Eliminación de microcontaminantes farmacéuticos mediante procesos de oxidación avanzada basados en contactores biológicos rotativos fúngicos y reactores de lecho fijo para aguas residuales urbanas y hospitalarias
- Autores: Ana Belén Cruz del Álamo
- Directores de la Tesis: Raúl Molina Gil (dir. tes.), Fernando Martínez Castillejo (dir. tes.)
- Lectura: En la Universidad Rey Juan Carlos ( España ) en 2020
- Idioma: español
- Materias:
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- Resumen
El agua es un recurso natural indispensable para la vida y la sostenibilidad del medioambiente que en los últimos años ha sufrido un alarmante deterioro como consecuencia del rápido desarrollo social, económico e industrial. La necesidad de realizar una gestión sostenible del agua y mejorar su calidad ha supuesto el desarrollo de nuevos procesos que sean eficaces y eficientes tanto en el tratamiento de las aguas residuales como en la eliminación de los contaminantes presentes en las mismas.
De acuerdo con esta situación el principal objetivo de esta Tesis Doctoral es el desarrollo de nuevos tratamientos para la eliminación de microcontaminantes farmacéuticos presentes en aguas residuales reales mediante procesos biológicos con hongos ligninolíticos de podredumbre blanca (Trametes versicolor, proceso de biooxidación avanzada) y con catalizadores heterogéneos de tipo perovskita (proceso de oxidación avanzada Fenton).
Hoy en día, el proceso de biooxidación avanzada con hongos ligninolíticos de podredumbre blanca presenta una serie de limitaciones para su viabilidad a escala de planta piloto. Entre ellas, se encuentran el diseño del biorreactor y la aplicación de condiciones de operación factibles que aseguren el mantenimiento de las especies fúngicas frente al desplazamiento provocado por la presencia de poblaciones bacterianas durante el tratamiento de efluentes residuales reales no estériles. Otra limitación importante ha sido la necesidad de operar con tiempos de residencia hidráulicos elevados, con los que se alcancen buenas eficacias de eliminación de los microcontaminantes farmacéuticos. Por ello, el primer objetivo de este trabajo relativo al proceso de biooxidación avanzada se centrará en evaluar un sistema que supere las limitaciones planteadas hasta el momento, de manera que sea fácilmente escalable a nivel industrial. El sistema propuesto se basa en un biorreactor de contactores biológicos rotativos donde la biomasa fúngica se inmovilizará sobre los contactores rotativos, también llamados biodiscos. En este tipo de biorreactor, se evaluará la aportación de mediadores quinónicos como promotores del proceso de biooxidación avanzada, en ausencia de sustratos adicionales fácilmente biodegradables y operando con un tiempo de residencia hidráulico no superior a 1 día. El proceso de biooxidación avanzada con Trametes versicolor se valorará como alternativa al tratamiento biológico actual presente en las estaciones de depuración de aguas residuales urbanas, así como, tratamiento descentralizado específico de efluentes residuales hospitalarios antes de su vertido al colector general de aguas de saneamiento.
Por otra parte, el proceso de oxidación avanzada Fenton comercial emplea catalizadores homogéneos que presentan una fuerte dependencia del pH ácido (≈3) para su óptimo rendimiento. En la presente investigación se llevará a cabo el diseño de un catalizador heterogéneo macroporoso reticulado tipo perovskita para su aplicación en reactores de lecho fijo. El proceso se estudiará con aguas residuales reales para evaluar el efecto del agua matriz sobre la actividad y estabilidad del catalizador en condiciones suaves de temperatura, moderados aportes de oxidante (peróxido de hidrógeno) y un intervalo de pH que no se restrinja al pH ácido del sistema comercial.
