Aspectos cinéticos en la bio-trasformación reductiva de tetracloruro de carbono en presencia de sustancias húmicas suspendidad e inmovilizadas.

Abstract

"En la presente investigación se evaluaron los aspectos cinéticos en la biotransformación reductiva de tetracloruro de carbono (TCC), en presencia de sustancias húmicas (SH) suspendidas e inmovilizadas. Para ello, se estudiaron las dos etapas involucradas en el proceso de óxido-reducción en el que las SH actúan como mediador redox. La primera etapa comprende la reducción biológica de las SH a partir del consumo de un sustrato orgánico (donador de electrones). Al respecto, se determinó la tasa máxima de reducción de SH de dos consorcios anaerobios (PR y U), mediante cinéticas en cultivo en lote. Una de las cinéticas correspondió a SH suspendidas (Leonardita, utilizada tal cual fue adquirida), y otra que correspondió a SH inmovilizadas, mediante un proceso previo de sulfonación y posterior inmovilización sobre una resina de intercambio iónico. Durante las cinéticas, se midió el consumo de sustrato, así como la aparición de ácidos grasos volátiles (AGVs) e hidrógeno, productos del consumo de glucosa, y posterior desaparición de ellos. Los resultados indicaron que el acetato e hidrógeno, producidos a partir de la fermentación de glucosa, fueron utilizados por ambos consorcios evaluados como los donadores de electrones primarios para llevar a cabo la reducción de las SH. La tasa máxima de reducción de SH por PR y U fue de 247 y 167 μEq/g SSV-h, respectivamente, para el caso de las SH suspendidas. En el caso de las SH inmovilizadas, las tasas máximas de reducción fueron de 95 y 55 μEq/g SSV-h para PR y U, respectivamente. Posteriormente, se evaluó la segunda etapa del proceso, la cual involucró la reducción de TCC a partir de las SH reducidas. La primera parte en esta etapa consistió en reducir las SH químicamente usando hidrógeno, en presencia de paladio como catalizador. Una vez reducidas las SH, se determinó su capacidad para reducir TCC. Las SH suspendidas presentaron una mejor tasa de reducción de primer orden de TCC (8.6x10-3 h-1), en comparación con las SH inmovilizadas (5.8x10-3 h-1). Además, el TCC fue adsorbido sobre la resina de intercambio iónico, utilizada como soporte para las SH. Dicha adsorción, hasta las 24 horas de incubación, fue del 40% de la concentración inicial de TCC (100 μM). Por otro lado, el perfil de reducción química de TCC, en presencia de SH suspendidas, presentó dos pendientes, lo cual fue atribuido a la formación de radicales semiquinona, los cuales dieron pie a un cambio en la tasa de reducción de TCC."

"In the present study, the kinetic aspects involved in the reductive biotransformation of carbon tetrachloride (CT), in the presence of suspended humic substances (HS) and immobilized HS, were evaluated. In consequence, the two stages involved in the redox reactions in which HS take part, were studied. The first stage comprises the bio-reduction of HS, linked to the anaerobic oxidation of glucose (electron donor), by two different anaerobic consortia (PR and U). The maximum reduction rate of suspended and immobilized HS, in batch incubations by two anaerobic consortia, was determined. HS were used as received, in suspended HS amended incubations. Meanwhile, HS used in immobilized HS amended incubations were previously immobilized on an ion exchange resin after a sulfonation process. Also, glucose consumption was measured during incubations, as well as volatile fatty acids (VFA) and hydrogen production (and consumption) due to glucose fermentation by the anaerobic consortia evaluated. From these experiments, it was possible to identify acetate and hydrogen as the main electron donors for HS reduction. The maximum reduction rate for suspended HS by PR and U, was 247 and 167 μEq/g VSS-h, respectively. Moreover, the maximum reduction rate for immobilized HS by PR and U, were 95 and 55 μEq/g VSS-h, respectively. Subsequently, the second stage involved in the CT reductive bio-transformation process using HS was evaluated; namely, CT reduction by reduced HS. In consequence, HS were chemically reduced using hydrogen as reducing agent and palladium as catalyst. CT first-order reduction rates were estimated, once HS were chemically reduced. Suspended HS showed a greater CT first order reduction rate (8.6x10-3 h-1) than immobilized HS (5.8x10-3 h-1). Furthermore, CT was adsorbed on the ion exchange resin used as supporting material for HS immobilization, which accounted for 40% of the initial CT concentration (100 μM). On the other hand, CT reduction in incubations amended with suspended HS showed two phases. This was attributed to different semi-quinone radicals concentrations throughout incubation time, which led to an increase in the CT reduction rate. Also, chloroform (CF) was the only product from CT chemical reduction."