Development of reactors with immobilized fungal biomass for the degradation of organophosphate flame retardants in effluents
L'aparició persistent de retardants de flama d'organofosfats (OPFRs) en els efluents d'aigües residuals posa de manifest les limitacions dels tractaments convencionals per a la seva eliminació efectiva. En resposta, el tractament mitjançant fongs de podridura blanca (WRF) és una soluc...
| Autor: | |
|---|---|
| Tipo de recurso: | tesis doctoral |
| Estado: | Versión publicada |
| Fecha de publicación: | 2025 |
| País: | España |
| Institución: | CBUC, CESCA |
| Repositorio: | TDR. Tesis Doctorales en Red |
| OAI Identifier: | oai:www.tdx.cat:10803/693589 |
| Acceso en línea: | http://hdl.handle.net/10803/693589 |
| Access Level: | acceso embargado |
| Palabra clave: | Fongs de podridura blanca White Rot Fungi Hongos de podredumbre blanca Contaminants emergents Emerging contaminants Contaminantes emergentes Biodegradació Biodegradation Biodegradación Tecnologies 62 |
| Sumario: | L'aparició persistent de retardants de flama d'organofosfats (OPFRs) en els efluents d'aigües residuals posa de manifest les limitacions dels tractaments convencionals per a la seva eliminació efectiva. En resposta, el tractament mitjançant fongs de podridura blanca (WRF) és una solució prometedora degut al seu sistema enzimàtic robust, capaç de degradar diversos contaminants. La present tesi doctoral pretén desenvolupar un tractament basat en fongs per a l'eliminació de cinc OPFRs: tri-n-butil fosfat (TBP), tris (2-butoxietil) fosfat (TBEP), tris (2-cloroetil) fosfat ( TCEP), tris(2-cloropropil) fosfat (TCPP) i trietil fosfat(TEP) de les aigües residuals urbanes (UWW). Això es farà mitjançant l'ús de bioreactors amb WRF immobilitzats i en condicions no estèrils. Inicialment, es va desenvolupar un mètode analític per a un seguiment ràpid de les concentracions d'aquests contaminants, tenint en compte els efectes de la matriu. A continuació, es van seleccionar uns fongs candidats en funció de la seva eficiència en l’assimilació d’una fonts de carboni menys fàcilment assimilable (acetat) i l'eliminació d'OPFRs per un grup de fongs WRF i Ascomycota. Tots els fongs van assimilar l'acetat, però els WRF van superar els fongs Ascomycota en l'eliminació d'OPFRs. Els compostos clorats eren més difícils d'eliminar i la polaritat de l'OPFR es correlacionava inversament amb la seva susceptibilitat a la degradació per fongs. A més, es va identificar que el sistema intracel·lular CYP450 estava involucrat en la degradació dels OPFRs. Es van seleccionar tres WRF de millor rendiment: Trametes versicolor, Ganoderma lucidum i Pycnoporus sanguineus, en un enfocament de co-cultiu per al tractament de la UWW. Els tres WRF es van emparellar amb OPFRs individuals i es van identificar productes potencials de transformació (TP). A partir d'aquestes dades, es van proposar vies de degradació, on es van identificar passos comuns mediats per CYP450, però també es van proposar mecanismes nous. També es van realitzar avaluacions de toxicitat in vivo i in silico, identificant certs TP com a potencialment tòxics. Un dels suports utilitzats per a la immobilització dels WRF va ser la fusta, contribuint parcialment a la sorció dels OPFRs. En conseqüència, es va examinar la capacitat de T. versicolor de degradar TBP sorbit a la fusta després de múltiples cicles de sorció, com a cas estudi, per al tractament de residus de fusta del tractament de la UWW. Després de 90 dies de tractament, el fong va degradar eficaçment el TBP sorbit en residus de cada cicle. No obstant això, es va observar que un temps de tractament més extens era necessari per disminuir la toxicitat associada a TPs formats. A partir dels coneixements adquirits, es va tractar una UWW dopada amb els OPFRs en bioreactors de tambor rotatiu (RDB) durant tres mesos. Els tres WRF seleccionats es van immobilitzar sobre fusta o àcid polilàctic (PLA). A més, es va incloure un reactor de control que només contenia fusta per avaluar la contribució de la sorció de la fusta. Els resultats van suggerir que el reactor amb suport de fusta era la millor opció per a la supervivència dels fongs i el control de la contaminació durant el tractament. Tant el TBP com el TBEP es van degradar efectivament en tots els RDBs, ja sigui per WRF o per altres microorganismes. No obstant això, G. lucidum va sorgir com a particularment important per degradar els OPFRs clorats. Els TPs potencialment tòxics es van eliminar amb èxit a llarg termini. Finalment, el post-tractament amb fongs dels residus de fusta va eliminar eficaçment els OPFRs sorbits i va reduir la toxicitat. En general, els resultats d'aquest estudi posen de manifest el potencial d'aplicar els WRF a la degradació dels OPFR a les aigües residuals reals. |
|---|