Biodesulfuración de fracciones petrolíferastratamiento de dibenzotiofeno en distintas condiciones de operación

Zusammenfassung

Debido al impacto ambiental ocasionado por la presencia de azufre en los combustibles fósiles, la legislación en materia de prevención de la contaminación atmosférica es cada vez más restrictiva, imponiendo contenidos de azufre en los combustibles cada vez menores. La Hidrodesulfuración es el proceso fisico-químico convencional por el que se elimina la mayor parte del contenido en azufre de los combustibles, pero resulta ineficaz en el caso de compuestos recalcitrantes, principalmente del grupo de los dibenzotiofenos (DBT). Por ello, es necesario complementar el tratamiento convencional con otros tratamientos de bajo coste como pueden ser los Tratamientos Biológicos de Biodesulfuración (BDS), en los que la molécula de DBT es utilizada por los microorganismos como fuente de azufre, desulfurándola y manteniendo el mismo contenido en carbono que la molécula original. En 1990 Kilbane y col. aislaron la primera cepa: Rhodococcus erythropolis, capaz de transformar el DBT en hidroxibifenilo (HBP) y sulfato, mediante un proceso aerobio cuya ruta metabólica, constituida por cuatro reacciones enzima ticas en serie, se denomino ruta 4S. La mayor parte de los estudios sobre BDS de DBT se han llevado a cabo con células en estado de crecimiento o en reposo (resting cells). La diferencia entre ambos modos de operación radica en que en resting cell la concentración de microorganismo es constante, debido a que la desulfuración tiene lugar en un medio pobre en nutrientes, aunque suplementado con una fuente de energía. Algunos autores han comprobado los rendimientos de desulfuración alcanzados con ambos modos de operación, indicando que pueden obtenerse mayores rendimientos con el modo resting cells, con la ventaja adicional de que en este tipo de procesos la regeneración de NADH, consumido para el aporte de FMNH2 requerido por las monooxigenasas Dsz, no es un factor hmitante del desarrollo de la ruta de desulfuración, como si ocurre en los procesos con células en estado de crecimiento. En la tesis doctoral que se presenta, se ha estudiado el crecimiento de células con capacidad de desulfuración de dos microorganismos: Rhodococcus erythropolis IGTS8 y Pseudomonas putida CECT 5279, con el fin de obtener, de forma reproducible, el stock de biocatalizador necesario para los experimentos en resting cell. Se ha evaluado el proceso BDS aerobio de DBT, con células en crecimiento y en resting cell de ambos biocatalizadores, en experimentos llevados a cabo en forma discontinua, a escala de laboratorio y piloto. Se ha determinado la influencia de las condiciones de operación en el proceso de biodesulfuración de DBT y se han utilizando modelos cinéticos enzimáticos para simular los resultados obtenidos, tanto en medio monofásico (agua) como bifásico (agua-hexadecano). Atendiendo a que el medio donde tiene lugar el proceso BDS consta de una fase orgánica, donde se solubiliza completamente el DBT, una fase acuosa donde se desarrolla el microorganismo y una fase gas, se ha llevado a cabo el estudio de la transferencia de materia gas-líquido en sistemas gas-líquido-líquido, simulando los valores experimentales del coeficiente volumétrico de transferencia de materia obtenidos en dos configuraciones de reactor: tanque agitado y air-lift.