Producción de bioplásticos integrada a un tratamiento de aguas residuales en un biorreactor con membranas sumergidas

Abstract

Given the need to make bioplastics a competitive alternative to plastics of synthetic origin, part of the research efforts are focused on the development of processes that use low-cost raw materials and on obtaining the polymer at high yields. In the present work, the production of PHA was integrated to a continuous system of treatment of residual waters in a lab-scale MBR, with a capacity to treat 22.09 L·d-1. A mixed liquor suspended culture at a 5 gVSS·L-1, under aerobic conditions (> 2 mgO2·L-1) and neutral pH was used. Biomass was fed with two simple synthetic wastewater designs, formulated with a readily biodegradable substrate (acetic acid and glucose) at a C:N:P ratio of 30: 2: 1. The substrates were supplied at two different organic loading conditions (0.1 and 0.3 kgCOD·kgVSS-1·d-1). For all the operating conditions, the organic matter and ammonia nitrogen removal efficiencies were above 99% and 97% respectively, obtaining a high-quality treated effluent. The PHA yield increased when the organic loading increased, from 4.06% to 5.01% with the glucose-based residual water design and, from 2.53% to 8.89% with the acetic acid based residual water design. Concluding that it was feasible to obtain PHA from a synthetic wastewater effluent in a continuously feed MBR.

Ante la necesidad de hacer de los bioplásticos una alternativa competitiva frente a los plásticos de origen sintético, parte de los esfuerzos de investigación se centran en el desarrollo de procesos que utilicen materias primas de bajo costo y en la obtención del polímero a altos rendimientos. En el presente trabajo se integró la producción de PHAs a un sistema continuo de tratamiento de aguas residuales en un BRM a escala laboratorio, con capacidad para tratar un caudal de 22.09 L·d-1. Se utilizó un cultivo mixto de biomasa en suspensión a una concentración de 5g·L-1, bajo condiciones aerobias (>2mgO2·L-1) y pH neutro. La biomasa se alimentó con dos distintos diseños de aguas residuales sintéticas, formuladas a partir de un sustrato simple y fácilmente biodegradable (ácido acético y glucosa) con una relación C:N:P de 30:2:1. El BRM se operó con dos cargas orgánicas de operación (0.1 y 0.3 (kgDQO·kgSSV-1·d-1). En todas las condiciones operacionales, se obtuvieron eficiencias de remoción de materia orgánica y nitrógeno amoniacal superiores a 99% y 97%, respectivamente, obteniendo un efluente de calidad. El coeficiente de rendimiento celular de PHAs incrementó al aumentar la carga orgánica de operación, pasando de 4.06% a 5.01% con el agua residual formulada a base de glucosa, mientras que incrementó de 2.53% a 8.89% con el agua residual diseñada a base de ácido acético.