Estudi del procés de degradació de colorants tèxtils amb el fong trametes versicolor

Resumen

La contaminació d’aigües residuals per colorants procedents de la indústria tèxtil i del cuir és un problema ambiental greu. No tan sols la seva toxicitat és un perill per a la salut humana i animal, sinó que també són compostos amb un gran impacte visual. Al llarg del temps, la industria tèxtil s’ha anat traslladant dels països més desenvolupats, amb costos de mà d’obra més alts i límits per als abocaments al medi cada cop més restrictius, als països en vies de desenvolupament, on actualment suposa un autèntic problema ambiental. Degut a que els tractaments amb llots actius convencionals no són capaços d’eliminar aquests tipus de contaminants, en els darrers anys s’han desenvolupat tractaments biològics específics que han anat adquirint més rellevància. Actualment, la biodegradació de colorants per fongs ligninolítics o de podridura blanca és una via oberta, gràcies a la capacitat que han demostrat aquests microorganismes en la degradació d’una gran varietat de compostos recalcitrants com són els colorants. Aquest treball de Tesi s’ha desenvolupat dins el grup de recerca de biodegradació de contaminants industrials i valorització de residus (BioremUAB). En concret s’ha centrat en l’estudi de la degradació de colorants tèxtils pel fong ligninolític Trametes versicolor. S’ha estudiat la biodegradació del colorant azoic Orange G pel fong Trametes versicolor i al mateix temps el paper que hi té en aquesta l’enzim lacasa. Els alts rendiments en l’eliminació de color obtinguts, tant amb el fong com amb l’ enzim purificat, han demostrat que la lacasa és un dels principals responsables de la decoloració. Tanmateix, els espectres d’absorbància i de ressonància magnètica nuclear han evidenciat que en el tractament amb fong s’obtenen millors resultats al no detectar-se subproductes que sí que es troben al final de la degradació enzimàtica. El mateix estudi s’ha dut a terme amb 14 colorants més, englobant gran part dels tipus d’estructures de colorants existents. En el tractament amb fong, no tant sols s’obtenen millors rendiments de decoloració per a la majoria de colorants si es compara amb el procés enzimàtic, sinó que disminueix la toxicitat del medi al final del tractament. Només amb els colorants altament tòxics, en el tractament amb el fong s’arriba a valors de decoloració inferiors al 50%, rendiments que augmenten al disminuir la concentració inicial de colorant. Aquests resultats conjuntament amb els elevats rendiments de decoloració obtinguts en el tractament en reactor fluïditzat, simulant un possible efluent tèxtil, avalen la utilització del fong Trametes versicolor com a solució potencial al tractament d’efluents contaminats amb aquests compostos. L’anàlisi en línea per ressonància magnètica nuclear de la degradació enzimàtica de 5 colorants trifenilmetans, ha permès conèixer que l’enzim lacasa oxida les seves estructures de la mateixa forma, donant lloc a subproductes estables i amb estructures similars que són degradades pel fong. S’ha estudiat la influència sobre la decoloració i producció enzimàtica de diferents paràmetres (concentració inicial de colorant, subministrament de nutrients, modes d’operació...) que afecten al procés i al fong, en el tractament en bioreactor del colorant tèxtil Gris Lanaset G. Els resultats indiquen que un mode d’operació en etapes discontinues repetides permet una millor adaptabilitat i eficàcia del fong si es compara amb altres com l’operació en continu. Finalment, tots els coneixements adquirits i els resultats obtinguts s’han aplicat en el desenvolupament, calibració i validació d’un model matemàtic capaç de descriure el comportament del fong en la decoloració i la producció enzimàtica; no tant sols per als colorants sinó en general per a contaminants que puguin ser degradats pel fong seguint el mateix mecanisme.