2014SGR476) dins del
marc del programa de Doctorats Industrials de la Generalitat de Catalunya
Bioremediacioacute ldquoin siturdquo drsquoaquumliacutefers contaminats per compostos
organoclorats
Projecte de colmiddotlaboracioacute entre Litoclean i el grup de recerca Biorem UAB (2014SGR476) dins del marc del programa de Doctorats
Industrials de la Generalitat de Catalunya
Decloracioacute drsquoorganoclorats mitjanccedilant bacteris dehalorespiradors
1 Tecnologia consolidada amb centenars de casos drsquoaplicacioacute amb egravexit 2 Transformacioacute de productes organoclorats togravexics a innocus 3 Compatible amb altres megravetodes de remediacioacute 4 Disminucioacute del temps de remediacioacute de lrsquoaquumliacutefer i costos associats 5 Tecnologia meacutes econogravemica que tractaments fisico-quiacutemics 6 Potencialment pot eliminar els cloroalcans a concentracions le 0005 mgL 7 Percepcioacute social
PRINCIPALS AVANTATGES BIOREMEDIACIOacute
o Marc del projecte
Aplicacioacute de metodologies de Bioremediacioacute per via anaerogravebia en tres
emplaccedilaments afectats per la presencia de compostos organoclorats Cada un drsquoaquests tres emplaccedilaments constaragrave de les seguumlents fases
bull Fase 1 anagravelisis al laboratori a) Caracteritzacioacute de lrsquoemplaccedilament b) Assaig de laboratori Microcosmos
bull Fase 2 assaig in-situ
o Fase drsquoimplantacioacute A partir dels resultats obtinguts aplicacioacute de metodologia a lrsquoemplaccedilament estudiat per part de Litoclean
PCE TCE cis DCE
Caracteriacutestiques de lrsquoemplaccedilament
bull Emplaccedilament contaminat per un abocament controlat i finit de Percloretilegrave (PCE) en una parcelmiddotla amb activitat industrial
bull Respiren compostos orgagravenics clorats i els transformen a molegravecules menys clorades
bull Anaerobis estrictes bull Es poden trobar als aquumliacutefers contaminats bull El grup Biorem UAB (2014SGR476) disposa de diferents liacutenies de cultius de
bacteris decloradors amb capacitat per detoxificar un ampli ventall drsquoorganoclorats
bull Trueba-Santiso et al 2017 Sci
Total Environ 581-582 pp 640-
648
bull Mortan et al 2017 J Hazard
Mat In press
Dhg Dehalogenimonas
Dhc Dehalococcoides
Dhb Dehalobacterium
Diclorometagrave Agravecid acegravetic Agravecid fogravermic
+ Dhb
C C
H
H
H
H
Etegrave
C C
Cl
H
Cl
H
C C
H
Cl
Cl
H
C C
H
H
H
Cl
cis- i trans- DCE VC
Dhc Dhc
Dhc
C C
Cl
Cl
Cl
H
TCE
C C
C lC l
C l C l
P C E
Dhc
PCE
C
Cl
Cl
C
Cl
Cl
H H C
Cl
Cl
C
Cl
H
H H
1122-TeCA 112-TCA
Dhg Dhg
Abiogravetic
CC
HCl
HCl
HH
12-DCA
Dhg
12-DCA
Bacteris dehalorespiradors
Les poblacions bacterianes
autogravectones poden transformar els
contaminants fins a compostos innocus
Les condicions drsquoaquests aquumliacutefers soacuten adequades per
eliminar els compostos
organoclorats amb bacteris
dehalorespiradors
1 Anagravelisi dels paragravemetres
de camp
Bioestimulacioacute
2 Deteccioacute de lrsquoactivitat
decloradora
Atenuacioacute natural
monitoritzada
Bioaugmentacioacute Fase
2
Pregunta 1a Pregunta 2a
La poblacioacute bacteriana a lrsquoaquumliacutefer
eacutes suficient per completar el proceacutes de descontaminacioacute de forma natural
Pregunta 3a
Fase 1
Cultius anaerobis i anagravelisi de metabogravelits
Mostreig drsquoaigua del pou amb
sediments fins
Preparacioacute dels cultius en cambra
anaerogravebia
Incubacioacute dels cultius en cambra
climatitzada
Anagravelisi de metabogravelits per
cromatografia de gasos Mostres de
laquumliacutefer +
Substrat orgagravenic (candidats per
bioestimulacioacute)
1 Nomeacutes mostra 2 + Metanol i etanol 3 + Producte comercial 4 + Lactat
Concentracioacute de cloroetens
2 Deteccioacute de lrsquoactivitat decloradora
Fase 1
La biodegradacioacute eacutes completa (etegrave)
La bioestimulacioacute eacutes efectiva
La decloracioacute meacutes ragravepida eacutes amb lactat
PCE
TCE
cis- DCE
CV Etegrave
trans- DCE
0
5
10
15
20
25
30
35
0 50 100 150 200
Co
nce
ntr
atio
n (
microM
)
Day
0
2
4
6
8
10
0 50 100 150 200
Day
Mostra aigua nomeacutes (control)
Mostra aigua + etanol metanol
Mostra aigua + producte comercial
Mostra aigua + lactat
Resultats per a un pou
Cultius anaerobis i anagravelisi de metabogravelits
Fase 1
0
5
10
15
20
25
30
35
0 50 100 150 200Day
+ TCE
0
10
20
30
40
50
60
70
0 50 100 150 200
Day
+ TCE
2 Deteccioacute de lrsquoactivitat decloradora
TCE
cis-DCE
trans-DCE
Cloruro de vinilo Etileno
CC
Cl
Cl Cl
Cl
PCE
CC
Cl
H H
Cl
CC
H
ClH
Cl
CC
Cl
H
H
H
CC
H
H H
H
CC
Cl
Cl H
Cl
Deteccioacute i identificacioacute dels bacteris i enzims responsables de la degradacioacute completa
Tegravecniques moleculars (PCR)
Fase 1
Dehalobacter Desulforomonas
Sulfurospirillum Geobacter Desulfitobacterium
Desulfitobacterium
Dehalococcoides
pceA
tceA tceA bvcA
vcrA
2 Deteccioacute de lrsquoactivitat decloradora
Clorur de
vinil
Etegrave
Ma
rca
do
r
C+
Dh
c
Pou
C-
Dh
c
Assaig in situ per BIOESTIMULACIOacute
Fase 2
Injeccioacute i monitoritzacioacute bull Injeccioacute drsquoestimulant segons
conclusions de lrsquoassaig de laboratori (Lactat comercial) en les concentracions de diseny
bull Injeccioacute de traccedilador (fluoresceiumlna)
PCE TCE
cis-DCE
trans-DCE
CV Ethene 0
5
10
15
20
25
30
-1 19 39 59 79
Co
nce
ntr
atio
n (
mg
L)
Day
Chlorinated ethenes Lactate and fermenting products
Well PZ-1
Lactate Pyruvate
Acetate Formate
Potencial Redox
0
1
2
3
4
5
-1 19 39 59 79
Co
nce
ntr
atio
n (
mg
L)
Day
0
500
1000
1500
2000
2500
-1 19 39 59 79Day
0
10000
20000
30000
40000
50000
60000
70000
-1 19 39 59 79Day
-100
0
100
200
300
400
500
-1 19 39 59 79
OR
P (
mV
)
Day
PZ2
82
Chlorinated ethenes Lactate and fermenting products
Well PZ-2
Direct injection of lactate (MW-PZ2) Monitoring Wells PZ2 PZ1 PZ3 MW6 PZ22 PZ6 and ProfA
Conclusions de la Fase 2 (assaig in situ)
Els resultats de la Fase 1 soacuten vagravelids per decidir quin tractament de bioremediacioacute seguir a la Fase 2
El lactat estimula la degradacioacute
bull Augmenta la velocitat de decloracioacute bull Proporciona acetat i hidrogen als bacteris bull Consumeix lrsquooxigen present bull Disminueix el potencial redox
Es confirma la presegravencia de bacteris dehalorespiradors autogravectons i actius
Es detecta degradacioacute de PCE i transformacioacute a compostos menys clorats
A partir dels resultats obtinguts durant les dues fases es dissenyaragrave i es proposaragrave lrsquoexecucioacute drsquoun proceacutes de bioremediacioacute anaerogravebia estimulada aplicant la metodologia establerta
84
Gragravecies
Grup de recerca BioremUAB (teresavicentuabcat)
Valoritzacioacute de biomassa algal mitjanccedilant pretractament enzimagravetic i DA
Digestion time (days)
0 10 20 30 40 50
Meth
ane
yie
ld (
mL C
H4g
VS
)
0
50
100
150
200
250
Time (d) vs Microalgal control
Time (d) vs T control
Time (d) vs Cellulase
Time (d) vs Mix
Mix enzimagravetic Celmiddotlulasa
Biomassa microalgal + Control
Mix enzimagravetic 217 mL CH4g VS
Celmiddotlulasa 203 mL CH4g VS
Microalgues 188 mL CH4g VS
Mix enzimagravetic millora la produccioacute de metagrave
Brou fuacutengic + microalgues Control de brou fuacutengic
Lacasa + microalgues biomassa microalgal Control de lacasa
Brou fuacutengic 210 mL CH4
Lacasa 40 mL CH4
Produccioacute de biogas amb enzims no especiacutefics
Microalgues 38 mL CH4
Produccioacute de biogas amb enzims especiacutefics
Brou fuacutengic millora la produccioacute de metagrave
Projecte de colmiddotlaboracioacute entre el Consorci per a la Gestioacute de Residus del Valles Oriental i el grup de recerca Biorem UAB (2014SGR476) dins del
marc del programa de Doctorats Industrials de la Generalitat de Catalunya
Bioremediacioacute ldquoin siturdquo drsquoaquumliacutefers contaminats per compostos
organoclorats
Projecte de colmiddotlaboracioacute entre Litoclean i el grup de recerca Biorem UAB (2014SGR476) dins del marc del programa de Doctorats
Industrials de la Generalitat de Catalunya
Decloracioacute drsquoorganoclorats mitjanccedilant bacteris dehalorespiradors
1 Tecnologia consolidada amb centenars de casos drsquoaplicacioacute amb egravexit 2 Transformacioacute de productes organoclorats togravexics a innocus 3 Compatible amb altres megravetodes de remediacioacute 4 Disminucioacute del temps de remediacioacute de lrsquoaquumliacutefer i costos associats 5 Tecnologia meacutes econogravemica que tractaments fisico-quiacutemics 6 Potencialment pot eliminar els cloroalcans a concentracions le 0005 mgL 7 Percepcioacute social
PRINCIPALS AVANTATGES BIOREMEDIACIOacute
o Marc del projecte
Aplicacioacute de metodologies de Bioremediacioacute per via anaerogravebia en tres
emplaccedilaments afectats per la presencia de compostos organoclorats Cada un drsquoaquests tres emplaccedilaments constaragrave de les seguumlents fases
bull Fase 1 anagravelisis al laboratori a) Caracteritzacioacute de lrsquoemplaccedilament b) Assaig de laboratori Microcosmos
bull Fase 2 assaig in-situ
o Fase drsquoimplantacioacute A partir dels resultats obtinguts aplicacioacute de metodologia a lrsquoemplaccedilament estudiat per part de Litoclean
PCE TCE cis DCE
Caracteriacutestiques de lrsquoemplaccedilament
bull Emplaccedilament contaminat per un abocament controlat i finit de Percloretilegrave (PCE) en una parcelmiddotla amb activitat industrial
bull Respiren compostos orgagravenics clorats i els transformen a molegravecules menys clorades
bull Anaerobis estrictes bull Es poden trobar als aquumliacutefers contaminats bull El grup Biorem UAB (2014SGR476) disposa de diferents liacutenies de cultius de
bacteris decloradors amb capacitat per detoxificar un ampli ventall drsquoorganoclorats
bull Trueba-Santiso et al 2017 Sci
Total Environ 581-582 pp 640-
648
bull Mortan et al 2017 J Hazard
Mat In press
Dhg Dehalogenimonas
Dhc Dehalococcoides
Dhb Dehalobacterium
Diclorometagrave Agravecid acegravetic Agravecid fogravermic
+ Dhb
C C
H
H
H
H
Etegrave
C C
Cl
H
Cl
H
C C
H
Cl
Cl
H
C C
H
H
H
Cl
cis- i trans- DCE VC
Dhc Dhc
Dhc
C C
Cl
Cl
Cl
H
TCE
C C
C lC l
C l C l
P C E
Dhc
PCE
C
Cl
Cl
C
Cl
Cl
H H C
Cl
Cl
C
Cl
H
H H
1122-TeCA 112-TCA
Dhg Dhg
Abiogravetic
CC
HCl
HCl
HH
12-DCA
Dhg
12-DCA
Bacteris dehalorespiradors
Les poblacions bacterianes
autogravectones poden transformar els
contaminants fins a compostos innocus
Les condicions drsquoaquests aquumliacutefers soacuten adequades per
eliminar els compostos
organoclorats amb bacteris
dehalorespiradors
1 Anagravelisi dels paragravemetres
de camp
Bioestimulacioacute
2 Deteccioacute de lrsquoactivitat
decloradora
Atenuacioacute natural
monitoritzada
Bioaugmentacioacute Fase
2
Pregunta 1a Pregunta 2a
La poblacioacute bacteriana a lrsquoaquumliacutefer
eacutes suficient per completar el proceacutes de descontaminacioacute de forma natural
Pregunta 3a
Fase 1
Cultius anaerobis i anagravelisi de metabogravelits
Mostreig drsquoaigua del pou amb
sediments fins
Preparacioacute dels cultius en cambra
anaerogravebia
Incubacioacute dels cultius en cambra
climatitzada
Anagravelisi de metabogravelits per
cromatografia de gasos Mostres de
laquumliacutefer +
Substrat orgagravenic (candidats per
bioestimulacioacute)
1 Nomeacutes mostra 2 + Metanol i etanol 3 + Producte comercial 4 + Lactat
Concentracioacute de cloroetens
2 Deteccioacute de lrsquoactivitat decloradora
Fase 1
La biodegradacioacute eacutes completa (etegrave)
La bioestimulacioacute eacutes efectiva
La decloracioacute meacutes ragravepida eacutes amb lactat
PCE
TCE
cis- DCE
CV Etegrave
trans- DCE
0
5
10
15
20
25
30
35
0 50 100 150 200
Co
nce
ntr
atio
n (
microM
)
Day
0
2
4
6
8
10
0 50 100 150 200
Day
Mostra aigua nomeacutes (control)
Mostra aigua + etanol metanol
Mostra aigua + producte comercial
Mostra aigua + lactat
Resultats per a un pou
Cultius anaerobis i anagravelisi de metabogravelits
Fase 1
0
5
10
15
20
25
30
35
0 50 100 150 200Day
+ TCE
0
10
20
30
40
50
60
70
0 50 100 150 200
Day
+ TCE
2 Deteccioacute de lrsquoactivitat decloradora
TCE
cis-DCE
trans-DCE
Cloruro de vinilo Etileno
CC
Cl
Cl Cl
Cl
PCE
CC
Cl
H H
Cl
CC
H
ClH
Cl
CC
Cl
H
H
H
CC
H
H H
H
CC
Cl
Cl H
Cl
Deteccioacute i identificacioacute dels bacteris i enzims responsables de la degradacioacute completa
Tegravecniques moleculars (PCR)
Fase 1
Dehalobacter Desulforomonas
Sulfurospirillum Geobacter Desulfitobacterium
Desulfitobacterium
Dehalococcoides
pceA
tceA tceA bvcA
vcrA
2 Deteccioacute de lrsquoactivitat decloradora
Clorur de
vinil
Etegrave
Ma
rca
do
r
C+
Dh
c
Pou
C-
Dh
c
Assaig in situ per BIOESTIMULACIOacute
Fase 2
Injeccioacute i monitoritzacioacute bull Injeccioacute drsquoestimulant segons
conclusions de lrsquoassaig de laboratori (Lactat comercial) en les concentracions de diseny
bull Injeccioacute de traccedilador (fluoresceiumlna)
PCE TCE
cis-DCE
trans-DCE
CV Ethene 0
5
10
15
20
25
30
-1 19 39 59 79
Co
nce
ntr
atio
n (
mg
L)
Day
Chlorinated ethenes Lactate and fermenting products
Well PZ-1
Lactate Pyruvate
Acetate Formate
Potencial Redox
0
1
2
3
4
5
-1 19 39 59 79
Co
nce
ntr
atio
n (
mg
L)
Day
0
500
1000
1500
2000
2500
-1 19 39 59 79Day
0
10000
20000
30000
40000
50000
60000
70000
-1 19 39 59 79Day
-100
0
100
200
300
400
500
-1 19 39 59 79
OR
P (
mV
)
Day
PZ2
82
Chlorinated ethenes Lactate and fermenting products
Well PZ-2
Direct injection of lactate (MW-PZ2) Monitoring Wells PZ2 PZ1 PZ3 MW6 PZ22 PZ6 and ProfA
Conclusions de la Fase 2 (assaig in situ)
Els resultats de la Fase 1 soacuten vagravelids per decidir quin tractament de bioremediacioacute seguir a la Fase 2
El lactat estimula la degradacioacute
bull Augmenta la velocitat de decloracioacute bull Proporciona acetat i hidrogen als bacteris bull Consumeix lrsquooxigen present bull Disminueix el potencial redox
Es confirma la presegravencia de bacteris dehalorespiradors autogravectons i actius
Es detecta degradacioacute de PCE i transformacioacute a compostos menys clorats
A partir dels resultats obtinguts durant les dues fases es dissenyaragrave i es proposaragrave lrsquoexecucioacute drsquoun proceacutes de bioremediacioacute anaerogravebia estimulada aplicant la metodologia establerta
84
Gragravecies
Grup de recerca BioremUAB (teresavicentuabcat)
Projecte de colmiddotlaboracioacute entre el Consorci per a la Gestioacute de Residus del Valles Oriental i el grup de recerca Biorem UAB (2014SGR476) dins del
marc del programa de Doctorats Industrials de la Generalitat de Catalunya
Bioremediacioacute ldquoin siturdquo drsquoaquumliacutefers contaminats per compostos
organoclorats
Projecte de colmiddotlaboracioacute entre Litoclean i el grup de recerca Biorem UAB (2014SGR476) dins del marc del programa de Doctorats
Industrials de la Generalitat de Catalunya
Decloracioacute drsquoorganoclorats mitjanccedilant bacteris dehalorespiradors
1 Tecnologia consolidada amb centenars de casos drsquoaplicacioacute amb egravexit 2 Transformacioacute de productes organoclorats togravexics a innocus 3 Compatible amb altres megravetodes de remediacioacute 4 Disminucioacute del temps de remediacioacute de lrsquoaquumliacutefer i costos associats 5 Tecnologia meacutes econogravemica que tractaments fisico-quiacutemics 6 Potencialment pot eliminar els cloroalcans a concentracions le 0005 mgL 7 Percepcioacute social
PRINCIPALS AVANTATGES BIOREMEDIACIOacute
o Marc del projecte
Aplicacioacute de metodologies de Bioremediacioacute per via anaerogravebia en tres
emplaccedilaments afectats per la presencia de compostos organoclorats Cada un drsquoaquests tres emplaccedilaments constaragrave de les seguumlents fases
bull Fase 1 anagravelisis al laboratori a) Caracteritzacioacute de lrsquoemplaccedilament b) Assaig de laboratori Microcosmos
bull Fase 2 assaig in-situ
o Fase drsquoimplantacioacute A partir dels resultats obtinguts aplicacioacute de metodologia a lrsquoemplaccedilament estudiat per part de Litoclean
PCE TCE cis DCE
Caracteriacutestiques de lrsquoemplaccedilament
bull Emplaccedilament contaminat per un abocament controlat i finit de Percloretilegrave (PCE) en una parcelmiddotla amb activitat industrial
bull Respiren compostos orgagravenics clorats i els transformen a molegravecules menys clorades
bull Anaerobis estrictes bull Es poden trobar als aquumliacutefers contaminats bull El grup Biorem UAB (2014SGR476) disposa de diferents liacutenies de cultius de
bacteris decloradors amb capacitat per detoxificar un ampli ventall drsquoorganoclorats
bull Trueba-Santiso et al 2017 Sci
Total Environ 581-582 pp 640-
648
bull Mortan et al 2017 J Hazard
Mat In press
Dhg Dehalogenimonas
Dhc Dehalococcoides
Dhb Dehalobacterium
Diclorometagrave Agravecid acegravetic Agravecid fogravermic
+ Dhb
C C
H
H
H
H
Etegrave
C C
Cl
H
Cl
H
C C
H
Cl
Cl
H
C C
H
H
H
Cl
cis- i trans- DCE VC
Dhc Dhc
Dhc
C C
Cl
Cl
Cl
H
TCE
C C
C lC l
C l C l
P C E
Dhc
PCE
C
Cl
Cl
C
Cl
Cl
H H C
Cl
Cl
C
Cl
H
H H
1122-TeCA 112-TCA
Dhg Dhg
Abiogravetic
CC
HCl
HCl
HH
12-DCA
Dhg
12-DCA
Bacteris dehalorespiradors
Les poblacions bacterianes
autogravectones poden transformar els
contaminants fins a compostos innocus
Les condicions drsquoaquests aquumliacutefers soacuten adequades per
eliminar els compostos
organoclorats amb bacteris
dehalorespiradors
1 Anagravelisi dels paragravemetres
de camp
Bioestimulacioacute
2 Deteccioacute de lrsquoactivitat
decloradora
Atenuacioacute natural
monitoritzada
Bioaugmentacioacute Fase
2
Pregunta 1a Pregunta 2a
La poblacioacute bacteriana a lrsquoaquumliacutefer
eacutes suficient per completar el proceacutes de descontaminacioacute de forma natural
Pregunta 3a
Fase 1
Cultius anaerobis i anagravelisi de metabogravelits
Mostreig drsquoaigua del pou amb
sediments fins
Preparacioacute dels cultius en cambra
anaerogravebia
Incubacioacute dels cultius en cambra
climatitzada
Anagravelisi de metabogravelits per
cromatografia de gasos Mostres de
laquumliacutefer +
Substrat orgagravenic (candidats per
bioestimulacioacute)
1 Nomeacutes mostra 2 + Metanol i etanol 3 + Producte comercial 4 + Lactat
Concentracioacute de cloroetens
2 Deteccioacute de lrsquoactivitat decloradora
Fase 1
La biodegradacioacute eacutes completa (etegrave)
La bioestimulacioacute eacutes efectiva
La decloracioacute meacutes ragravepida eacutes amb lactat
PCE
TCE
cis- DCE
CV Etegrave
trans- DCE
0
5
10
15
20
25
30
35
0 50 100 150 200
Co
nce
ntr
atio
n (
microM
)
Day
0
2
4
6
8
10
0 50 100 150 200
Day
Mostra aigua nomeacutes (control)
Mostra aigua + etanol metanol
Mostra aigua + producte comercial
Mostra aigua + lactat
Resultats per a un pou
Cultius anaerobis i anagravelisi de metabogravelits
Fase 1
0
5
10
15
20
25
30
35
0 50 100 150 200Day
+ TCE
0
10
20
30
40
50
60
70
0 50 100 150 200
Day
+ TCE
2 Deteccioacute de lrsquoactivitat decloradora
TCE
cis-DCE
trans-DCE
Cloruro de vinilo Etileno
CC
Cl
Cl Cl
Cl
PCE
CC
Cl
H H
Cl
CC
H
ClH
Cl
CC
Cl
H
H
H
CC
H
H H
H
CC
Cl
Cl H
Cl
Deteccioacute i identificacioacute dels bacteris i enzims responsables de la degradacioacute completa
Tegravecniques moleculars (PCR)
Fase 1
Dehalobacter Desulforomonas
Sulfurospirillum Geobacter Desulfitobacterium
Desulfitobacterium
Dehalococcoides
pceA
tceA tceA bvcA
vcrA
2 Deteccioacute de lrsquoactivitat decloradora
Clorur de
vinil
Etegrave
Ma
rca
do
r
C+
Dh
c
Pou
C-
Dh
c
Assaig in situ per BIOESTIMULACIOacute
Fase 2
Injeccioacute i monitoritzacioacute bull Injeccioacute drsquoestimulant segons
conclusions de lrsquoassaig de laboratori (Lactat comercial) en les concentracions de diseny
bull Injeccioacute de traccedilador (fluoresceiumlna)
PCE TCE
cis-DCE
trans-DCE
CV Ethene 0
5
10
15
20
25
30
-1 19 39 59 79
Co
nce
ntr
atio
n (
mg
L)
Day
Chlorinated ethenes Lactate and fermenting products
Well PZ-1
Lactate Pyruvate
Acetate Formate
Potencial Redox
0
1
2
3
4
5
-1 19 39 59 79
Co
nce
ntr
atio
n (
mg
L)
Day
0
500
1000
1500
2000
2500
-1 19 39 59 79Day
0
10000
20000
30000
40000
50000
60000
70000
-1 19 39 59 79Day
-100
0
100
200
300
400
500
-1 19 39 59 79
OR
P (
mV
)
Day
PZ2
82
Chlorinated ethenes Lactate and fermenting products
Well PZ-2
Direct injection of lactate (MW-PZ2) Monitoring Wells PZ2 PZ1 PZ3 MW6 PZ22 PZ6 and ProfA
Conclusions de la Fase 2 (assaig in situ)
Els resultats de la Fase 1 soacuten vagravelids per decidir quin tractament de bioremediacioacute seguir a la Fase 2
El lactat estimula la degradacioacute
bull Augmenta la velocitat de decloracioacute bull Proporciona acetat i hidrogen als bacteris bull Consumeix lrsquooxigen present bull Disminueix el potencial redox
Es confirma la presegravencia de bacteris dehalorespiradors autogravectons i actius
Es detecta degradacioacute de PCE i transformacioacute a compostos menys clorats
A partir dels resultats obtinguts durant les dues fases es dissenyaragrave i es proposaragrave lrsquoexecucioacute drsquoun proceacutes de bioremediacioacute anaerogravebia estimulada aplicant la metodologia establerta
84
Gragravecies
Grup de recerca BioremUAB (teresavicentuabcat)
Bioremediacioacute ldquoin siturdquo drsquoaquumliacutefers contaminats per compostos
organoclorats
Projecte de colmiddotlaboracioacute entre Litoclean i el grup de recerca Biorem UAB (2014SGR476) dins del marc del programa de Doctorats
Industrials de la Generalitat de Catalunya
Decloracioacute drsquoorganoclorats mitjanccedilant bacteris dehalorespiradors
1 Tecnologia consolidada amb centenars de casos drsquoaplicacioacute amb egravexit 2 Transformacioacute de productes organoclorats togravexics a innocus 3 Compatible amb altres megravetodes de remediacioacute 4 Disminucioacute del temps de remediacioacute de lrsquoaquumliacutefer i costos associats 5 Tecnologia meacutes econogravemica que tractaments fisico-quiacutemics 6 Potencialment pot eliminar els cloroalcans a concentracions le 0005 mgL 7 Percepcioacute social
PRINCIPALS AVANTATGES BIOREMEDIACIOacute
o Marc del projecte
Aplicacioacute de metodologies de Bioremediacioacute per via anaerogravebia en tres
emplaccedilaments afectats per la presencia de compostos organoclorats Cada un drsquoaquests tres emplaccedilaments constaragrave de les seguumlents fases
bull Fase 1 anagravelisis al laboratori a) Caracteritzacioacute de lrsquoemplaccedilament b) Assaig de laboratori Microcosmos
bull Fase 2 assaig in-situ
o Fase drsquoimplantacioacute A partir dels resultats obtinguts aplicacioacute de metodologia a lrsquoemplaccedilament estudiat per part de Litoclean
PCE TCE cis DCE
Caracteriacutestiques de lrsquoemplaccedilament
bull Emplaccedilament contaminat per un abocament controlat i finit de Percloretilegrave (PCE) en una parcelmiddotla amb activitat industrial
bull Respiren compostos orgagravenics clorats i els transformen a molegravecules menys clorades
bull Anaerobis estrictes bull Es poden trobar als aquumliacutefers contaminats bull El grup Biorem UAB (2014SGR476) disposa de diferents liacutenies de cultius de
bacteris decloradors amb capacitat per detoxificar un ampli ventall drsquoorganoclorats
bull Trueba-Santiso et al 2017 Sci
Total Environ 581-582 pp 640-
648
bull Mortan et al 2017 J Hazard
Mat In press
Dhg Dehalogenimonas
Dhc Dehalococcoides
Dhb Dehalobacterium
Diclorometagrave Agravecid acegravetic Agravecid fogravermic
+ Dhb
C C
H
H
H
H
Etegrave
C C
Cl
H
Cl
H
C C
H
Cl
Cl
H
C C
H
H
H
Cl
cis- i trans- DCE VC
Dhc Dhc
Dhc
C C
Cl
Cl
Cl
H
TCE
C C
C lC l
C l C l
P C E
Dhc
PCE
C
Cl
Cl
C
Cl
Cl
H H C
Cl
Cl
C
Cl
H
H H
1122-TeCA 112-TCA
Dhg Dhg
Abiogravetic
CC
HCl
HCl
HH
12-DCA
Dhg
12-DCA
Bacteris dehalorespiradors
Les poblacions bacterianes
autogravectones poden transformar els
contaminants fins a compostos innocus
Les condicions drsquoaquests aquumliacutefers soacuten adequades per
eliminar els compostos
organoclorats amb bacteris
dehalorespiradors
1 Anagravelisi dels paragravemetres
de camp
Bioestimulacioacute
2 Deteccioacute de lrsquoactivitat
decloradora
Atenuacioacute natural
monitoritzada
Bioaugmentacioacute Fase
2
Pregunta 1a Pregunta 2a
La poblacioacute bacteriana a lrsquoaquumliacutefer
eacutes suficient per completar el proceacutes de descontaminacioacute de forma natural
Pregunta 3a
Fase 1
Cultius anaerobis i anagravelisi de metabogravelits
Mostreig drsquoaigua del pou amb
sediments fins
Preparacioacute dels cultius en cambra
anaerogravebia
Incubacioacute dels cultius en cambra
climatitzada
Anagravelisi de metabogravelits per
cromatografia de gasos Mostres de
laquumliacutefer +
Substrat orgagravenic (candidats per
bioestimulacioacute)
1 Nomeacutes mostra 2 + Metanol i etanol 3 + Producte comercial 4 + Lactat
Concentracioacute de cloroetens
2 Deteccioacute de lrsquoactivitat decloradora
Fase 1
La biodegradacioacute eacutes completa (etegrave)
La bioestimulacioacute eacutes efectiva
La decloracioacute meacutes ragravepida eacutes amb lactat
PCE
TCE
cis- DCE
CV Etegrave
trans- DCE
0
5
10
15
20
25
30
35
0 50 100 150 200
Co
nce
ntr
atio
n (
microM
)
Day
0
2
4
6
8
10
0 50 100 150 200
Day
Mostra aigua nomeacutes (control)
Mostra aigua + etanol metanol
Mostra aigua + producte comercial
Mostra aigua + lactat
Resultats per a un pou
Cultius anaerobis i anagravelisi de metabogravelits
Fase 1
0
5
10
15
20
25
30
35
0 50 100 150 200Day
+ TCE
0
10
20
30
40
50
60
70
0 50 100 150 200
Day
+ TCE
2 Deteccioacute de lrsquoactivitat decloradora
TCE
cis-DCE
trans-DCE
Cloruro de vinilo Etileno
CC
Cl
Cl Cl
Cl
PCE
CC
Cl
H H
Cl
CC
H
ClH
Cl
CC
Cl
H
H
H
CC
H
H H
H
CC
Cl
Cl H
Cl
Deteccioacute i identificacioacute dels bacteris i enzims responsables de la degradacioacute completa
Tegravecniques moleculars (PCR)
Fase 1
Dehalobacter Desulforomonas
Sulfurospirillum Geobacter Desulfitobacterium
Desulfitobacterium
Dehalococcoides
pceA
tceA tceA bvcA
vcrA
2 Deteccioacute de lrsquoactivitat decloradora
Clorur de
vinil
Etegrave
Ma
rca
do
r
C+
Dh
c
Pou
C-
Dh
c
Assaig in situ per BIOESTIMULACIOacute
Fase 2
Injeccioacute i monitoritzacioacute bull Injeccioacute drsquoestimulant segons
conclusions de lrsquoassaig de laboratori (Lactat comercial) en les concentracions de diseny
bull Injeccioacute de traccedilador (fluoresceiumlna)
PCE TCE
cis-DCE
trans-DCE
CV Ethene 0
5
10
15
20
25
30
-1 19 39 59 79
Co
nce
ntr
atio
n (
mg
L)
Day
Chlorinated ethenes Lactate and fermenting products
Well PZ-1
Lactate Pyruvate
Acetate Formate
Potencial Redox
0
1
2
3
4
5
-1 19 39 59 79
Co
nce
ntr
atio
n (
mg
L)
Day
0
500
1000
1500
2000
2500
-1 19 39 59 79Day
0
10000
20000
30000
40000
50000
60000
70000
-1 19 39 59 79Day
-100
0
100
200
300
400
500
-1 19 39 59 79
OR
P (
mV
)
Day
PZ2
82
Chlorinated ethenes Lactate and fermenting products
Well PZ-2
Direct injection of lactate (MW-PZ2) Monitoring Wells PZ2 PZ1 PZ3 MW6 PZ22 PZ6 and ProfA
Conclusions de la Fase 2 (assaig in situ)
Els resultats de la Fase 1 soacuten vagravelids per decidir quin tractament de bioremediacioacute seguir a la Fase 2
El lactat estimula la degradacioacute
bull Augmenta la velocitat de decloracioacute bull Proporciona acetat i hidrogen als bacteris bull Consumeix lrsquooxigen present bull Disminueix el potencial redox
Es confirma la presegravencia de bacteris dehalorespiradors autogravectons i actius
Es detecta degradacioacute de PCE i transformacioacute a compostos menys clorats
A partir dels resultats obtinguts durant les dues fases es dissenyaragrave i es proposaragrave lrsquoexecucioacute drsquoun proceacutes de bioremediacioacute anaerogravebia estimulada aplicant la metodologia establerta
84
Gragravecies
Grup de recerca BioremUAB (teresavicentuabcat)
1 Tecnologia consolidada amb centenars de casos drsquoaplicacioacute amb egravexit 2 Transformacioacute de productes organoclorats togravexics a innocus 3 Compatible amb altres megravetodes de remediacioacute 4 Disminucioacute del temps de remediacioacute de lrsquoaquumliacutefer i costos associats 5 Tecnologia meacutes econogravemica que tractaments fisico-quiacutemics 6 Potencialment pot eliminar els cloroalcans a concentracions le 0005 mgL 7 Percepcioacute social
PRINCIPALS AVANTATGES BIOREMEDIACIOacute
o Marc del projecte
Aplicacioacute de metodologies de Bioremediacioacute per via anaerogravebia en tres
emplaccedilaments afectats per la presencia de compostos organoclorats Cada un drsquoaquests tres emplaccedilaments constaragrave de les seguumlents fases
bull Fase 1 anagravelisis al laboratori a) Caracteritzacioacute de lrsquoemplaccedilament b) Assaig de laboratori Microcosmos
bull Fase 2 assaig in-situ
o Fase drsquoimplantacioacute A partir dels resultats obtinguts aplicacioacute de metodologia a lrsquoemplaccedilament estudiat per part de Litoclean
PCE TCE cis DCE
Caracteriacutestiques de lrsquoemplaccedilament
bull Emplaccedilament contaminat per un abocament controlat i finit de Percloretilegrave (PCE) en una parcelmiddotla amb activitat industrial
bull Respiren compostos orgagravenics clorats i els transformen a molegravecules menys clorades
bull Anaerobis estrictes bull Es poden trobar als aquumliacutefers contaminats bull El grup Biorem UAB (2014SGR476) disposa de diferents liacutenies de cultius de
bacteris decloradors amb capacitat per detoxificar un ampli ventall drsquoorganoclorats
bull Trueba-Santiso et al 2017 Sci
Total Environ 581-582 pp 640-
648
bull Mortan et al 2017 J Hazard
Mat In press
Dhg Dehalogenimonas
Dhc Dehalococcoides
Dhb Dehalobacterium
Diclorometagrave Agravecid acegravetic Agravecid fogravermic
+ Dhb
C C
H
H
H
H
Etegrave
C C
Cl
H
Cl
H
C C
H
Cl
Cl
H
C C
H
H
H
Cl
cis- i trans- DCE VC
Dhc Dhc
Dhc
C C
Cl
Cl
Cl
H
TCE
C C
C lC l
C l C l
P C E
Dhc
PCE
C
Cl
Cl
C
Cl
Cl
H H C
Cl
Cl
C
Cl
H
H H
1122-TeCA 112-TCA
Dhg Dhg
Abiogravetic
CC
HCl
HCl
HH
12-DCA
Dhg
12-DCA
Bacteris dehalorespiradors
Les poblacions bacterianes
autogravectones poden transformar els
contaminants fins a compostos innocus
Les condicions drsquoaquests aquumliacutefers soacuten adequades per
eliminar els compostos
organoclorats amb bacteris
dehalorespiradors
1 Anagravelisi dels paragravemetres
de camp
Bioestimulacioacute
2 Deteccioacute de lrsquoactivitat
decloradora
Atenuacioacute natural
monitoritzada
Bioaugmentacioacute Fase
2
Pregunta 1a Pregunta 2a
La poblacioacute bacteriana a lrsquoaquumliacutefer
eacutes suficient per completar el proceacutes de descontaminacioacute de forma natural
Pregunta 3a
Fase 1
Cultius anaerobis i anagravelisi de metabogravelits
Mostreig drsquoaigua del pou amb
sediments fins
Preparacioacute dels cultius en cambra
anaerogravebia
Incubacioacute dels cultius en cambra
climatitzada
Anagravelisi de metabogravelits per
cromatografia de gasos Mostres de
laquumliacutefer +
Substrat orgagravenic (candidats per
bioestimulacioacute)
1 Nomeacutes mostra 2 + Metanol i etanol 3 + Producte comercial 4 + Lactat
Concentracioacute de cloroetens
2 Deteccioacute de lrsquoactivitat decloradora
Fase 1
La biodegradacioacute eacutes completa (etegrave)
La bioestimulacioacute eacutes efectiva
La decloracioacute meacutes ragravepida eacutes amb lactat
PCE
TCE
cis- DCE
CV Etegrave
trans- DCE
0
5
10
15
20
25
30
35
0 50 100 150 200
Co
nce
ntr
atio
n (
microM
)
Day
0
2
4
6
8
10
0 50 100 150 200
Day
Mostra aigua nomeacutes (control)
Mostra aigua + etanol metanol
Mostra aigua + producte comercial
Mostra aigua + lactat
Resultats per a un pou
Cultius anaerobis i anagravelisi de metabogravelits
Fase 1
0
5
10
15
20
25
30
35
0 50 100 150 200Day
+ TCE
0
10
20
30
40
50
60
70
0 50 100 150 200
Day
+ TCE
2 Deteccioacute de lrsquoactivitat decloradora
TCE
cis-DCE
trans-DCE
Cloruro de vinilo Etileno
CC
Cl
Cl Cl
Cl
PCE
CC
Cl
H H
Cl
CC
H
ClH
Cl
CC
Cl
H
H
H
CC
H
H H
H
CC
Cl
Cl H
Cl
Deteccioacute i identificacioacute dels bacteris i enzims responsables de la degradacioacute completa
Tegravecniques moleculars (PCR)
Fase 1
Dehalobacter Desulforomonas
Sulfurospirillum Geobacter Desulfitobacterium
Desulfitobacterium
Dehalococcoides
pceA
tceA tceA bvcA
vcrA
2 Deteccioacute de lrsquoactivitat decloradora
Clorur de
vinil
Etegrave
Ma
rca
do
r
C+
Dh
c
Pou
C-
Dh
c
Assaig in situ per BIOESTIMULACIOacute
Fase 2
Injeccioacute i monitoritzacioacute bull Injeccioacute drsquoestimulant segons
conclusions de lrsquoassaig de laboratori (Lactat comercial) en les concentracions de diseny
bull Injeccioacute de traccedilador (fluoresceiumlna)
PCE TCE
cis-DCE
trans-DCE
CV Ethene 0
5
10
15
20
25
30
-1 19 39 59 79
Co
nce
ntr
atio
n (
mg
L)
Day
Chlorinated ethenes Lactate and fermenting products
Well PZ-1
Lactate Pyruvate
Acetate Formate
Potencial Redox
0
1
2
3
4
5
-1 19 39 59 79
Co
nce
ntr
atio
n (
mg
L)
Day
0
500
1000
1500
2000
2500
-1 19 39 59 79Day
0
10000
20000
30000
40000
50000
60000
70000
-1 19 39 59 79Day
-100
0
100
200
300
400
500
-1 19 39 59 79
OR
P (
mV
)
Day
PZ2
82
Chlorinated ethenes Lactate and fermenting products
Well PZ-2
Direct injection of lactate (MW-PZ2) Monitoring Wells PZ2 PZ1 PZ3 MW6 PZ22 PZ6 and ProfA
Conclusions de la Fase 2 (assaig in situ)
Els resultats de la Fase 1 soacuten vagravelids per decidir quin tractament de bioremediacioacute seguir a la Fase 2
El lactat estimula la degradacioacute
bull Augmenta la velocitat de decloracioacute bull Proporciona acetat i hidrogen als bacteris bull Consumeix lrsquooxigen present bull Disminueix el potencial redox
Es confirma la presegravencia de bacteris dehalorespiradors autogravectons i actius
Es detecta degradacioacute de PCE i transformacioacute a compostos menys clorats
A partir dels resultats obtinguts durant les dues fases es dissenyaragrave i es proposaragrave lrsquoexecucioacute drsquoun proceacutes de bioremediacioacute anaerogravebia estimulada aplicant la metodologia establerta
84
Gragravecies
Grup de recerca BioremUAB (teresavicentuabcat)
PCE TCE cis DCE
Caracteriacutestiques de lrsquoemplaccedilament
bull Emplaccedilament contaminat per un abocament controlat i finit de Percloretilegrave (PCE) en una parcelmiddotla amb activitat industrial
bull Respiren compostos orgagravenics clorats i els transformen a molegravecules menys clorades
bull Anaerobis estrictes bull Es poden trobar als aquumliacutefers contaminats bull El grup Biorem UAB (2014SGR476) disposa de diferents liacutenies de cultius de
bacteris decloradors amb capacitat per detoxificar un ampli ventall drsquoorganoclorats
bull Trueba-Santiso et al 2017 Sci
Total Environ 581-582 pp 640-
648
bull Mortan et al 2017 J Hazard
Mat In press
Dhg Dehalogenimonas
Dhc Dehalococcoides
Dhb Dehalobacterium
Diclorometagrave Agravecid acegravetic Agravecid fogravermic
+ Dhb
C C
H
H
H
H
Etegrave
C C
Cl
H
Cl
H
C C
H
Cl
Cl
H
C C
H
H
H
Cl
cis- i trans- DCE VC
Dhc Dhc
Dhc
C C
Cl
Cl
Cl
H
TCE
C C
C lC l
C l C l
P C E
Dhc
PCE
C
Cl
Cl
C
Cl
Cl
H H C
Cl
Cl
C
Cl
H
H H
1122-TeCA 112-TCA
Dhg Dhg
Abiogravetic
CC
HCl
HCl
HH
12-DCA
Dhg
12-DCA
Bacteris dehalorespiradors
Les poblacions bacterianes
autogravectones poden transformar els
contaminants fins a compostos innocus
Les condicions drsquoaquests aquumliacutefers soacuten adequades per
eliminar els compostos
organoclorats amb bacteris
dehalorespiradors
1 Anagravelisi dels paragravemetres
de camp
Bioestimulacioacute
2 Deteccioacute de lrsquoactivitat
decloradora
Atenuacioacute natural
monitoritzada
Bioaugmentacioacute Fase
2
Pregunta 1a Pregunta 2a
La poblacioacute bacteriana a lrsquoaquumliacutefer
eacutes suficient per completar el proceacutes de descontaminacioacute de forma natural
Pregunta 3a
Fase 1
Cultius anaerobis i anagravelisi de metabogravelits
Mostreig drsquoaigua del pou amb
sediments fins
Preparacioacute dels cultius en cambra
anaerogravebia
Incubacioacute dels cultius en cambra
climatitzada
Anagravelisi de metabogravelits per
cromatografia de gasos Mostres de
laquumliacutefer +
Substrat orgagravenic (candidats per
bioestimulacioacute)
1 Nomeacutes mostra 2 + Metanol i etanol 3 + Producte comercial 4 + Lactat
Concentracioacute de cloroetens
2 Deteccioacute de lrsquoactivitat decloradora
Fase 1
La biodegradacioacute eacutes completa (etegrave)
La bioestimulacioacute eacutes efectiva
La decloracioacute meacutes ragravepida eacutes amb lactat
PCE
TCE
cis- DCE
CV Etegrave
trans- DCE
0
5
10
15
20
25
30
35
0 50 100 150 200
Co
nce
ntr
atio
n (
microM
)
Day
0
2
4
6
8
10
0 50 100 150 200
Day
Mostra aigua nomeacutes (control)
Mostra aigua + etanol metanol
Mostra aigua + producte comercial
Mostra aigua + lactat
Resultats per a un pou
Cultius anaerobis i anagravelisi de metabogravelits
Fase 1
0
5
10
15
20
25
30
35
0 50 100 150 200Day
+ TCE
0
10
20
30
40
50
60
70
0 50 100 150 200
Day
+ TCE
2 Deteccioacute de lrsquoactivitat decloradora
TCE
cis-DCE
trans-DCE
Cloruro de vinilo Etileno
CC
Cl
Cl Cl
Cl
PCE
CC
Cl
H H
Cl
CC
H
ClH
Cl
CC
Cl
H
H
H
CC
H
H H
H
CC
Cl
Cl H
Cl
Deteccioacute i identificacioacute dels bacteris i enzims responsables de la degradacioacute completa
Tegravecniques moleculars (PCR)
Fase 1
Dehalobacter Desulforomonas
Sulfurospirillum Geobacter Desulfitobacterium
Desulfitobacterium
Dehalococcoides
pceA
tceA tceA bvcA
vcrA
2 Deteccioacute de lrsquoactivitat decloradora
Clorur de
vinil
Etegrave
Ma
rca
do
r
C+
Dh
c
Pou
C-
Dh
c
Assaig in situ per BIOESTIMULACIOacute
Fase 2
Injeccioacute i monitoritzacioacute bull Injeccioacute drsquoestimulant segons
conclusions de lrsquoassaig de laboratori (Lactat comercial) en les concentracions de diseny
bull Injeccioacute de traccedilador (fluoresceiumlna)
PCE TCE
cis-DCE
trans-DCE
CV Ethene 0
5
10
15
20
25
30
-1 19 39 59 79
Co
nce
ntr
atio
n (
mg
L)
Day
Chlorinated ethenes Lactate and fermenting products
Well PZ-1
Lactate Pyruvate
Acetate Formate
Potencial Redox
0
1
2
3
4
5
-1 19 39 59 79
Co
nce
ntr
atio
n (
mg
L)
Day
0
500
1000
1500
2000
2500
-1 19 39 59 79Day
0
10000
20000
30000
40000
50000
60000
70000
-1 19 39 59 79Day
-100
0
100
200
300
400
500
-1 19 39 59 79
OR
P (
mV
)
Day
PZ2
82
Chlorinated ethenes Lactate and fermenting products
Well PZ-2
Direct injection of lactate (MW-PZ2) Monitoring Wells PZ2 PZ1 PZ3 MW6 PZ22 PZ6 and ProfA
Conclusions de la Fase 2 (assaig in situ)
Els resultats de la Fase 1 soacuten vagravelids per decidir quin tractament de bioremediacioacute seguir a la Fase 2
El lactat estimula la degradacioacute
bull Augmenta la velocitat de decloracioacute bull Proporciona acetat i hidrogen als bacteris bull Consumeix lrsquooxigen present bull Disminueix el potencial redox
Es confirma la presegravencia de bacteris dehalorespiradors autogravectons i actius
Es detecta degradacioacute de PCE i transformacioacute a compostos menys clorats
A partir dels resultats obtinguts durant les dues fases es dissenyaragrave i es proposaragrave lrsquoexecucioacute drsquoun proceacutes de bioremediacioacute anaerogravebia estimulada aplicant la metodologia establerta
84
Gragravecies
Grup de recerca BioremUAB (teresavicentuabcat)
bull Respiren compostos orgagravenics clorats i els transformen a molegravecules menys clorades
bull Anaerobis estrictes bull Es poden trobar als aquumliacutefers contaminats bull El grup Biorem UAB (2014SGR476) disposa de diferents liacutenies de cultius de
bacteris decloradors amb capacitat per detoxificar un ampli ventall drsquoorganoclorats
bull Trueba-Santiso et al 2017 Sci
Total Environ 581-582 pp 640-
648
bull Mortan et al 2017 J Hazard
Mat In press
Dhg Dehalogenimonas
Dhc Dehalococcoides
Dhb Dehalobacterium
Diclorometagrave Agravecid acegravetic Agravecid fogravermic
+ Dhb
C C
H
H
H
H
Etegrave
C C
Cl
H
Cl
H
C C
H
Cl
Cl
H
C C
H
H
H
Cl
cis- i trans- DCE VC
Dhc Dhc
Dhc
C C
Cl
Cl
Cl
H
TCE
C C
C lC l
C l C l
P C E
Dhc
PCE
C
Cl
Cl
C
Cl
Cl
H H C
Cl
Cl
C
Cl
H
H H
1122-TeCA 112-TCA
Dhg Dhg
Abiogravetic
CC
HCl
HCl
HH
12-DCA
Dhg
12-DCA
Bacteris dehalorespiradors
Les poblacions bacterianes
autogravectones poden transformar els
contaminants fins a compostos innocus
Les condicions drsquoaquests aquumliacutefers soacuten adequades per
eliminar els compostos
organoclorats amb bacteris
dehalorespiradors
1 Anagravelisi dels paragravemetres
de camp
Bioestimulacioacute
2 Deteccioacute de lrsquoactivitat
decloradora
Atenuacioacute natural
monitoritzada
Bioaugmentacioacute Fase
2
Pregunta 1a Pregunta 2a
La poblacioacute bacteriana a lrsquoaquumliacutefer
eacutes suficient per completar el proceacutes de descontaminacioacute de forma natural
Pregunta 3a
Fase 1
Cultius anaerobis i anagravelisi de metabogravelits
Mostreig drsquoaigua del pou amb
sediments fins
Preparacioacute dels cultius en cambra
anaerogravebia
Incubacioacute dels cultius en cambra
climatitzada
Anagravelisi de metabogravelits per
cromatografia de gasos Mostres de
laquumliacutefer +
Substrat orgagravenic (candidats per
bioestimulacioacute)
1 Nomeacutes mostra 2 + Metanol i etanol 3 + Producte comercial 4 + Lactat
Concentracioacute de cloroetens
2 Deteccioacute de lrsquoactivitat decloradora
Fase 1
La biodegradacioacute eacutes completa (etegrave)
La bioestimulacioacute eacutes efectiva
La decloracioacute meacutes ragravepida eacutes amb lactat
PCE
TCE
cis- DCE
CV Etegrave
trans- DCE
0
5
10
15
20
25
30
35
0 50 100 150 200
Co
nce
ntr
atio
n (
microM
)
Day
0
2
4
6
8
10
0 50 100 150 200
Day
Mostra aigua nomeacutes (control)
Mostra aigua + etanol metanol
Mostra aigua + producte comercial
Mostra aigua + lactat
Resultats per a un pou
Cultius anaerobis i anagravelisi de metabogravelits
Fase 1
0
5
10
15
20
25
30
35
0 50 100 150 200Day
+ TCE
0
10
20
30
40
50
60
70
0 50 100 150 200
Day
+ TCE
2 Deteccioacute de lrsquoactivitat decloradora
TCE
cis-DCE
trans-DCE
Cloruro de vinilo Etileno
CC
Cl
Cl Cl
Cl
PCE
CC
Cl
H H
Cl
CC
H
ClH
Cl
CC
Cl
H
H
H
CC
H
H H
H
CC
Cl
Cl H
Cl
Deteccioacute i identificacioacute dels bacteris i enzims responsables de la degradacioacute completa
Tegravecniques moleculars (PCR)
Fase 1
Dehalobacter Desulforomonas
Sulfurospirillum Geobacter Desulfitobacterium
Desulfitobacterium
Dehalococcoides
pceA
tceA tceA bvcA
vcrA
2 Deteccioacute de lrsquoactivitat decloradora
Clorur de
vinil
Etegrave
Ma
rca
do
r
C+
Dh
c
Pou
C-
Dh
c
Assaig in situ per BIOESTIMULACIOacute
Fase 2
Injeccioacute i monitoritzacioacute bull Injeccioacute drsquoestimulant segons
conclusions de lrsquoassaig de laboratori (Lactat comercial) en les concentracions de diseny
bull Injeccioacute de traccedilador (fluoresceiumlna)
PCE TCE
cis-DCE
trans-DCE
CV Ethene 0
5
10
15
20
25
30
-1 19 39 59 79
Co
nce
ntr
atio
n (
mg
L)
Day
Chlorinated ethenes Lactate and fermenting products
Well PZ-1
Lactate Pyruvate
Acetate Formate
Potencial Redox
0
1
2
3
4
5
-1 19 39 59 79
Co
nce
ntr
atio
n (
mg
L)
Day
0
500
1000
1500
2000
2500
-1 19 39 59 79Day
0
10000
20000
30000
40000
50000
60000
70000
-1 19 39 59 79Day
-100
0
100
200
300
400
500
-1 19 39 59 79
OR
P (
mV
)
Day
PZ2
82
Chlorinated ethenes Lactate and fermenting products
Well PZ-2
Direct injection of lactate (MW-PZ2) Monitoring Wells PZ2 PZ1 PZ3 MW6 PZ22 PZ6 and ProfA
Conclusions de la Fase 2 (assaig in situ)
Els resultats de la Fase 1 soacuten vagravelids per decidir quin tractament de bioremediacioacute seguir a la Fase 2
El lactat estimula la degradacioacute
bull Augmenta la velocitat de decloracioacute bull Proporciona acetat i hidrogen als bacteris bull Consumeix lrsquooxigen present bull Disminueix el potencial redox
Es confirma la presegravencia de bacteris dehalorespiradors autogravectons i actius
Es detecta degradacioacute de PCE i transformacioacute a compostos menys clorats
A partir dels resultats obtinguts durant les dues fases es dissenyaragrave i es proposaragrave lrsquoexecucioacute drsquoun proceacutes de bioremediacioacute anaerogravebia estimulada aplicant la metodologia establerta
84
Gragravecies
Grup de recerca BioremUAB (teresavicentuabcat)
Les poblacions bacterianes
autogravectones poden transformar els
contaminants fins a compostos innocus
Les condicions drsquoaquests aquumliacutefers soacuten adequades per
eliminar els compostos
organoclorats amb bacteris
dehalorespiradors
1 Anagravelisi dels paragravemetres
de camp
Bioestimulacioacute
2 Deteccioacute de lrsquoactivitat
decloradora
Atenuacioacute natural
monitoritzada
Bioaugmentacioacute Fase
2
Pregunta 1a Pregunta 2a
La poblacioacute bacteriana a lrsquoaquumliacutefer
eacutes suficient per completar el proceacutes de descontaminacioacute de forma natural
Pregunta 3a
Fase 1
Cultius anaerobis i anagravelisi de metabogravelits
Mostreig drsquoaigua del pou amb
sediments fins
Preparacioacute dels cultius en cambra
anaerogravebia
Incubacioacute dels cultius en cambra
climatitzada
Anagravelisi de metabogravelits per
cromatografia de gasos Mostres de
laquumliacutefer +
Substrat orgagravenic (candidats per
bioestimulacioacute)
1 Nomeacutes mostra 2 + Metanol i etanol 3 + Producte comercial 4 + Lactat
Concentracioacute de cloroetens
2 Deteccioacute de lrsquoactivitat decloradora
Fase 1
La biodegradacioacute eacutes completa (etegrave)
La bioestimulacioacute eacutes efectiva
La decloracioacute meacutes ragravepida eacutes amb lactat
PCE
TCE
cis- DCE
CV Etegrave
trans- DCE
0
5
10
15
20
25
30
35
0 50 100 150 200
Co
nce
ntr
atio
n (
microM
)
Day
0
2
4
6
8
10
0 50 100 150 200
Day
Mostra aigua nomeacutes (control)
Mostra aigua + etanol metanol
Mostra aigua + producte comercial
Mostra aigua + lactat
Resultats per a un pou
Cultius anaerobis i anagravelisi de metabogravelits
Fase 1
0
5
10
15
20
25
30
35
0 50 100 150 200Day
+ TCE
0
10
20
30
40
50
60
70
0 50 100 150 200
Day
+ TCE
2 Deteccioacute de lrsquoactivitat decloradora
TCE
cis-DCE
trans-DCE
Cloruro de vinilo Etileno
CC
Cl
Cl Cl
Cl
PCE
CC
Cl
H H
Cl
CC
H
ClH
Cl
CC
Cl
H
H
H
CC
H
H H
H
CC
Cl
Cl H
Cl
Deteccioacute i identificacioacute dels bacteris i enzims responsables de la degradacioacute completa
Tegravecniques moleculars (PCR)
Fase 1
Dehalobacter Desulforomonas
Sulfurospirillum Geobacter Desulfitobacterium
Desulfitobacterium
Dehalococcoides
pceA
tceA tceA bvcA
vcrA
2 Deteccioacute de lrsquoactivitat decloradora
Clorur de
vinil
Etegrave
Ma
rca
do
r
C+
Dh
c
Pou
C-
Dh
c
Assaig in situ per BIOESTIMULACIOacute
Fase 2
Injeccioacute i monitoritzacioacute bull Injeccioacute drsquoestimulant segons
conclusions de lrsquoassaig de laboratori (Lactat comercial) en les concentracions de diseny
bull Injeccioacute de traccedilador (fluoresceiumlna)
PCE TCE
cis-DCE
trans-DCE
CV Ethene 0
5
10
15
20
25
30
-1 19 39 59 79
Co
nce
ntr
atio
n (
mg
L)
Day
Chlorinated ethenes Lactate and fermenting products
Well PZ-1
Lactate Pyruvate
Acetate Formate
Potencial Redox
0
1
2
3
4
5
-1 19 39 59 79
Co
nce
ntr
atio
n (
mg
L)
Day
0
500
1000
1500
2000
2500
-1 19 39 59 79Day
0
10000
20000
30000
40000
50000
60000
70000
-1 19 39 59 79Day
-100
0
100
200
300
400
500
-1 19 39 59 79
OR
P (
mV
)
Day
PZ2
82
Chlorinated ethenes Lactate and fermenting products
Well PZ-2
Direct injection of lactate (MW-PZ2) Monitoring Wells PZ2 PZ1 PZ3 MW6 PZ22 PZ6 and ProfA
Conclusions de la Fase 2 (assaig in situ)
Els resultats de la Fase 1 soacuten vagravelids per decidir quin tractament de bioremediacioacute seguir a la Fase 2
El lactat estimula la degradacioacute
bull Augmenta la velocitat de decloracioacute bull Proporciona acetat i hidrogen als bacteris bull Consumeix lrsquooxigen present bull Disminueix el potencial redox
Es confirma la presegravencia de bacteris dehalorespiradors autogravectons i actius
Es detecta degradacioacute de PCE i transformacioacute a compostos menys clorats
A partir dels resultats obtinguts durant les dues fases es dissenyaragrave i es proposaragrave lrsquoexecucioacute drsquoun proceacutes de bioremediacioacute anaerogravebia estimulada aplicant la metodologia establerta
84
Gragravecies
Grup de recerca BioremUAB (teresavicentuabcat)
Cultius anaerobis i anagravelisi de metabogravelits
Mostreig drsquoaigua del pou amb
sediments fins
Preparacioacute dels cultius en cambra
anaerogravebia
Incubacioacute dels cultius en cambra
climatitzada
Anagravelisi de metabogravelits per
cromatografia de gasos Mostres de
laquumliacutefer +
Substrat orgagravenic (candidats per
bioestimulacioacute)
1 Nomeacutes mostra 2 + Metanol i etanol 3 + Producte comercial 4 + Lactat
Concentracioacute de cloroetens
2 Deteccioacute de lrsquoactivitat decloradora
Fase 1
La biodegradacioacute eacutes completa (etegrave)
La bioestimulacioacute eacutes efectiva
La decloracioacute meacutes ragravepida eacutes amb lactat
PCE
TCE
cis- DCE
CV Etegrave
trans- DCE
0
5
10
15
20
25
30
35
0 50 100 150 200
Co
nce
ntr
atio
n (
microM
)
Day
0
2
4
6
8
10
0 50 100 150 200
Day
Mostra aigua nomeacutes (control)
Mostra aigua + etanol metanol
Mostra aigua + producte comercial
Mostra aigua + lactat
Resultats per a un pou
Cultius anaerobis i anagravelisi de metabogravelits
Fase 1
0
5
10
15
20
25
30
35
0 50 100 150 200Day
+ TCE
0
10
20
30
40
50
60
70
0 50 100 150 200
Day
+ TCE
2 Deteccioacute de lrsquoactivitat decloradora
TCE
cis-DCE
trans-DCE
Cloruro de vinilo Etileno
CC
Cl
Cl Cl
Cl
PCE
CC
Cl
H H
Cl
CC
H
ClH
Cl
CC
Cl
H
H
H
CC
H
H H
H
CC
Cl
Cl H
Cl
Deteccioacute i identificacioacute dels bacteris i enzims responsables de la degradacioacute completa
Tegravecniques moleculars (PCR)
Fase 1
Dehalobacter Desulforomonas
Sulfurospirillum Geobacter Desulfitobacterium
Desulfitobacterium
Dehalococcoides
pceA
tceA tceA bvcA
vcrA
2 Deteccioacute de lrsquoactivitat decloradora
Clorur de
vinil
Etegrave
Ma
rca
do
r
C+
Dh
c
Pou
C-
Dh
c
Assaig in situ per BIOESTIMULACIOacute
Fase 2
Injeccioacute i monitoritzacioacute bull Injeccioacute drsquoestimulant segons
conclusions de lrsquoassaig de laboratori (Lactat comercial) en les concentracions de diseny
bull Injeccioacute de traccedilador (fluoresceiumlna)
PCE TCE
cis-DCE
trans-DCE
CV Ethene 0
5
10
15
20
25
30
-1 19 39 59 79
Co
nce
ntr
atio
n (
mg
L)
Day
Chlorinated ethenes Lactate and fermenting products
Well PZ-1
Lactate Pyruvate
Acetate Formate
Potencial Redox
0
1
2
3
4
5
-1 19 39 59 79
Co
nce
ntr
atio
n (
mg
L)
Day
0
500
1000
1500
2000
2500
-1 19 39 59 79Day
0
10000
20000
30000
40000
50000
60000
70000
-1 19 39 59 79Day
-100
0
100
200
300
400
500
-1 19 39 59 79
OR
P (
mV
)
Day
PZ2
82
Chlorinated ethenes Lactate and fermenting products
Well PZ-2
Direct injection of lactate (MW-PZ2) Monitoring Wells PZ2 PZ1 PZ3 MW6 PZ22 PZ6 and ProfA
Conclusions de la Fase 2 (assaig in situ)
Els resultats de la Fase 1 soacuten vagravelids per decidir quin tractament de bioremediacioacute seguir a la Fase 2
El lactat estimula la degradacioacute
bull Augmenta la velocitat de decloracioacute bull Proporciona acetat i hidrogen als bacteris bull Consumeix lrsquooxigen present bull Disminueix el potencial redox
Es confirma la presegravencia de bacteris dehalorespiradors autogravectons i actius
Es detecta degradacioacute de PCE i transformacioacute a compostos menys clorats
A partir dels resultats obtinguts durant les dues fases es dissenyaragrave i es proposaragrave lrsquoexecucioacute drsquoun proceacutes de bioremediacioacute anaerogravebia estimulada aplicant la metodologia establerta
84
Gragravecies
Grup de recerca BioremUAB (teresavicentuabcat)
La biodegradacioacute eacutes completa (etegrave)
La bioestimulacioacute eacutes efectiva
La decloracioacute meacutes ragravepida eacutes amb lactat
PCE
TCE
cis- DCE
CV Etegrave
trans- DCE
0
5
10
15
20
25
30
35
0 50 100 150 200
Co
nce
ntr
atio
n (
microM
)
Day
0
2
4
6
8
10
0 50 100 150 200
Day
Mostra aigua nomeacutes (control)
Mostra aigua + etanol metanol
Mostra aigua + producte comercial
Mostra aigua + lactat
Resultats per a un pou
Cultius anaerobis i anagravelisi de metabogravelits
Fase 1
0
5
10
15
20
25
30
35
0 50 100 150 200Day
+ TCE
0
10
20
30
40
50
60
70
0 50 100 150 200
Day
+ TCE
2 Deteccioacute de lrsquoactivitat decloradora
TCE
cis-DCE
trans-DCE
Cloruro de vinilo Etileno
CC
Cl
Cl Cl
Cl
PCE
CC
Cl
H H
Cl
CC
H
ClH
Cl
CC
Cl
H
H
H
CC
H
H H
H
CC
Cl
Cl H
Cl
Deteccioacute i identificacioacute dels bacteris i enzims responsables de la degradacioacute completa
Tegravecniques moleculars (PCR)
Fase 1
Dehalobacter Desulforomonas
Sulfurospirillum Geobacter Desulfitobacterium
Desulfitobacterium
Dehalococcoides
pceA
tceA tceA bvcA
vcrA
2 Deteccioacute de lrsquoactivitat decloradora
Clorur de
vinil
Etegrave
Ma
rca
do
r
C+
Dh
c
Pou
C-
Dh
c
Assaig in situ per BIOESTIMULACIOacute
Fase 2
Injeccioacute i monitoritzacioacute bull Injeccioacute drsquoestimulant segons
conclusions de lrsquoassaig de laboratori (Lactat comercial) en les concentracions de diseny
bull Injeccioacute de traccedilador (fluoresceiumlna)
PCE TCE
cis-DCE
trans-DCE
CV Ethene 0
5
10
15
20
25
30
-1 19 39 59 79
Co
nce
ntr
atio
n (
mg
L)
Day
Chlorinated ethenes Lactate and fermenting products
Well PZ-1
Lactate Pyruvate
Acetate Formate
Potencial Redox
0
1
2
3
4
5
-1 19 39 59 79
Co
nce
ntr
atio
n (
mg
L)
Day
0
500
1000
1500
2000
2500
-1 19 39 59 79Day
0
10000
20000
30000
40000
50000
60000
70000
-1 19 39 59 79Day
-100
0
100
200
300
400
500
-1 19 39 59 79
OR
P (
mV
)
Day
PZ2
82
Chlorinated ethenes Lactate and fermenting products
Well PZ-2
Direct injection of lactate (MW-PZ2) Monitoring Wells PZ2 PZ1 PZ3 MW6 PZ22 PZ6 and ProfA
Conclusions de la Fase 2 (assaig in situ)
Els resultats de la Fase 1 soacuten vagravelids per decidir quin tractament de bioremediacioacute seguir a la Fase 2
El lactat estimula la degradacioacute
bull Augmenta la velocitat de decloracioacute bull Proporciona acetat i hidrogen als bacteris bull Consumeix lrsquooxigen present bull Disminueix el potencial redox
Es confirma la presegravencia de bacteris dehalorespiradors autogravectons i actius
Es detecta degradacioacute de PCE i transformacioacute a compostos menys clorats
A partir dels resultats obtinguts durant les dues fases es dissenyaragrave i es proposaragrave lrsquoexecucioacute drsquoun proceacutes de bioremediacioacute anaerogravebia estimulada aplicant la metodologia establerta
84
Gragravecies
Grup de recerca BioremUAB (teresavicentuabcat)
TCE
cis-DCE
trans-DCE
Cloruro de vinilo Etileno
CC
Cl
Cl Cl
Cl
PCE
CC
Cl
H H
Cl
CC
H
ClH
Cl
CC
Cl
H
H
H
CC
H
H H
H
CC
Cl
Cl H
Cl
Deteccioacute i identificacioacute dels bacteris i enzims responsables de la degradacioacute completa
Tegravecniques moleculars (PCR)
Fase 1
Dehalobacter Desulforomonas
Sulfurospirillum Geobacter Desulfitobacterium
Desulfitobacterium
Dehalococcoides
pceA
tceA tceA bvcA
vcrA
2 Deteccioacute de lrsquoactivitat decloradora
Clorur de
vinil
Etegrave
Ma
rca
do
r
C+
Dh
c
Pou
C-
Dh
c
Assaig in situ per BIOESTIMULACIOacute
Fase 2
Injeccioacute i monitoritzacioacute bull Injeccioacute drsquoestimulant segons
conclusions de lrsquoassaig de laboratori (Lactat comercial) en les concentracions de diseny
bull Injeccioacute de traccedilador (fluoresceiumlna)
PCE TCE
cis-DCE
trans-DCE
CV Ethene 0
5
10
15
20
25
30
-1 19 39 59 79
Co
nce
ntr
atio
n (
mg
L)
Day
Chlorinated ethenes Lactate and fermenting products
Well PZ-1
Lactate Pyruvate
Acetate Formate
Potencial Redox
0
1
2
3
4
5
-1 19 39 59 79
Co
nce
ntr
atio
n (
mg
L)
Day
0
500
1000
1500
2000
2500
-1 19 39 59 79Day
0
10000
20000
30000
40000
50000
60000
70000
-1 19 39 59 79Day
-100
0
100
200
300
400
500
-1 19 39 59 79
OR
P (
mV
)
Day
PZ2
82
Chlorinated ethenes Lactate and fermenting products
Well PZ-2
Direct injection of lactate (MW-PZ2) Monitoring Wells PZ2 PZ1 PZ3 MW6 PZ22 PZ6 and ProfA
Conclusions de la Fase 2 (assaig in situ)
Els resultats de la Fase 1 soacuten vagravelids per decidir quin tractament de bioremediacioacute seguir a la Fase 2
El lactat estimula la degradacioacute
bull Augmenta la velocitat de decloracioacute bull Proporciona acetat i hidrogen als bacteris bull Consumeix lrsquooxigen present bull Disminueix el potencial redox
Es confirma la presegravencia de bacteris dehalorespiradors autogravectons i actius
Es detecta degradacioacute de PCE i transformacioacute a compostos menys clorats
A partir dels resultats obtinguts durant les dues fases es dissenyaragrave i es proposaragrave lrsquoexecucioacute drsquoun proceacutes de bioremediacioacute anaerogravebia estimulada aplicant la metodologia establerta
84
Gragravecies
Grup de recerca BioremUAB (teresavicentuabcat)
Assaig in situ per BIOESTIMULACIOacute
Fase 2
Injeccioacute i monitoritzacioacute bull Injeccioacute drsquoestimulant segons
conclusions de lrsquoassaig de laboratori (Lactat comercial) en les concentracions de diseny
bull Injeccioacute de traccedilador (fluoresceiumlna)
PCE TCE
cis-DCE
trans-DCE
CV Ethene 0
5
10
15
20
25
30
-1 19 39 59 79
Co
nce
ntr
atio
n (
mg
L)
Day
Chlorinated ethenes Lactate and fermenting products
Well PZ-1
Lactate Pyruvate
Acetate Formate
Potencial Redox
0
1
2
3
4
5
-1 19 39 59 79
Co
nce
ntr
atio
n (
mg
L)
Day
0
500
1000
1500
2000
2500
-1 19 39 59 79Day
0
10000
20000
30000
40000
50000
60000
70000
-1 19 39 59 79Day
-100
0
100
200
300
400
500
-1 19 39 59 79
OR
P (
mV
)
Day
PZ2
82
Chlorinated ethenes Lactate and fermenting products
Well PZ-2
Direct injection of lactate (MW-PZ2) Monitoring Wells PZ2 PZ1 PZ3 MW6 PZ22 PZ6 and ProfA
Conclusions de la Fase 2 (assaig in situ)
Els resultats de la Fase 1 soacuten vagravelids per decidir quin tractament de bioremediacioacute seguir a la Fase 2
El lactat estimula la degradacioacute
bull Augmenta la velocitat de decloracioacute bull Proporciona acetat i hidrogen als bacteris bull Consumeix lrsquooxigen present bull Disminueix el potencial redox
Es confirma la presegravencia de bacteris dehalorespiradors autogravectons i actius
Es detecta degradacioacute de PCE i transformacioacute a compostos menys clorats
A partir dels resultats obtinguts durant les dues fases es dissenyaragrave i es proposaragrave lrsquoexecucioacute drsquoun proceacutes de bioremediacioacute anaerogravebia estimulada aplicant la metodologia establerta
84
Gragravecies
Grup de recerca BioremUAB (teresavicentuabcat)
PCE TCE
cis-DCE
trans-DCE
CV Ethene 0
5
10
15
20
25
30
-1 19 39 59 79
Co
nce
ntr
atio
n (
mg
L)
Day
Chlorinated ethenes Lactate and fermenting products
Well PZ-1
Lactate Pyruvate
Acetate Formate
Potencial Redox
0
1
2
3
4
5
-1 19 39 59 79
Co
nce
ntr
atio
n (
mg
L)
Day
0
500
1000
1500
2000
2500
-1 19 39 59 79Day
0
10000
20000
30000
40000
50000
60000
70000
-1 19 39 59 79Day
-100
0
100
200
300
400
500
-1 19 39 59 79
OR
P (
mV
)
Day
PZ2
82
Chlorinated ethenes Lactate and fermenting products
Well PZ-2
Direct injection of lactate (MW-PZ2) Monitoring Wells PZ2 PZ1 PZ3 MW6 PZ22 PZ6 and ProfA
Conclusions de la Fase 2 (assaig in situ)
Els resultats de la Fase 1 soacuten vagravelids per decidir quin tractament de bioremediacioacute seguir a la Fase 2
El lactat estimula la degradacioacute
bull Augmenta la velocitat de decloracioacute bull Proporciona acetat i hidrogen als bacteris bull Consumeix lrsquooxigen present bull Disminueix el potencial redox
Es confirma la presegravencia de bacteris dehalorespiradors autogravectons i actius
Es detecta degradacioacute de PCE i transformacioacute a compostos menys clorats
A partir dels resultats obtinguts durant les dues fases es dissenyaragrave i es proposaragrave lrsquoexecucioacute drsquoun proceacutes de bioremediacioacute anaerogravebia estimulada aplicant la metodologia establerta
84
Gragravecies
Grup de recerca BioremUAB (teresavicentuabcat)
Conclusions de la Fase 2 (assaig in situ)
Els resultats de la Fase 1 soacuten vagravelids per decidir quin tractament de bioremediacioacute seguir a la Fase 2
El lactat estimula la degradacioacute
bull Augmenta la velocitat de decloracioacute bull Proporciona acetat i hidrogen als bacteris bull Consumeix lrsquooxigen present bull Disminueix el potencial redox
Es confirma la presegravencia de bacteris dehalorespiradors autogravectons i actius
Es detecta degradacioacute de PCE i transformacioacute a compostos menys clorats
A partir dels resultats obtinguts durant les dues fases es dissenyaragrave i es proposaragrave lrsquoexecucioacute drsquoun proceacutes de bioremediacioacute anaerogravebia estimulada aplicant la metodologia establerta
84
Gragravecies
Grup de recerca BioremUAB (teresavicentuabcat)
84
Gragravecies
Grup de recerca BioremUAB (teresavicentuabcat)