CARRERA DE ESPECIALIZACION EN CARRERA DE ESPECIALIZACION EN BIOTECNOLOGIA INDUSTRIALBIOTECNOLOGIA INDUSTRIAL

FCEyN-INTIFCEyN-INTI

Materia de Articulación CEBI_E2b

Biotecnología de los microorganismos

procariotasDocente a cargo: Eva L. M. Figuerola

CEBI_E2b_5 : Microorganismos en la recuperación de minerales y energía_5

Tratamiento biológico

de

residuos

Tratamiento de residuos sólidos

Relleno sanitario

Los residuos sólidos (orgánicos e inorgánicos) son depositados en terrenos bajos de escaso valor.

El contenido orgánico, en condiciones adecuadas, se degrada anaeróbicamente en 30-50 años.

noticias-ambientales-argentina.blogspot.com

Relleno sanitario

Cobertura diaria6 pulgadas de tierra

CeldaCompuesta por basura compactada cubierta con la cobertura diaria

Recolección del lixiviadoCaños perforados en una cama de arena que colectan el agua de lluvia que filtra a través del relleno

Revestimiento plásticoEvita la contaminación del suelo y agua

Barrera de arcillaEvita la contaminación del suelo y agua

Sección de un relleno activo

Relleno sanitario moderno

http://www.epa.gov/

Gas de relleno sanitario (LFG)Fuente de energía renovable

• Es un subproducto de la descomposición de los residuos

• CH4:CO

2 (50:50) trazas de otros gases

H2S

• CH4 es peligroso por calentamiento global,

incendios o explosiones.

• 1MTon de basura, rinde 12000 m3/día que corresponden a 0,8 MWCeamse recibe 17000 ton diarias (2 meses)

Transformación enenergía electrica

Metanogénesis

http://www.intechopen.com/

Tratamiento de residuos sólidos

Compostaje• Es un proceso microbiologico que convierte la materia

orgánica putrescible en un producto estable similar al humus de volumen reducido que puede utilizarse para mejorar el suelo

• Requiere la separación de residuos orgánicos e inorgánicos y mezcla con agentes de volumen.

• Se realiza en pilas estáticas, aireadas o reactores de alimentación continua

Compostaje

http://www.o2compost.com/

portal.ncdenr.org

Fases del compostaje

Bacterias mesófilasBacillus

Bacterias termófilasThermus

Bacterias mesófilasActinomycetes

Comunidad bacteriana

Planta municipal compost- Estambul Karadag 2013

Evolución de los parámetros durante el compostaje

http://www.agroterra.com/

Tratamiento de aguas residuales

Las aguas residuales son producidas por las actividades humanas, industriales y agrícolas.

Deben ser tratadas antes de descargarse en cuerpos de agua naturales

NITRATOS

PESTICIDAS FERTILIZANTE

S

FUENTES POTENCIALES

DE CONTAMINACIÓ

N DEL AGUA

INDUSTRIAS

DERRAMES

QUÍMICOS

RELLENOS

RESIDUOS TOXICOS PÉRDIDAS

LLUVIA ÁCIDA

POLUCIÓN DEL AIRE

SMOG HUMO

CLORACIÓN

PLANTA POTABILIZADO

RA

CLOACAS

CELULA

Sistemas enzimáticos

sustratoCompuesto orgánico(contaminante)

aceptor de electrones

• Oxígeno• Nitrato• Sulfato• otros nutrientes

• Nitrógeno• fósforo• metales (trazas)

transformación

Compuesto modificado pero no completamente

eliminado

Contaminante destruído formación de CO2 + H2O

mineralización

asimilaciónIncorporación a la biomasa

Tratamiento biológico

Demanda biológica de oxígeno

Materia orgánica + O2 +inóculo → CO2 + H2O + biomasa

Es la cantidad de oxígeno requerida para la oxidación microbiana de la materia orgánica fácilmente degradable.

Tiempo, usualmente 5 días

Capacidad de autodepuración

Oxigeno disuelto < 8,0 mg/L

Si la DBO es muy alta...

• El oxígeno es consumido por los MO

• El agua se vuelve anaeróbica

• La autodepuración en ausencia de oxígeno es más lenta

• Los procesos de fermentación y consumo de fuentes alternativas de electrones generan malos olores, sabores y colores

• Mueren los organismos que necesitan oxígeno

• Se producen metabolitos tóxicos (H2S) que afectan a la

regeneración fotosintética de oxígeno

Tratamiento de las aguas

• Tratamiento preliminar:

Mejora la fluidez, elimina partículas, grasa y arena.

• Tratamiento primario:

Sirve para eliminar los sólidos suspendidos

• Tratamiento secundario:

Permite disminuir la materia orgánica disuelta mediante tratamiento biológico

• Tratamiento terciario:

Eliminación de P, filtracion por carbon activado, desinfección, etc.

Sistemas de biofilms

www.sswm.info

Filtro percolador

Simple, económicoPuede favorecer el desarrollo de moscasAltas DBO producen mucho biofilm, es necesario remplazar el lecho

AySA planta depuradora sudoeste I

Contactador biológico rotatorio

www.sswm.info

Más compactosMás caros

Filtros aeróbicos sumergidos

Material natural o plástico

Mejor eficiencia y velocidadInyeccción de aire

Reactores de lecho fluidizado

Piedra pómez- arena- plásticoMayor gasto energético- Alto flujo

Sistemas de tratamiento con células suspendidas

Lagunas facultativas

www.envirosearchoperations.ca

Bajo costo de construcciónLos MO se encuentran suspendidosIneficente, requiere altos tiempos de retención hidráulica

www.aeratedlagoons.net

Lagunas aireadas

www.fuchs-germany.com

Barros activados

Microbiología de los barros activados

Bacterias vivas, bacterias muertas y sustancias exopoliméricas

> 1.000.000.000 bacterias

Ecología de los barros activados

Vorticella sp. (ciliados con tallo)

Omnivoros

Interacciones en el floc

deredadores

Ciliados nadadores

Lombrices del barro

Células muertasBacterias

Materia orgánica

Detritus

web.deu.edu.tr

Los depredadores consumen bacterias planctónicas o de la superficieLos fagos favorecen la diversidad por el ataque selectivo a poblaciones dominantes

Análisis de la comunidad bacteriana en barros activados

Hu 2012

Análisis de la comunidad bacteriana en barros activados

FISH poblaciones nitrificantes

http://www.sgm.ac.uk/pubs/micro_today/pdf/020507.pdf

Digestores anaeróbicosTanque séptico

www.mtmdrains.co.uk

Tratamiento anaeóbico de efluentes

www.uasb.org

Consorcio microbiano

Barro granular anaeróbico

http://www.iwawaterwiki.org/

Formación de los gránulos

La teoría de granulación del espagueti. I) metanógenos filamentosos dispersos (Methanosaeta), ii) formación de flóculos por enredo, III) formación de pellets ("bolas de espagueti"), y IV) gránulos maduros, con la unión de otros microorganismos anaerobios en el sedimento.

http://www.iwawaterwiki.org/

http://www.uasb.org/

Obtención de biogas

Etapas de la producción de biometano

http://www.streambioenergy.ie/

Energía alternativa

Remoción de nutrientesNitrógeno

Aeróbico Anóxico

Remoción de nutrientesFósforo

Puede precipitarse con Ca2+ o Fe3+

• O eliminar mediante EBPR (enhanced biological phosphorous removal)

Pramanik 1999

Planta depuradora norte AySA

AySA planta Norte