Incidencia de la fase hidrolítica/acidogénica y la ruta completa de la digestión anaerobia en la degradación de compuestos farmacéuticos y de cuidado personal

Abstract

RESUMEN : Este trabajo de investigación centra su atención en la problemática ambiental generada por los productos farmacéuticos y de cuidado personal (PPCPs) en los cuerpos de agua. Su presencia incluso en bajas concentraciones puede provocar efectos potencialmente tóxicos en la ecología acuática y en la salud humana. El bisfenol A (BPA) y el sildenafil (SDF) han sido detectados en efluentes de plantas de tratamiento de aguas residuales, esto indica que los tratamientos convencionales no son aptos para remover totalmente este tipo de compuestos. Los procesos biológicos han demostrado ser tecnologías adecuadas para la remoción de contaminantes orgánicos. Los tratamientos anaerobios particularmente, han mostrado un gran potencial en la biodegradación de algunos microcontaminantes. Sin embargo, los consorcios microbianos y las rutas de biotransformación anaerobia que intervienen en los procesos de degradación de los PPCPs siguen siendo desconocidos. En este sentido, se ha evidenciado la necesidad de comprender este tipo de mecanismos, para lograr optimizar los sistemas de tratamiento, y de este modo evitar la descarga de microcontaminantes en las fuentes hídricas. La presentación de este trabajo de investigación fue desarrollada a través de capítulos de la siguiente manera: En el capítulo 1, se expone el contexto de la problemática de investigación; además, se explica el potencial de los tratamientos biológicos anaerobios en la remoción de algunos microcontaminantes y la importancia de profundizar en las rutas de biotransformación que intervienen en los procesos de remoción de los PPCPs. En el capítulo 2, se presenta un estado del arte en torno a los principales aspectos relacionados con los PPCPs, este incluye los tipos de contaminantes empleados en el estudio, sus propiedades fisicoquímicas, ocurrencia en el ambiente, vías y fuentes de ingreso a los sistemas naturales y mecanismos de remoción en plantas de tratamiento de aguas. Adicionalmente, se exponen los aspectos más relevantes de la digestión anaerobia y de la tecnología tipo EGSB elegida para el estudio. Finalmente se presentan cada uno de los objetivos trazados para la realización de la investigación. En el capítulo 3, se exponen los resultados obtenidos en las pruebas por lotes. Inicialmente se describen los ensayos donde se evaluó de forma individual la degradación del bisfenol A y el sildenafil; al igual que sus posibles mecanismos de remoción. Para las pruebas se llevó a cabo un diseño de experimentos donde se evaluaron tres factores que podrían influir en la degradación de los microcontaminantes, el compuesto (BPA y SDF); la concentración de los PPCPs y el tipo de microorganismos (hidrolíticos/acidogénicos y el consorcio completo de la digestión anaerobia). El análisis de los resultados se basó en el efecto de cada contaminante en la respuesta de remoción del carbono orgánico total (COT), de los PPCPs y en la producción de ácidos grasos volátiles. Por otro lado, se exponen los resultados de las pruebas de hidrólisis en el almidón, donde se evaluó el efecto del pH y de una enzima tipo amilasa en la hidrólisis de la macromolécula. En el capítulo 4, se analiza el comportamiento de un sistema anaerobio de lecho granular expandido (EGSB) metanogénico (MET) y un sistema EGSB hidrolítico (H/A), bajo la aplicación de diferentes cargas de BPA y SDF en conjunto. La experimentación del sistema MET se hizo en 5 fases que consideraron el arranque y la evaluación de 4 cargas crecientes de los microcontaminantes. La experimentación del sistema H/A se hizo en 2 fases que consideraron el arranque y la evaluación de 1 carga de los microcontaminantes. De igual manera, se describe el montaje, la estrategia operacional, el comportamiento de los parámetros de control y la evaluación del rendimiento de cada uno de los reactores en la remoción de los PPCPs. En el capítulo 5, se presenta un análisis detallado de la caracterización fisicoquímica y microbiológica de la biomasa granular, asociada a los dos tipos de reactores usados para evaluar la remoción de BPA y SDF.