Removal of volatile organic silicon compounds (D4, D5) from biogas using microaerophilic/anaerobic microbial strategies
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Date
2022
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Abstract
La digestión anaeróbica (DA) se considera una tecnología rentable y sostenible para el
tratamiento de lodos de depuradora (EDAR). Permite estabilizar la materia orgánica al
tiempo que produce energía renovable, que puede utilizarse in situ. Los compuestos
orgánicos volátiles de silicio (VOSiC) son omnipresentes en los elementos industriales, de
cuidado personal y domésticos, por lo que están presentes en los lodos activados residuales.
Estos VOSiC se consideran contaminantes emergentes debido a su afinidad con la materia
orgánica. Además, disminuyen la eficiencia de generación de energía de los equipos de
conversión de biogás por la precipitación de óxidos de silicato en los elementos de
calentamiento y la consiguiente reducción de la transferencia de calor. Este trabajo evaluó
los cambios en la estructura de la ecología microbiana y la biodegradación de los siloxanos,
centrándose en la eliminación biológica de los principales siloxanos presentes en los lodos
de DA. El enfoque utilizado promovió la evolución dirigida de la microbiota nativa de la DA
para aumentar los organismos capaces de resistir las concentraciones de oxígeno y
biodegradar eficazmente los siloxanos asignados en la materia orgánica. Se logró la
aclimatación del sustrato utilizando el polímero de siloxano polidimetilsiloxano (PDMS)
para seguir utilizando estos organismos en la estabilización microbiana de los oligómeros de
siloxano -VOSiC- Octametilciclotetrasiloxano (D4) y Decametilciclopentasiloxano (D5).
Nuestros resultados muestran que el PDMS es una fuente de VOSiCs en los digestores
anaeróbicos; este es un descubrimiento crucial ya que esta fuente no se había tenido en cuenta
anteriormente. Por último, proponemos una vía de biodegradación para los siloxanos D4 en
condiciones de microaireación que muestra cómo el oxígeno y los organismos dentro de los
lodos de DA superan la naturaleza recalcitrante del impedimento estérico del siloxano para
transformarlo en silanoles que no poseen una amenaza para el medio ambiente o las energías
basadas en el biogás.
Description
Tesis (Doctor en Ciencias de la Ingeniería)--Pontificia Universidad Católica de Chile, 2022